Процесс обогащения глины сепиолита выветренного типа

Настоящее изобретение относится к способу обогащения глины сепиолитового типа, подвергшейся выветриванию, и, в частности, применимо к обогащению низкосортной глины сепиолитового типа, выветрившейся, с тальком, кварцем и т. п. в качестве основных сопутствующих минералов.

Необработанная выветренная сепиолитовая глина, как правило, содержит другие сопутствующие минералы, и эти примеси часто необходимо удалить, прежде чем глина будет готова к использованию. Поскольку сепиолит является волокнистым минералом, он легко образует стабильную суспензию в воде под действием высоких сдвиговых сил, поэтому примеси в сепиолитовой глине можно удалить путем естественного осаждения. Это было продемонстрировано во многих лабораториях. В японском патенте JP80047937 для очистки минералов группы сепиолита также в основном используется естественное осаждение. Однако, поскольку суспензия, приготовленная из сепиолитовой глины, обладает относительно высокой вязкостью, которая значительно возрастает с увеличением содержания сепиолитовой глины в суспензии, а также ввиду мелкого размера частиц сопутствующих минералов, использование естественного осаждения для отделения сопутствующих минералов от сепиолитовой глины требует не только низкой концентрации суспензии, но и длительного времени осаждения, а также большого расхода воды. Содержание твердых веществ в получаемой суспензии концентрата, как правило, составляет всего 2–5%. Практика показывает, что фильтрация такой суспензии концентрата представляет большую сложность, что ограничивает широкое промышленное применение естественного осаждения.

Цель настоящего изобретения заключается в предложении процесса обогащения глины сепиолитового типа, подвергшейся выветриванию, который предусматривает использование высокой концентрации пульпы для сепарации, короткое время сепарации, простые методы обезвоживания концентрата и может широко применяться в промышленном производстве.

Сначала сырую выветренную глину сепиолита смешивают с водой для получения суспензии с содержанием твердых веществ 20–33%. Затем добавляют диспергатор — полифосфат (обычно используемый в количестве 0,1–1,0% от массы сырой руды и добавляемый в виде раствора). Смесь перемешивают в смесителе с относительно высокой силой сдвига. Линейная скорость рабочего колеса смесителя предпочтительно составляет 8–28 м/с, при этом необходимо контролировать и время перемешивания — оно должно быть достаточно длительным, чтобы полностью отделить сепиолит от примесных минералов в сырой руде, но не настолько длительным, чтобы вязкость суспензии увеличилась и ухудшила эффективность сепарации. Затем хорошо диспергированная сырая пульпа подается в центрифугу, способную обеспечить коэффициент разделения 500–3500. Под действием поля центробежной силы примесные минералы в пульпе быстро оседают в виде хвостов, тогда как минералы сепиолита остаются практически во взвешенном состоянии, что обеспечивает отделение. Время отделения пульпы в центрифуге обычно составляет 20–60 секунд. Суспензию сепиолитового концентрата (т. е. концентратную пульпу), отделенную в центрифуге, смешивают с фильтрующим агентом — негашеной известью (обычно используемой в количестве 1–3% от массы твердого концентрата и, как правило, добавляемой в виде известкового молока), после чего её можно отфильтровать с помощью фильтр-пресса. Полученный фильтрационный осадок представляет собой твердый сепиолитовый концентрат. Этот продукт необходимо подвергнуть естественной сушке или сушке при низкой температуре, а затем измельчить до состояния конечного продукта.

Существенными преимуществами настоящего изобретения являются использование центробежной седиментации для отделения сепиолита от примесных минералов, что обеспечивает высокую скорость и хорошую эффективность разделения. Кроме того, поскольку концентрация пульпы во время сепарации высока, содержание твердых веществ в получаемой концентратной пульпе также высокое, что снижает нагрузку на процесс обезвоживания концентрата, создавая тем самым условия для решения проблемы обезвоживания пульпы сепиолитового концентрата в промышленных условиях. Используемое в данном процессе фильтрующее средство значительно улучшает фильтруемость пульпы сепиолитового концентрата, что позволяет применять простые и экономичные методы обезвоживания, такие как прессование на пластинчато-рамных фильтрах. Данный процесс особенно эффективен для отделения глины сепиолита выветренного типа, основными сопутствующими минералами которой являются тальк, кварц и т. д. Даже из сырой руды очень низкого качества можно получить концентрат с очень высоким содержанием сепиолита, что позволяет разрабатывать и использовать большие объёмы ресурсов сепиолитовой глины низкого качества, которые ранее не могли напрямую применяться в промышленности.

Технологическая схема процесса обогащения, описанного в настоящем изобретении, представлена на прилагаемом чертеже.

Варианты реализации:

1. Необработанная выветренная сепиолитовая глина из Лепина (провинция Цзянси), содержащая 30% сепиолита и имеющая в качестве основных сопутствующих минералов тальк и кварц, смешивается с водой для приготовления суспензии с содержанием твердых веществ 24%. Затем добавляют диспергатор — гексаметафосфат натрия — в количестве 0,3% от массы сырой руды, после чего смесь диспергируют в высокоскоростном диспергаторе в течение 6 минут. Затем диспергированная суспензия подается в декантерную центрифугу WL‑200 с коэффициентом разделения 1800. При скорости подачи 180 кг/ч выход концентрата достигает 28%, при этом содержание сепиолита составляет 90%. Пульпа концентрата обезвоживается путем фильтрации с использованием метода смешивания с фильтрующим агентом — гашеной известью.
2. Необработанная выветренная сепиолитовая глина из Лепина (провинция Цзянси), содержащая 18% сепиолита и имеющая в качестве основных сопутствующих минералов кварц и тальк, смешивается с водой для приготовления суспензии. Добавляют гексаметафосфат натрия в количестве 0,3% от массы сырой руды и диспергируют смесь в высокоскоростном диспергаторе. Диспергированную суспензию отделяют с помощью четырёхтрубной центрифуги. При коэффициенте разделения 2000 в полученной концентратной суспензии после фильтрации и сушки с помощью рентгеновской дифракции определяется содержание сепиолита 88%, а выход составляет 17,5%.
3. Необработанная выветренная сепиолитовая глина из Люяна (провинция Хунань), содержащая сепиолит 19% с тальком в качестве основного сопутствующего минерала, смешивается с водой для приготовления суспензии с содержанием твердых веществ 33%. Добавляют гексаметафосфат натрия из расчёта 3 кг/т (от сырой руды), после чего смесь диспергируют в высокоскоростном диспергаторе. Диспергированную суспензию разделяют с помощью четырёхтрубной центрифуги. При коэффициенте разделения 2000 содержание сепиолита в полученной концентратной суспензии после фильтрации и сушки, по данным инфракрасной спектроскопии, составляет 80%, а выход концентрата — 15,4%.