高纯超细磁铁矿粉的工业化生产方法 本发明涉及一种高纯超细磁铁矿粉的工业化生产方法，属于选矿技术领域，特别属于固固分离技术领域。
随着磁性材料、粉末冶金、化工、洗煤等行业的发展，对高纯磁铁矿粉的需求量逐年增大，同时，对品质也提出了高、纯、细等更高的要求，而目前国内外磁铁矿粉的含量偏低，如铁品位：美国71.50％，瑞典71.80％，国内最高也只有71.50％.纯度不高一般在98.5％左右，粒度较粗，约在40μm左右，不能适应上述行业日益增长的需要，究其原因，主要是：①现有浮选理论存在误区，选矿教科书关于浮选矿物粒度的下限确定为5μm，如1985.10.冶金部编《选矿专业基础理论》P59，认为“粒度过小(小于0.005mm)，质量轻，难于在气泡上浮着，它的表面活性大，会吸附大量的药剂和无选择地粘着在其它矿粒表面上，影响浮选的指标”。在此理论指导下，现有技术方法均将浮选前矿物粒度确定在320～400目，即45μm左右，以适应浮选要求，实际上在此粒度下，矿物很难完全彻底解离，浮选后产品纯度较低。②现有反浮选方法如专利申请号98113900中，需加入捕收剂、调整剂、抑制剂，在工业生产中几种药剂之间的配比不易控制，不仅影响产品纯度，且由于加入药剂量较大，成本也随之升高。③现有高纯磁铁矿粉只采用物理方法提纯，当纯度达到99％时，几乎已达到了物理提纯方法的极限，很难在有较大幅度的提高，而提纯效果较好的化学除杂方法在磁铁矿选矿领域基本没有应用，个别方法即使涉及到化学除杂，也因其认识有误，达不到预期效果，如专利申请号98113900中，提及了氟化去除SiO2的方法，该方法只用氟化物与铁精粉进行反应，认为SiO2与氟化物形成SiF4气体挥发，铁精粉纯度即可提高，本发明人经多次研究试验，SiF4气体挥发后，铁精粉中SiO2含量虽然降低，但氟化物不仅与SiO2反应，铝、钙、镁等亦形成氟化物沉淀，增加了总杂质含量，铁精粉纯度不仅得不到提高，反而下降1～1.5％左右。④现有选矿技术方法均采用滚动球磨机磨矿，磁铁矿粉的平均粒度至多在10μm左右，达不到磁性材料用氧化铁平均粒度1μm的要求。⑤现有技术方法中，以结晶粒度粗大的铁矿粉为原料，而我国结晶粒度粗大的矿源较少受到限制。
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，而提供一种高纯超细磁铁矿粉的工业化生产方法。
本发明的目的是这样实现的：该方法包括球磨磁选、浮选、超细研磨、化学除杂、烘干五个工序，具体工艺过程如下：
以普通磁铁矿粉为原料，经过一段球磨机磨矿，球磨机排矿用旋流器分级，旋流器沉砂经一段磁选机磁选浓缩后，返回再磨，旋流器溢流经二段磁选机磁选后，进入二段球磨机，二段球磨机排矿用旋流器分级，旋流器沉砂经二段磁选机磁选浓缩后，返回二段球磨机再磨，旋流器溢流用细筛筛分，筛上物返回二段磁选机，经磁选浓缩后再磨，筛下矿浆经脱磁器脱磁，然后进入浮选工序；
将球磨磁选后地矿浆引入浮选机进行反浮选，反浮选次数1～6次，捕收剂分次加入，浮选后的矿浆进入超细研磨工序；
浮选后的矿浆用砂磨机进行超细研磨，平均粒度磨至10～0.5um；
经过超细研磨的矿浆，经沉淀浓缩浓度提高到50～80％，然后加入氟化物，其加入量为矿浆中铁矿粉重量的1～20％，温度0～100℃，反应0.5～3小时，再用清水漂洗，以除去Ca、Ma等杂质，再沉淀浓缩，然后加入NaOH，其加入量为矿浆中铁精粉量的0.1～10％，温度0～100℃，反应0.5～3小时，以除去Al2O3等杂质，用压滤机过滤，滤液返回再用，然后用浓度2～10％的稀盐酸洗涤，用压滤机过滤，滤液返回再用，之后用清水冲洗，至PH值6～7，再用螺旋输送机送入以煤为热源的间接加热转筒烘干机，烘干至要求水份后，包装，即为成品。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1、本发明方法生产的高纯、超细磁铁矿粉纯度高达99.90％以上，处于国际领先水平。
2、本发明方法纠正了选矿教科书关于浮选粒度不能小于5μm的错误认识，矿浆中有30％以上粒度在5μm以下，经过浮选，获得了优异的技术指标。
3、本发明方法首次将化学除杂方法应用于磁铁矿选矿领域，使矿粉纯度提高到99.90％以上。
4、本发明方法首次将循环式砂磨机应用于磁铁矿超细研磨中，矿粉平均粒度可达1μm以下。
5、本发明方法首次以磁铁矿为原料，经球磨磁选后，再用砂磨机超细研磨，成为纯度达97～98％的氧化铁黑颜料。
6、本发明方法各工序控制点多，产品质量一致性好。本发明方法连续生产，规模大，产量高，成本低，可以进行大规模工业化生产。
7、本发明方法一条生产线能够生产出六个级别的产品，可以根据用户的需要组织生产，产品适应性强。
附图图面说明：
图1为本发明方法的总体工艺流程图。
图2为本发明方法中球磨磁选工序流程图。
图3为本发明方法中浮选工序流程图。
图4为本发明方法中化学除杂烘干工序流程图。
下面结合附图及实施例详述本发明。
本发明方法以普通磁铁矿粉为原料，该普通磁铁矿粉中，TFe≥50％，优选TFe≥60％。球磨、磁选工序所用球磨机为长筒型滚动球磨机，钢球直径Φ40mm，长度/直径≥1.8，优选长度/直径≥3.5，矿浆浓度控制在70％左右，球磨机排矿用旋流器分级，粗粒级即沉砂经磁选机磁选浓缩后，返回球磨机再磨，细粒即溢流经磁选机一次或二次磁选后，进入二段球磨机，或者作为TFe≥69％的四级品出售。
二段球磨机长度/直径≥1.8、钢球直径Φ30mm以下，矿浆浓度控制在50～60％左右，球磨机排矿用旋流器分级，粗粒级即沉砂返回磁选机磁选后再磨，细粒即溢流用细筛网筛分，进行粒度最后把关。细筛为高频细筛，筛网为60～200目，优选100～150目。筛上物返回磁选机磁选浓缩后再磨，筛下矿浆经脱磁器脱磁后进入浮选工序，或作为TFe≥71％的三级品出售，或经砂磨机进行超细研磨至平均粒度1μm，作为纯度97～98％的氧化铁黑颜料出售。球磨磁选后进入浮选工序的铁精粉平均粒度控制在10～1μm，最好30％左右的粒度在5μm以下。
浮选作业在浮选机中进行，矿浆浓度20～35％，优选在30％左右，反浮选次数1～6次，优选3～4次。反浮选用捕收剂为胺类捕收剂，每吨铁精粉用量为100～500g，优选150～250g，分次加入，首次反浮选用量为总量的40～70％，其余次数加入量依此递减。各次浮选泡沫可以合并在一起作为五级品出售，供炼铁或洗煤使用，也可以将各次反浮选泡沫单独存放，还可以任意合并两次及两次以上的浮选泡沫出售，分别供应炼铁、洗煤、铁红、耐磨材料等行业使用。浮选后的铁矿粉TFe≥72.00％，也可以烘干后直接作为二级品出售。
浮选后的矿浆其铁矿粉粒度仍然很粗，需进入超细研磨工序，用砂磨机进行超细研磨，优选用搅拌罐与研磨罐分开的循环式砂磨机，该种砂磨机效率高，产量大，成本低，尤其是矿浆温度得到有效控制，避免了矿浆在研磨过程中的氧化现象，这对于作为氧化铁黑颜料出售时尤为重要。最终产品研磨粒度一般磨至平均粒度10～0.5um，也可根据用户要求掌握、控制，用户不需要超细粒度时，也可以不用超细研磨，不经过此工序。
要想获得纯度达99.9％的高纯铁矿粉，仅用以上物理方法提纯难以做到，有必要在以上工序的基础上进行化学除杂。其方法是：超细研磨的矿浆经沉淀浓缩浓度提高到50～80％，然后向反应池中加入氟化物，其加入量要根据矿粉中CaO、MgO、SiO2含量而定，一般为矿浆中铁矿粉重量的1～20％，优选加入理论反应量的1～10倍。所加氟化物可以是NaF、NH4F、HF中的任一种或几种，优选HF。反应温度0～100℃，反应时间0.5～3小时，有如下反应式：
SiF4作为气体挥发，CaF2、MgF2沉淀入矿粉中。反应完毕，再用清水漂洗，以除去Ca、Ma等杂质，再沉淀浓缩，然后加入NaOH，其加入量为矿浆中铁精粉量的0.1～10％，其目的是为了除去Al2O3等杂质。反应温度0～100℃，反应时间0.5～3小时，有如下反应式：
上述反应产物易溶于水，可以随清洗水除去。由于铁矿粉中硅铝含量不高，所以浸出碱液可多次使用，当溶解于NaOH中的化合物达到饱和后，加入石灰就可使NaOH再生。该化学除杂工序中可以先用氟化物除杂，后用NaOH除杂，也可以先用NaOH除杂，后用氟化物除杂两者效果基本相同。
完成氟化物除杂和NaOH除杂后，用压滤机过滤，滤液返回再用，然后用浓度2～10％的稀盐酸洗涤，以除去未清洗彻底的CaF2、MgF2、CaO、MgO、SiO2等杂质，使铁矿分纯度得以进一步提高。上述除杂过程中有碱性和酸性废液排出，这些废液在废水池中中和、澄清、排放，不需要增加废水处理费用。稀盐酸洗涤后再用压滤机过滤，滤液返回再用，之后用清水冲洗，至PH值6～7，经化学除杂、压滤、洗涤后的滤饼再用螺旋输送机送入以煤为热源的间接加热转筒烘干机，烘干至要求水份后，包装，即可作为高纯、超细磁铁矿粉成品出售。
实施例一：以TFe为55％的普通铁精粉为原料，用长度4500mm、直径1200mm、长度/直径＝3.75的滚动球磨机，钢球Φ30mm进行球磨，矿浆浓度70％，球磨后用旋流器分级，沉砂经磁选机磁选浓缩后再磨，溢流经二段磁选机磁选后TFe≥69.00％，经长度2400mm、直径1200mm的滚动球磨机，钢球Φ25mm进行二次球磨，旋流器溢流用150目细筛进行筛分把关，筛上物返回磁选机磁选浓缩后再磨，筛下矿浆TFe≥71.00％，可以满足中低档铁氧体及氧化铁黑颜料的纯度要求。
实施例二：按实施例一提纯的矿浆经脱磁后，进入浮选工序，浮选三次，捕收剂使用月桂胺，一次浮选加入100g/吨矿粉，二次浮选加入60g/吨矿粉，三次浮选加入40g/吨矿粉。一次浮选泡沫TFe66％，二次浮选泡沫TFe69％，三次浮选泡沫TFe70.50％，浮选后的产品TFe72.10％。可以满足中高档铁氧体及粉末冶金的需要.一次泡沫供洗煤使用，二、三次泡沫合并在一起供铁红使用。
实施例三：实施例二的矿浆用循环式砂磨机进行超细研磨，平均粒度2μm，供没有细磨设备的铁氧体厂家作为原料直接使用。
实施例四：将实施例三超细研磨后的矿浆放入反应池，向池内加入矿粉重量10％的HF，温度70℃，反应时间2小时，用水漂洗后，加入矿粉重量4％的NaOH，温度70℃，反应时间2小时，用压机过滤，滤液返回NaOH储备池继续使用，用清水冲洗至PH值为6～7，加入浓度为5％的稀盐酸在室温下浸泡、洗涤，用压机过滤，滤液返回稀盐酸储备池继续使用，用清水冲洗至PH值为6.8，用螺旋输送机将滤饼送入以煤为热源的转筒式烘干机进行烘干，水份为0.4％，TFe72.32％，纯度99.94％。
实施例五：实施例一提纯的矿浆，用循环式砂磨机研磨至平均粒度1μm以下，得氧化铁黑产品，纯度97.8％，水份0.4％，颜色与标准样近似，其余指标均超过了国家一级品的要求。
实施例六：实施例三超细研磨后的矿浆放入反应池，向池内加入矿粉重量0.2％的HF，温度100℃，反应时间0.5小时，用压机过滤，滤液返回NaOH储备池继续使用，用清水冲洗至PH值为6～7，加入矿粉重量20％的HF，常温下反应0.5小时，用压机过滤，再加入浓度为2％的稀盐酸在室温下浸泡、洗涤，用压机过滤，滤液返回稀盐酸储备池继续使用，用清水冲洗至PH值为6～7，用螺旋输送机送入以煤为热源的转筒式烘干机进行烘干，水份为0.5％，TFe72.34％。
实施例七：实施例三超细研磨后的矿浆放入反应池，向池内加入矿粉重量1％的HF，温度100℃，反应时间3小时，用压机过滤，再加入矿粉重量10％的NaOH，在常温下反应3小时，其它同实施例六，所得产品水份为0.47％，TFe72.26％。