1. Método de beneficio en húmedo para diatomita de ley media-baja, que comprende los siguientes procesos: lavado y pulpa, agitación y separación, y sedimentación cruzada en condiciones de flujo y estáticas, caracterizado porque:

a. Durante la agitación y la separación, se añaden entre 10 y 20% en peso de una solución magnética pesada preparada a partir de metasilicato de sodio o hexametafosfato de sodio, hidróxido de sodio, carbonato de sodio y álcali vegetal, siendo la proporción la siguiente: metasilicato de sodio a una concentración de 20% (o hexametafosfato de sodio a una concentración de 5%) : hidróxido de sodio a una concentración de 2% : carbonato de sodio a una concentración de 5% : 5% de álcali vegetal = 3-5 : 0,3-0,8 : 0,3-0,8 : 1-1,5;

b. el proceso comprende, además, la separación por chorro a presión negativa y la separación por oscilación ultrasónica.

2. El método según la reivindicación 1, en el que la separación mediante chorro a presión negativa consiste en introducir la suspensión en una máquina de chorro a presión negativa a un caudal de 250-450 kg/min, y agitar la suspensión bajo una presión negativa de 0,5-0,8.

3. El método según la reivindicación 1, en el que la separación por oscilación ultrasónica consiste en introducir la suspensión en un dispositivo de separación por oscilación ultrasónica y dejar que la suspensión fluya a través del dispositivo a un caudal de 250-450 kg/min bajo una frecuencia de microoscilación.

4. Máquina de chorro a presión negativa utilizada en el método de enriquecimiento según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende un cuerpo, un agitador dispuesto en el cuerpo y una bomba de vacío conectada al cuerpo.

5. La máquina de chorro a presión negativa según la reivindicación 4, en la que el cuerpo está provisto de una salida de lechada y una entrada de lechada, la salida está situada en el centro del cuerpo, la entrada está situada en la parte inferior del cuerpo, la parte superior del cuerpo está conectada a la bomba de vacío a través de un tubo de conexión y un depósito de agua, y el agitador está conectado a un motor.

6. Dispositivo de oscilación ultrasónica utilizado en el método de enriquecimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un tubo trapezoidal, varillas oscilantes dispuestas en el tubo y un generador ultrasónico conectado a las varillas oscilantes.

Método de enriquecimiento en húmedo para diatomita de ley media-baja

Ámbito de la invención

La presente invención se refiere a un método de enriquecimiento, en concreto a un método de enriquecimiento en húmedo de carácter puramente físico destinado a mejorar y purificar la diatomita de ley media-baja para producir diatomita refinada.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, los recursos de diatomita son limitados en cuanto a producción y reservas; en particular, los que presentan una calidad económica adecuada para su explotación son aún más escasos. Por lo tanto, las tecnologías para el desarrollo y la aprovechamiento de los recursos de diatomita de grado medio-bajo resultan cada vez más ventajosas y, en concreto, se necesitan con mayor urgencia tecnologías de enriquecimiento que permitan seleccionar diatomita refinada a partir de la de grado medio-bajo. Los métodos de enriquecimiento existentes incluyen la separación magnética, la separación por gravedad y la flotación, entre otros, pero no resultan eficaces cuando se aplican al enriquecimiento de la diatomita. Una solicitud de patente china (n.º 94108311) describe un método para el enriquecimiento de mineral de diatomita de baja y media ley, que utiliza cuatro etapas de lavado mecánico por frotamiento y vibración para dispersar las impurezas de lodo fino adheridas a los cuerpos de las diatomeas, añade un dispersante a la suspensión, y, a continuación, emplea métodos de separación por gravedad, como el desarenado en zanjas y estanques poco profundos y la sedimentación en estanques profundos, para obtener el concentrado. Sin embargo, este método sigue sin poder separar completamente la diatomita refinada de la diatomita de grado medio-bajo; su tasa de recuperación es baja, no permite un funcionamiento continuo, es complejo y engorroso, tiene poca adaptabilidad y es difícil de aplicar, por lo que no se utiliza de forma generalizada.

Resumen de la invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar un método de enriquecimiento en húmedo de carácter puramente físico que ofrezca una elevada tasa de recuperación, un buen efecto de enriquecimiento, que no genere contaminación y que permita el enriquecimiento continuo.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una máquina de chorro a presión negativa y un dispositivo de oscilación ultrasónica que se utilizan específicamente en dicho método.

La solución técnica de la presente invención comprende los siguientes procesos: lavado y desmenuzamiento, agitación y separación, y sedimentación cruzada en condiciones de flujo y estáticas, caracterizada porque:

a. Durante la agitación y la separación, se añaden entre 10 y 20% en peso de una solución magnética pesada preparada a partir de metasilicato de sodio o hexametafosfato de sodio, hidróxido de sodio, carbonato de sodio y álcali vegetal, siendo la proporción la siguiente: metasilicato de sodio a una concentración de 20% (o hexametafosfato de sodio a una concentración de 5%) : hidróxido de sodio a una concentración de 2% : carbonato de sodio a una concentración de 5% : 5% de álcali vegetal = 3-5 : 0,3-0,8 : 0,3-0,8 : 1-1,5;

b. el proceso comprende, además, la separación por chorro a presión negativa y la separación por oscilación ultrasónica.

La separación por chorro a presión negativa consiste en introducir la suspensión en una máquina de chorro a presión negativa a un caudal de 250-450 kg/min, y agitar y hacer girar la suspensión bajo una presión negativa de 0,5-0,8; la separación por oscilación ultrasónica consiste en introducir la suspensión en un dispositivo de separación por oscilación ultrasónica y dejar que la suspensión fluya a través del dispositivo a un caudal de 250-450 kg/min bajo una frecuencia de microoscilación.

La máquina de chorro a presión negativa de la presente invención comprende un cuerpo, un agitador dispuesto en el cuerpo y una bomba de vacío conectada al cuerpo, en la que el cuerpo está provisto de una salida de lechada y una entrada de lechada, la salida está situada en el centro del cuerpo, la entrada está situada en la parte inferior del cuerpo, la parte superior del cuerpo está conectada a la bomba de vacío a través de un tubo de conexión y un depósito de agua, y el agitador está conectado a un motor. Cuando la suspensión entra en la máquina de decapado a presión negativa, bajo la acción de la bomba de vacío, se genera una presión negativa de 0,5-0,8 en el interior de la máquina; el motor acciona el agitador para que gire, lo que hace que la suspensión se agite y gire bajo presión negativa, produciendo un pulido interno y separando así las impurezas de la superficie de las diatomeas.

El dispositivo de oscilación ultrasónica de la presente invención comprende un tubo trapezoidal, varillas oscilantes dispuestas en el interior del tubo y un generador ultrasónico conectado a las varillas oscilantes. Una vez que la suspensión entra en el tubo trapezoidal, bajo la acción de las varillas oscilantes con una frecuencia de microoscilación, se separan las partículas finas con carga positiva y negativa, separando además la diatomita de la arcilla.

Las etapas específicas del proceso de la presente invención son las siguientes:

1. Limpieza y trituración: Introducir el mineral en bruto a un ritmo de 250-450 kg/min en una máquina de limpieza (de fabricación nacional), añadir agua hasta alcanzar una concentración de 34-42% en peso (todos los porcentajes aquí indicados son en peso), se lava el mineral en bruto hasta convertirlo en pulpa y se utiliza la arena contenida en el mineral en bruto para producir un efecto de lavado sobre las impurezas de la superficie de las diatomeas, formando una suspensión pastosa;
2. Separación por agitación: Introducir la suspensión pastosa en una agitadora a un caudal de 250-450 kg/min, diluir con agua hasta alcanzar una concentración de 10-18%, y, simultáneamente, añadir el agua magnética pesada previamente preparada en una cantidad de 10-20% en relación con el mineral en bruto seco. Durante la agitación, debido a los diferentes caudales producidos por los materiales de distintos tamaños de partícula en la suspensión, se genera fricción interna; al mismo tiempo, bajo la acción del agua magnética pesada, los iones de metales alcalinos transportan cargas positivas y generan electricidad estática de alta tensión, lo que provoca que las impurezas finas, como el Al₂O₃ y el Fe₂O₃ presentes en la suspensión de mineral en bruto, se adsorban y queden en suspensión, mientras que la diatomita, compuesta por SiO₂, y la arena de cuarzo permanecen neutras y se sedimentan libremente, separando así las impurezas de las diatomeas;
3. Separación por chorro a presión negativa: Introducir la mezcla de diatomita anterior en la máquina de chorro a presión negativa a un caudal de 250-450 kg/min, bajo una presión negativa de 0,5-0,8, agitando y separando. Las partículas finas presentes en la suspensión generan un chorro interno bajo presión negativa, lo que permite separar de nuevo las impurezas de la superficie de las diatomeas y las impurezas coloidales de las propias diatomeas;
4. Separación por oscilación ultrasónica: Introducir la suspensión de diatomita anterior en el tubo trapezoidal del dispositivo de oscilación ultrasónica a un caudal de 250-450 kg/min. Bajo la acción de las varillas oscilantes con una frecuencia de microoscilación, las partículas de impurezas con carga de -2 se encuentran en movimiento, mientras que las partículas con carga de +2 permanecen estáticas, lo que permite separar aún más la arcilla de las diatomeas presentes en la suspensión;
5. Separación por sedimentación en flujo: Se vierte la suspensión de diatomita anterior en un estanque con canal de sedimentación. Al ajustar los deflectores del estanque, la suspensión fluye o se detiene alternativamente y avanza de forma automática. En función de los diferentes tamaños de partícula o de las densidades específicas de los minerales, las partículas gruesas y la arena de cuarzo se sedimentan en distintas secciones del estanque. A continuación, la suspensión de diatomita fluye hacia otro estanque de sedimentación, donde finalmente se deposita la diatomita refinada, mientras que las impurezas y la arcilla salen con el líquido, se descargan tras un tratamiento de separación y el agua de la suspensión se devuelve como agua de recirculación.

Ventajas y efectos

Dado que el proceso utiliza agua magnética pesada y emplea una máquina de chorro a presión negativa y un dispositivo de oscilación ultrasónica, la separación de las diatomeas del resto de minerales, impurezas, arcilla, etc., resulta más exhaustiva. En combinación con la sedimentación cruzada dinámica y estática, las diatomeas se separan por completo de otros minerales, impurezas, arcilla, etc. Por lo tanto, el índice de enriquecimiento es elevado y el producto de diatomita refinado tiene un contenido de diatomeas del 90-98%. El proceso es continuo, por lo que la eficiencia es elevada, la capacidad de procesamiento es grande, no se vierten contaminantes, el agua se puede reciclar, el coste es bajo y la protección medioambiental es buena. Además, la invención requiere una inversión reducida y ofrece una rápida amortización, por lo que su aplicación práctica resulta eficaz y adaptable.

Breve descripción de los planos

La figura 1 es una vista esquemática de la estructura de la máquina de chorro a presión negativa objeto de la presente invención;

La figura 2 es una vista esquemática de la estructura del dispositivo de oscilación ultrasónica de la presente invención;

La figura 3 es un diagrama de flujo del proceso de la presente invención.

En la figura 1: 1 es el cuerpo; 2 es el agitador situado en el interior del cuerpo; 3 es el motor que acciona el agitador; 4 es un tubo de conexión, cuyo extremo está conectado a la parte superior del cuerpo y el otro extremo a la parte superior del depósito de agua 7; el 5 es un tubo de conexión, cuyo extremo está conectado a la parte superior del depósito de agua 7 y el otro extremo a la bomba de vacío 6; el 8 es la entrada de lechada situada en la parte inferior del cuerpo; y el 9 es la salida de lechada situada en la parte central del cuerpo.

En la figura 2: 10 es el tubo trapezoidal; 11 son las varillas de oscilación ultrasónica dispuestas en el tubo trapezoidal; 12 es el generador ultrasónico conectado a las varillas de oscilación 11.

Ejemplo

Tomemos como ejemplo el mineral de diatomita de Qifeng, procedente del condado de Eryuan, en la provincia de Yunnan, con una composición química media de: SiO₂ ~68%, Al₂O₃ ~16%, Fe₂O₃ 5‑9%. Introducir el mineral en bruto a un ritmo de 80 kg/min en la máquina de lavado (contenido de agua 40%, mineral en bruto seco 48 kg), añadir agua a 40 kg/min para alcanzar una concentración de 40%, lavar hasta obtener una suspensión pastosa, luego se envía a una máquina agitadora, se añade agua a 180 kg/min para diluir hasta una concentración de 16% y, simultáneamente, se añade agua magnética pesada a 0,72 kg/min (15% en base al mineral en bruto seco), preparándose dicha agua magnética pesada según la siguiente proporción:

Metasilicato de sodio (concentración 20%) : hidróxido de sodio (2%) : carbonato de sodio (5%) : álcali vegetal (5%) = 4 : 0,5 : 0,5 : 1.

Tras la agitación, se introduce en la máquina de chorro a presión negativa a un caudal de 400 kg/min, con una presión interna de -0,5 atm. La suspensión descargada de la máquina entra directamente en el dispositivo de oscilación ultrasónica con una frecuencia de microoscilación, al mismo caudal de 400 kg/min. Por último, se introduce en el estanque del canal de sedimentación en flujo, que consta de 8 canales, cada uno con 16 deflectores ajustables a diferentes alturas. Una vez que la suspensión ha atravesado los canales, cada uno de ellos se vacía alternativamente durante 1 minuto, a un caudal de 0,83 m/min, hasta completar el proceso. Gracias a los deflectores de diferentes alturas, los minerales de distintos tamaños de partícula y densidades específicas se sedimentan en cada sección, separando finalmente la diatomita del resto de minerales e impurezas. Tomando como referencia un lote procesado en 3 días, la entrada total de mineral en bruto (40% de agua) fue de 345 toneladas; se obtuvieron 103 toneladas de diatomita refinada seca, con una tasa de recuperación de 50% (3:1). La composición de la diatomita refinada es la siguiente: SiO₂ >80%, Al₂O₃ <9%, Fe₂O₃ <2,5%, densidad aparente <0,45.