專利名稱:連續磁力選礦和/或洗礦方法及相應系統的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述的連續磁力選礦和/或洗礦方法。根據本發明,在實施該方法過程中應當還能對所用物質進行洗選,再重新送入處理過程。本發明還涉及一種如權利要求11所述的用于實施該方法的相應系統,該系統是借助相應的裝置/設備以工業方式實現本發明方法的處理步驟。
背景技術:
在相關的采礦/洗礦工程中,礦石指的是含金屬巖石,需要從中分離出含金屬組分形式的可回收物質。銅礦中的可回收物質主要是需要加以精選的含硫化物銅料,例如(但不限于)Cu2S。可回收物質顆粒周圍的無銅巖石稱作巖石基質或脈石,經過研磨后的巖石在專業上又稱尾礦或下文中所簡稱的砂。現有技術中已經有可以連續實施的選礦方法。但這些方法主要是按機械浮選原理進行工作,在經過研磨的巖石中加水,以便能對其進行進一步處理。這種由水和巖石粉構成的混合物又稱礦漿。先借助化學添加劑為礦漿中從預磨巖石中獲得的可回收礦石粒子選擇性設置疏水層,隨后再通過與泡沫中的氣泡進行結合來進行精選。由此形成的可回收礦石粒子、泡沫和水的混合物就可簡單地通過浮選槽的溢出口排出。現有技術為了提高巖石的可回收礦石組分提取度,即提高產量,需要連續布置多個分別包含自有浮選槽的分離級。但這會增加成本,主要是能耗很高。現有技術中還有磁力選礦法,但這些選礦方法是不連續進行的。不連續進行的成批處理方式會使產量和效率受到限制,進而影響成本。也有連續進行的方法,例如筒式分離器,但這類方法的機械設備投入高,養護需求大,質量流量卻較低,對于采礦業所使用的許多采礦方法而言并不適用。而下文所述的新方法除磁力選礦外還可用來進行磁力分離水處理。本申請人在早前的幾項德國專利申請案中已經提出過幾種借助磁性粒子或可磁化粒子連續分離非磁性礦石的方法。詳情請參閱西門子股份公司未提前公開的德國專利申請DE102008047841和DE102008047842以及巴斯夫股份公司的公開案W02009030669A2。
發明內容
有鑒于此,本發明的目的是提供一種在連續磁力選礦后再對所用物質進行再處理的總流程。為此,本發明還提供一種在實際操作中可用工業方式加以實現的相應系統。權利要求1中的措施為本發明用以達成上述目的的解決方案。權利要求11涉及的是一種設有合適的處理裝置的相應系統。從屬權利要求為所述方法及相應系統的改進方案。亦即,本發明涉及一種包括對最重要的所用物質進行再處理在內的連續磁力選礦洗礦方法。因此,這種特定而言以非磁性礦石為處理對象并且借助磁性粒子而實現的連續選礦方法整體上特別環保,特別經濟,可以取代較為復雜的傳統浮選法。
這種新方法的能耗比已知方法低,提取率比已知方法高,分離礦石粒子的粒度范圍比現有技術大。有利之處在于,本發明的總系統基本上可用現有的技術裝置或設備組建而成。結合使用能夠從液體流或懸浮液中分離出磁化固體物質粒子流的技術性磁化/去磁裝置,可以取得極大的改良效果。
下文將結合附圖、實施例和權利要求書對本發明的其他技術細節及優點進行說明。圖1為用功能框表示的各處理步驟及各物質流的視圖;以及圖2為圖1所示方法在一總系統中的具體實現方式,所述總系統中設有實現各子流程所需要的單個裝置/設備。
具體實施例方式下面將把兩個圖合并起來進行說明。圖1用功能框表示各處理步驟及相應的化學成分,其中,加粗箭頭表示各處理步驟的順序,虛線及相應的箭頭表示回收材料的材料流。本發明的方法及相應系統的核心在于將磁鐵礦(Fe3O4)用作可磁活化的吸附劑粉末狀磁鐵礦就已經具有疏水性,也就是說,磁鐵礦優選與水溶液中的疏水性粒子結合。再用能夠進一步大幅強化粒子表面疏水性的表面改性劑處理呈粉末狀的待用磁鐵礦。疏水性粒子在水性懸浮液中聚集成團以最小化其與水之間的分界面。如果對可回收礦石粒子同樣進行選擇性疏水化處理,脈石則保持親水性,就能對這一特性加以利用;這樣能形成更大的可回收礦石粒子與磁鐵礦的團聚體,而這些團聚體由于含有磁鐵礦整體上是可磁化的。下述方法將對磁鐵礦的磁性加以利用,借助定位明確的或者可活化的磁場將磁鐵礦和結合在磁鐵礦上的可回收礦石粒子與非磁性材料(脈石)予以分離。下文將以含硫化物銅礦為例進行說明,但所述方法也適用于其他含硫化物礦物,例如硫化鉬、硫化鋅。通過對疏水劑的官能團進行相應調整,本發明的方法也可應用于化學成分不同于上述礦物的其他礦物。所述方法的流程鏈最初使用的一種重要添加劑是長鏈黃原酸鉀或長鏈黃原酸鈉(下文簡稱為“黃原酸鹽”),眾所周知,這是一種能選擇性吸附于含硫化物銅礦表面并使其具有疏水性的物質。黃原酸鹽大多由一個通常包含5至12個碳原子的碳鏈和一個選擇性結合到銅礦上的官能頭基構成。本實施例由此將可回收礦石粒子疏水化。為此需要將粉末狀的礦石以及水和柴油用作下述流程的輸入物質。如功能框1所示,第一處理步驟是將輸入物質混合。具體是將礦石流(礦漿)與已經過疏水化處理的磁鐵礦及其他疏水劑(尤指黃原酸鹽)混合,其中的礦石流由經過研磨的巖石(礦石)、水以及依不同用途而不同的化學試劑構成。所述礦石流優選含有約40至70個質量百分比的固體物質,因而可用泵來輸送,如圖2所示,可用泵25將其送入混合容器或攪拌釜26內。
上述處理的目的是在包含可回收礦石粒子和脈石的水性懸浮液(礦漿)內,使得被黃原酸鹽疏水化了的銅礦如輝銅礦(Cu2S)、斑銅礦(Cu5FeS4)或黃銅礦(Ci^eS2)等基于其疏水性而與疏水性磁鐵礦(Fe304h)形成團聚體。這個處理步驟在下文中稱作“裝載”處理2。如上所述,疏水劑用于將礦石流中所包含的可回收物質疏水化。將礦石流、疏水劑和磁鐵礦混合在一起(“裝載處理”)。這就需要用到混合設備或攪拌釜沈,該攪拌釜必須能夠提供足以實現疏水化反應以及磁鐵礦粒子與礦石粒子實現團聚的剪力及停留時間。可以采用其攪拌器能提供較強剪力的攪拌釜沈。在攪拌器附近定量送入化學試劑和磁鐵礦。除局部性的充分攪拌外,該攪拌器還須能實現整體性的充分攪拌。作為替代方案,還可以使用能附加性地實現流體循環的附加混合器。在此過程中將形成由疏水化樹脂和疏水化磁鐵礦構成的較大粒子。如功能框3所示,接下來是將礦石分成兩個物質流,特定而言是將含硫化物的可回收礦石組分與脈石分離。除“尾礦”(即基本不含可回收礦石組分的脈石)這一物質流外,這個處理步驟還產生“粗精礦”這一可回收物質流。目前所采用的浮選法是直接將尾礦永久性地處理掉,粗精礦則須加以進一步處理,以便將所用磁鐵礦予以回收以及對銅礦組分進行相應處理,以便實施后續處理步驟。如功能框4所示,為此需要先脫水;必要時實施附加干燥處理。如功能框5所示,疏水性硫化銅和疏水性磁鐵礦所構成的混合物是可以輸送的,其中,粗精礦中還存在一定量的脈石形式的雜質。在接下來的處理步驟中將磁鐵礦組分和可回收礦石組分予以分離(所謂“卸載”處理)。由此將再度產生兩個物質流-磁鐵礦流,將其送入裝置輸入區(功能框1)內的礦漿中;-所謂的精礦,主要由含硫化物銅礦和一定量的脈石構成。在通過上述方式獲得的、由經過再處理的磁鐵礦所構成的磁鐵礦流中添加新鮮的疏水化磁鐵礦,以補償總流程中必然產生的物質損失。借此能將所述方法對成本較高的磁鐵礦的需求最小化,其中,用容器(例如“噸袋”)輸送新鮮磁鐵礦并根據具體需要定量添加。這個物質流中才需要添加必要的化學試劑并且是將化學試劑溶解后再進行添加。優選將化學試劑溶解后再進行添加,因為與固體物質的定量相比,液體的定量與輸送在系統內部可以完成得更為均勻,速度更快,精度更高。圖1的下半部分用功能框6至9示意了硫化銅-磁鐵礦混合物的分離過程。為此需要在含硫化物銅礦、磁鐵礦和脈石所構成的混合物中添加非極性液體,該液體例如可實施為柴油。功能框6包括向功能框5的最終產物添加柴油以及將兩種物質予以混合這兩項操作。借此將含硫化物礦物與磁鐵礦的團聚體破碎,從而可以回收磁鐵礦并且產生真正想要的產品——不含磁鐵礦的“精礦”。在接下來的處理步驟中分別對上述柴油及磁鐵礦進行再生處理,以便能加以后續利用。如虛線及相關箭頭所示,磁鐵礦、一部分殘留在粗精礦中的脈石以及柴油被送回輸入步驟。圖2按照所有裝置/設備的順序對用于實施上述方法的系統的工作方式進行了圖示。其中的參考符號20表示用于輸送磁鐵礦且配有定量設備21的容器(“噸袋”)。第一處理路徑是在攪拌設備22中將磁鐵礦與水和回收磁鐵礦混合。該混合物經定量泵23進入攪拌設備沈,在此過程中借助第二定量泵M向該混合物添加黃原酸鹽。第二處理路徑是借助另一定量泵25將形式為含礦石礦漿的可回收物質送入攪拌設備26。礦漿與含有黃原酸鹽的混合物在攪拌設備46內混合。攪拌設備沈實施為反應器,“裝載”處理即在該反應器內實施。在圖2所示的總系統中設有兩個磁力分離器30、40,也就是說,整個流程是在兩個處理層面上并行實施。磁力分離器30、40按相同的物理原理進行工作。這兩個磁力分離器各配有一個用于輸送礦漿的定量泵27、39。磁力分離器30、40的任務是各獲得一份含銅量較高的精礦。根據第一流程,將礦石與磁鐵礦的混合物送往分離處理過程,為此需要使用定量泵27。真正意義上的分離處理是從礦石流中分離出磁性團聚體,從而形成多個單獨的物質流,即-所謂的尾礦流,這是一個富含水分的物質流,視具體用途而定可能不再包含可回收物質,因而可以作為廢棄物處理掉。但這個物質流也有可能還含有剩余可回收物質,因而需要加以回收以便重新加工。-分離出來的物質流(“粗精礦”),含有濃度較高的可回收物質作為中間產物。這個構成中間產物流的物質流含有至少10個質量百分比的可回收物質。接下來借助至少一個定量泵31將這個中間產物流送往干燥步驟。必要時可以分兩步完成干燥處理。在必須實施的第一步中以機械方式(特定而言是借助離心力)脫除大部分的水。這部分水可以送回處理過程加以利用,從而形成大體閉合的水循環回路,對環境影響較小。分離出來的水也可以直接送回礦漿制備環節。這部分水的另一種用途是添加到最終產物中,以便使最終產物具有可輸送性,視情況還能消除柴油殘余濕度較低所產生的影響。使用圖2所示的潷析單元(decanter unit) 32可以實現第一脫水步驟。由此將產生上文已經提到過的中間產物流,這個中間產物流最多還具有10至30個質量百分比的殘余水分。必要時可以借助例如柔性的螺旋輸送器33或輸送帶將這個物質流送往第二干燥步驟。第二干燥步驟使用的例如是以蒸發方式脫除殘余水分的熱力干燥器34。這個干燥器可以用例如工藝蒸汽或者氣體或者燃油器來運行。運行期間所產生的蒸汽可以在其他位置上起預熱作用。后一個步驟可以棄用,具體視相關的應用及處理過程實施情況而定。從干燥器中輸出的是殘余濕度低于的固體物質流。這個物質流在固體物質熱交換器36中得到冷卻并且被例如螺旋輸送器37送入另一攪拌釜38。一種特別有利的布置方案是將粗脫水、干燥和冷卻這三個處理步驟整合于單獨一個處理單元內,這樣就能將這個步驟所需使用的設備數量從三個減至一個。圖2所示的攪拌釜38優選可具有與第一攪拌釜沈相似的結構,在該攪拌釜內將其他化學試劑(尤指非極性液體,如柴油)添加到固體物質流中。必須選擇能破除可回收物質與磁鐵礦之間的疏水鍵的化學試劑,柴油為理想選擇。每次所添加的柴油流中包含了回收柴油和一定量的用以補償總流程中的物質損失的新鮮柴油。為了使混合物可以流動并且可用泵來輸送,柴油
7含量不得低于40個質量百分比。借助至少一個定量泵39將含有柴油的混合物送往隨后的分離步驟,通過該分離步驟將磁鐵礦粒子與可回收礦石予以分離。“卸載處理”還包括一次磁力分離操作。通過這次分離操作從物質流中分離出磁鐵礦,而后再將這部分磁鐵礦送回“裝載處理”。這個過程仍會產生兩個物質流其中一個物質流含有可回收物質(礦石),借助潷析器44為其脫水。還可以再使用一個熱力干燥器,具體視相關要求而定。隨后借助輸送設備44將這個質量流送入攪拌釜46,與水混合并借助泵47以最終產物“精礦”的形式予以輸出。 磁鐵礦流同樣由潷析器42進行脫水處理。這里也可以增設附加的熱力干燥步驟,具體視相關應用而定。回收柴油例如由柴油容器50送回處理過程。干燥的磁鐵礦可由螺旋輸送器43送入攪拌設備22。回收磁鐵礦在該攪拌設備內與新鮮磁鐵礦及水混合,并且被重新添加到物質流中。
權利要求
1.一種從所輸送的含金屬礦石中分離出含金屬可回收物質的磁力選礦和/或洗礦方法,包括下列處理步驟制造一液態混合物(礦漿),其包括水和經過研磨的巖石,所述巖石中包含所述含金屬可回收物質,使所述礦漿中的至少一種可回收物質發生疏水化反應,可磁化的疏水化物質制備成液態懸浮液,并且將所述懸浮液添加到所述礦漿中,使所述疏水化的可磁化物質與所述疏水化的可回收物質之間發生團聚反應以在所述礦漿中形成可磁化的團聚體,一用以從所述礦漿中分離出所述可磁化團聚體的第一磁力分離級,將所述第一分離級的包含所述團聚體的一種分離產物與一不溶于水的非極性液體混合,所述團聚體在所述非極性液體中分解成所述可磁化物質和所述可回收物質這兩種基本組分,一用以分離所述可磁化物質與所述可回收物質的第二磁力分離級,為所述第二分離級的包含所述可回收物質的分離組分脫水,以合成所述可回收物質。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,將磁鐵礦(Fe3O4)用作所述可磁化物質。
3.根據權利要求1和2所述的方法,其特征在于,使用一能夠將所述礦漿中的含金屬可回收物質選擇性疏水化的疏水劑。
4.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,將柴油用作所述非極性液體。
5.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,對所述可磁化物質、所述非極性液體和/或所述工藝水等利用過的物質進行循環利用。
6.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,為所述第二磁力分離級的包含所述可磁化物質的物質流脫水,用脫水后的所述可磁化物質產生所述懸浮液。
7.根據上述權利要求任一項所述的方法,其特征在于,將黃原酸鹽用作所述疏水劑。
8.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,所述礦漿的含水量為30至60個質量百分比。
9.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,用泵輸送所述礦漿。
10.根據上述權利要求中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,在所述礦漿中使用附加的化學試劑。
11.一種用于實施如權利要求1或者權利要求2至10中任一項權利要求所述的方法的系統,包括至少一個攪拌設備(22,26,38,46)、相應的泵(23,24,25,27,31,39,41,47,51)和至少一個磁力分離裝置(30,40)。
12.根據權利要求11所述的系統,其特征在于,設有多個所述攪拌設備(22,26,38,46)和所述定量泵(23,24,25,27,31,39,41,47,51),其中,所述設備采用串聯連接。
13.根據權利要求11或12所述的系統,其特征在于,設有多個磁力分離裝置(30,40),其中,所述設備采用串聯連接。
14.根據權利要求11至13中任一項權利要求所述的系統,其特征在于,設有一附加磁力分離裝置(40),其設計用于磁力分離所述可磁化粒子流與所述可回收礦石粒子。
15.根據權利要求11至14中任一項權利要求所述的系統,其特征在于,所述分離裝置(30,40)包含至少一個用于為所述可回收物質流脫水的干燥級(32,34,·42,44)。
全文摘要
現有技術中存在以機械方式用筒式、帶式或輥式分離器工作的連續磁力選礦方法。本發明改進了這種基于磁力的方法,使其能夠連續運作。同時還對所用物質,尤其是用作疏水性可磁化材料的磁鐵礦和用作松團助劑的柴油進行再處理。與之相應的系統可以使用現有技術中的設備和裝置,裝入按本發明方法運行的磁力分離器(40)后,該系統就完整了。
文檔編號B03C1/015GK102596415SQ201080037729
公開日2012年7月18日 申請日期2010年5月31日 優先權日2009年8月24日
發明者伊梅·多姆克, 弗拉迪米爾·達諾夫, 沃爾夫岡·克里格爾施泰因, 維爾納·哈特曼, 諾貝特·姆羅恩加, 貝恩德·格羅莫爾, 賴因霍爾德·里格爾, 阿列克謝·米哈伊洛夫斯基 申請人:巴斯夫公司, 西門子公司