Спосіб збагачування каоліну

Изобретение относится к области обогащения нерудного сырья и может быть ис-пользовано при подготовке сырья в фарфоро-фаянсовой промышленности, Известен способ обогащения каолина, включающий получение рядового каолина путем дезинтеграции каолина-сырца, классификации, коагулирования каолиновой суспензии известковым молоком, обезвоживания, сушки и получения химически отбеленного каолина путем дезинтеграции каолина-сырца, классификации, фракционирования, химического отбеливания гидросульфатом натрия в кислой среде, нейтрализация каолиновой суспензии, обезвоживания и сушки каолина. При этом при нейтрализации в каолиновую суспензию вводят фильтрат, образующийся при обезвоживании рядового каолина [Авт. св. СССР № 1715768, кл. С 04 В 33/04, 1992]. Недостатком способа является то, что в качестве диспергатора используются химические реагенты, усложняющие процесс обогащения. Во-первых, ввод химических реагентов загрязняет каолин и жидкую фазу суспензии, что приводит к накоплению вредных продуктов, образующи хся при реакциях. Кроме того, химические реагенты усложняют процесс диспергации каолиновой суспензии, затрудняют обезвоживание и сушку каолина, а также только частично позволяют его очистить от окислов Fe и Тi. Во-вторых, химические реагенты наносят экологический вред окружающей среде, использование жидкого стекла требует особых мер предосторожности обслуживающего персонала. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ обогащения каолина для производства фарфора, включающий дезинтеграцию, диспергацию, сухую и мокрую магнитную сепарацию, обезвоживание и сушку каолина. При этом, в качестве диспергаторов используют соду и жидкое стекло. Магнитную сепарацию проводят при напряженности магнитного поля в кассете - 1400 кА/м, что составляет 1,76 Тс, После чего получили содержание Fе2О3 в каолине 0,65% и ТіО2 - 0,37%. [Обогащение полезных ископаемых. Республиканский межведомственный научно-технический сборник. Вып. 36, Киев, "Техника", 1986, с. 81-84]. Причинами, препятствующими достижению в прототипе технического результата, получаемого в заявляемом изобретении, являются: химические диспергаторы, образуя сольватные оболочки, имеющие хаотически расположенные заряды твердой фазы пульпы затрудняют ее разделение при дальнейшем обогащении, загрязняют жидкую фазу и обогащенный каолин; магнитное поле при напряженности 1,76 Тс без воздействия дополнительных сил на пульпу не позволяет получать высококачественный каолин, так как диспергированные частицы частично флокулируют и вместе с загрязняющими включениями окислов Fе2О3 и ТіО2 потоком пульпы уносятся вместе с каолином. Недостатками известного способа является: невысокое качество каолина пригодного для использования в фарфорофаянсовой промышленности, экономически невыгодного, а также экологически грязного процесса при обогащении из-за наложения на пульпу сольватированной твердой фазой только магнитного и гравитационного полей, не обеспечивающих одновременного воздействия на каждую частицу твердой фазы пульпы трех сил: магнитной, гравитационной и попеременно-направленной импульсной; экономически невыгодно из-за дороговизны применяемых реагентов и очистки сточных вод после обогащения; загрязнение окружающей среды продуктами обогащения. Физический смысл предлагаемого способа обогащения каолина заключается в том, что под воздействием виброакустических колебаний при разрыве структуры каолиновых пород разрушаются межмолекулярные связи, при этом частицы каолиновой породы покрываются гидратными оболочками, вместо сольватных, которые образуются при реагентной диспергации. В дальнейшем гидратированные частицы более эффективно разделяются при обогащении в магнитно-гравитационном поле с виброакустическими колебаниями пульпы, где создаются условия возможности изменения скорости и направления частиц загрязнителей-окислов железа и титана, находящихся в п ульпе под воздействием гравитационных, магнитных и виброакустических сил, способствующи х эффективному их разделению и выводу их из процесса, что обуславливает получение высококачественного каолина пригодного для применения в фарфорофаянсовой промышленности и производства лакокрасочных материалов. Задачей изобретения является разработка способа обогащения каолина, в котором за счет обеспечения возможности одновременного воздействия на каждую частицу твердой фазы пульпы трех сил -магнитной, гравитационной и попеременно-направленной импульсной путем одновременного наложения магнитного и виброакустического полей на пульпу со слабо гидратированной твердой фазой, достигают повышения качества каолина пригодного для использования в фарфорофаянсовой промышленности, экономически выгодного и экологически чистого процесса при обогащении. Поставленная задача решается тем, что в способе обогащения каолина, включающем дезинтеграцию, диспергацию, магнитную сепарацию, обезвоживание и сушку каолина согласно изобретению, диспергацию каолина проводят в виброакустической среде при частоте колебаний 7-18 Гц, магнитную сепарацию диспергированной пульпы проводят при той же частоте виброакустических колебаний одновременно на входе и выходе из сепаратора при неразрывности струи потока пульпы с напряженностью магнитного поля 1,2-1,6 Тс. Существенными признаками в предлагаемом изобретении является: дезинтеграция; диспергация каолина; проведение диспергации каолина в виброакустической среде при частоте колебаний 7-18Гц; магнитная сепарация; проведение магнитной сепарации диспергированной пульпы при частоте виброакустических колебаний 718 Гц одновременно на входе и вы ходе из сепараторов при неразрывности струи потока пульпы с напряженностью магнитного поля 1,2-1,6 Тс; обезвоживание каолина; сушка каолина. Новыми существенными признаками являются: проведение диспергации каолина в виброакустической среде при частоте колебаний 7-18 Гц; проведение магнитной сепарации диспергированной пульпы при частоте виброакустических колебаний 718 Гц одновременно на входе и выходе из сепаратора при неразрывности струи потока пульпы с напряженностью магнитного поля 1,2-1,6 Тс. Благодаря тому, что проведение диспергации каолина осуществляют в виброакустической среде при частоте колебаний 7—18 Гц происходит разрушение структуры каолиновой породы. При этом, образованные частицы твердой фазы гидратируются оболочками, которые более эффективно разделяются при обогащении на каолин и окислы Fе2О3 и ТіО 2, что способствует повышению качества каолина пригодного для использования в фар форофаянсовой промышленности, экономически выгодного и экологически чистого при обогащении. Благодаря тому, что проведение магнитной сепарации диспергированной пульпы осуществляют при частоте виброакустических колебаний 7-18 Гц одновременно на входе и выходе из сепаратора при неразрывности струи потока пульпы с напряженностью магнитного поля 1,2-1,6 Тс, каждая диспергированная частица в пульпе подвергается одновременному действию трех сил: магнитной, гравитационной и попеременно-направленной импульсной, которые изменяют направление и скорость каждой из них. В полупериоде, когда две первые силы совпадают по направлению с третьей, в этот момент "вырывают" частицы примесей Fe2Ü3 и ТЮг, выводя их таким образом из процесса. Проведение магнитной сепарации в таких условия х позволяет более селективно разделять частицы каолина от частиц примесей: Fе2О3 и ТіО2, а это направлено на повышение качества каолина, пригодного для использования в фарфорофаянсовой промышленности, который к тому же будет экономически выгодным и экологически чистым при обогащении. Указанные существенные признаки являются необходимыми и достаточными во всех случаях осуществления способа обогащения каолина для получения технического результата. Таким образом, благодаря совокупности перечисленных выше известных и новых существенных признаков стало возможным осуществление причинно-следственной связи между отличительными признаками предлагаемого изобретения и полученным техническим результатом. Способ осуществляется следующим образом. Для его осуществления необходимо использовать каолиновые глины, каолины, попутно добываемые со вскрышными породами. Исходное каолиновое сырье перемешивается с водой в дезинтеграторе при Т:Ж = 1 : 10-1 : 12. Затем образованная пульпа подвергается диспергации на виброакустическом устройстве с регулир уемой амплитудой колебаний от 7-20 мм при частоте от 7-12 Гц. Под воздействием виброакустических колебаний разрушаются структуры каолиновых пород. При этом поверхность диспергированных частиц каолиновых пород покрывается тонким слоем воды, т. е. гидратируется и витает свободно в п ульпе. Диспергированная пульпа непрерывным потоком направляется на магнитный сепаратор при напряженности магнитного поля 1,2-1,6 Тс. На входе и выходе установлены виброакустические устройства, которые импульсными силами воздействуют на твердую фазу п ульпы. В этот период на каждую частицу твердой фазы действуют гравитационные, попеременно-направленные импульсные и магнитные силы. В полупериоде колебаний, когда все три силы действуют в одном направлении происходит извлечение ("выхват") примесей каолина Fе2О3, ТіО 2, обладающи х слабыми магнитными свойствами, которые в дальнейшем выводят из технологического процесса. Частицы каолина, не обладающие магнитными свойствами, направляются непрерывным потоком на обезвоживание и сушку. В полупериоде колебаний, когда гравитационные и магнитные силы не совпадают с импульсом виброакустических колебаний, очищение каолина замедляется, но в последующий полупериод колебаний происходит резкое удаление примесей каолина, что подтверждается результатами сравнительных испытаний. Результаты сравнительных испытаний известного способа диспергации и обогащение каолина и предлагаемого при напряженности магнитного поля 1,76 Тс (по прототипу) приведены в табл. 1. В результате сравнительных испытаний по диспергации пульпы и условиям магнитной сепарации (по прототипу) видно, что виброакустическая диспергация по предлагаемому способу при частоте колебаний 7-18 Гц очищает каолин от Fе2О3 и ТіО 2 на 18-20% лучше, чем по прототипу. Результаты сравнительных испытаний по магнитной сепарации при обогащении диспергированного каолина по известному и предлагаемому способам приведены в табл. 2. Результаты обогащения каолина (табл, 2) показывают, что оптимальными параметрами технологии являются: напряженность магнитного поля 1,2-1,6 Тс, частота колебаний 7-18 Гц и одновременное наложение гравитационного магнитного и виброакустического полей дают самые высокие показатели по очистке каолина. При отклонении от оптимальных параметров происходит дестабилизация процесса обогащения. Кроме того увеличение верхних параметров в системе приводит к избытку энергии и превращению ее в тепловую энергию, которая в данном случае бесполезна, а уменьшение нижних пределов параметров в системе не создает достаточных энергетических сил для извлечения примесей Fе2О3 и ТіО 2 из пульпы. Пример осуществления способа обогащения каолина применительно к каолиновым породам, полученным при разработке руд открытым способом Побужского никелевого завода. Обогащение каолина выполнено на лабораторном и полупромышленном оборудовании в Научно-исследовательском горнорудном институте. Исходная каолиновая глина в объеме 0,35 т дезинтегрировалась в контактном чане при отношении твердого к жидкому 1:12 в течение 30 мин. Затем диспергировалась в виброакустическом гидроклассификаторе, описанном в работе "Результаты полупромышленных испытаний виброакустического гидроклассификатора. Авт. Н. Е. Вовк, В. В. Белявский, М. Т. За ховаев, В. И. Рехтман в кн. "Новые способы и аппараты для обогащения руд черных металлов". М., "Недра", 1986, при амплитуде колебаний 7-20 мм и частоте колебаний 5-20 Гц. Под воздействием виброакустических колебаний разрушается структура каолиновой глины. При этом образованные диспергированные частицы покрываются тонким молекулярным слоем воды (гидратируются) и свободно витают в пульпе. Диспергированная пульпа через гофрированные шланги, установленные на входе и вы ходе из магнитного сепаратора, непрерывно подавалась в зону высокоинтенсивной сепарации (в кассету). Виброакустические колебания осуществлялись путем одновременного сжатия гофрированных шлангов на входе и выходе из сепаратора и самопроизвольного их воз-, вращения в исходное положение с частотой 7-18 Гц. Продолжительность наложения вибрационного и магнитного полей на пульпу до очистки кассеты - 2 мин. В зоне магнитной сепарации на каждую частицу действуют три силы: гравитационная, магнитная и попеременно-импульсная. В тех случаях (полупериод колебаний), когда все три силы совпадают по направлению в кассету извлекаются примеси каолина Fе2О3 и ТіО2, а частицы каолина, практически не обладающие магнитными свойствами в кассету не извлекаются. В тех случаях, когда попеременноимпульсная сила не совпадает по направлению (второй полупериод колебаний) с гравитационной и магнитной, извлечение примесей каолина замедляется. В целом эффект первого полупериода колебаний перекрывает второй. Очищенный каолин сгущали в сгустителе с центральным приводом диаметром 1000 мм, затем обезвоживали на дисковом вакуум-фильтре и сушили при температуре 105°С в сушильном шкафу. Применение предлагаемого изобретения позволит повысить качество каолина, пригодного для использования в фарфорофаянсовой промышленности, путем одновременного наложения магнитного и виброакустического полей на пульпу со слабо гидратированной твердой фазой за счет обеспечения возможности одновременного воздействия на каждую частицу твердой фазы пульпы трех сил - магнитной, гравитационной и попеременно-направленной импульсной. Кроме того, применение способа обогащения каолина экологически выгодно, т. к. исключаются затраты на приобретение, хранение, приготовление реагентов, очистку сточных вод и складирование отходов, обработанных реагентами, и экологически чисто при обогащении, т. к. в технологический процесс не привносятся и вновь не образуются дополнительные загрязнители окружающей среды. Способ может применяться при обогащении каолина на Глуховецкой и Просяновской каолиновых фабриках и Турбовском каолиновом заводе (Украина), при доочистке каолинов, используемых в фарфорофаянсовой и фармацевтической промышленностях и заводах по производству лакокрасочных материалов.