一种湿法筛分装置及包含湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法
技术领域
本发明属石墨矿提纯领域，具体涉及一种湿法筛分装置及包含湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法。
背景技术
石墨化学性质稳定，耐腐蚀，同酸、碱等药剂不易发生反应，可用作电极、干电池、抗磨剂、润滑剂、坩埚、换热器、冷却器等领域。鳞片石墨形状似鱼鳞状，属六方晶系，呈层状结构，鳞片越大，价值越高，大鳞片石墨资源比较稀缺，提纯过程中应尽力保护大鳞片不被破坏。
石墨矿的提纯普遍采用多段磨矿多段浮选的流程，为了保护石墨大鳞片且获得较高品位的石墨精矿，工业上再磨再选段数常达十次以上，精矿烘干后再干法筛分出大鳞片和小鳞片，此流程长，工艺复杂。近年来有研究发现浮选过程中有出现部分大鳞片石墨较小鳞片提前得到解离，而且品位已达到产品要求，但受限于无法在湿法状态下高效分离出此部分大鳞片石墨，导致其与低品位小鳞片石墨依旧一起再磨再选，因此优质大鳞片石墨遭到破坏，也降低了小鳞片的磨矿和浮选效率。如果可以将高品位大鳞片石墨提前分离出，可大大缩短流程，提高分选指标和分选效率。
石墨为片层状非金属矿，在利用传统筛分机筛分作业中，筛网在底侧，筛分过程中，由于重力的原因大片矿物易堆积而覆盖筛孔，片状矿物在下落的过程中，因其沉降阻力的原因，是以水平而非垂直的方式沉降，到达底侧筛网上时，小片互相搭接形成“假性大片”，而且由于石墨疏水性好，疏水絮凝作用使搭接较为紧密，即使筛网增加振动，片层矿物也不会像颗粒状矿物一样轻易脱落，振动反而会使“假性大片”搭接更紧密，筛孔堵塞的现象不会得到缓解，导致小尺寸矿物透过筛孔困难，筛分效率很低，筛分效果很差。因此需要设计一种能够对筛网进行有效清理以实现高效筛分的装置。
为解决石墨片层状非金属矿的筛分效率问题，中国专利公开号：CN207446662U公开了一种云母氧化铁生产用筛分网的技术。该技术采用双层筛分网，同时利用脉冲电磁阀的喷吹作用对筛网进行清洗，有效提高了筛分质量，降低了因筛网堵塞而造成的不利影响。但是此设备的筛分粒级范围较窄，筛分物料填装效率低，而且只局限于干法筛分，在湿法加工工艺中无法采用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种湿法筛分装置及包含湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法，以解决目前技术中石墨鳞片小、流程长、能耗高和成本高等问题。
为达到上述技术目的，本发明的第一方面提供了一种筛分装置，包括所述筒体顶部安装有压力回流管，所述压力回流管连接泵池，所述泵池连接给浆管和矿浆泵；
所述矿浆泵连接进浆管，所述进浆管插入筒体内，所述筒体的顶部与所述进浆管的出口相对的地方安装有防磨橡胶垫；
所述筒体内部套设有筛网，所述筛网为纵向设置的两端开口的圆柱形筛网，所述圆柱形筛网套设在所述进浆管外，所述圆柱形筛网与所述进浆管之间形成腔体，所述圆柱形筛网的顶部和底部分别与所述套筒的顶部和底部之间可拆卸式连接；
所述腔体的底部安装脉动橡胶鼓膜，所述脉动橡胶鼓膜与所述圆柱形筛网之间设置有粗粒排料槽，所述粗粒排料槽内沿着圆周方向安装有至少一个粗粒排料管，所述粗粒排料管上安装有调节阀；
所述圆柱形筛网与筒体之间安装有细粒排料斗。
优选地，所述筛网由金属或聚氨酯等材质制成。
优选地，所述筛网设置有多个，多个所述筛网同轴心设置，且顶部和底部均分别与所述筒体的顶部和底部可拆卸式连接；多个所述筛网的筛孔由内向外逐渐减小。
优选地，所述筛网与所述筒体之间为螺栓连接。
优选地，所述细粒排料斗设置有四个，四个所述细粒排料斗沿着圆周方向均匀布置，且所述细粒排料斗的尺寸与所述筒体壁和筛网之间的宽度相适应。
本发明的第二方面提供一种包含湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法，包括以下步骤：
S1：将石墨矿破碎后进入粗磨机磨矿，粗选后进行多段磨矿多段浮选后得到石墨产物；
S2、将多段磨矿多段浮选后得到石墨产物置于所述的筛分装置中，矿粒在所述脉动橡胶鼓膜提供的脉冲力以及水流的作用下进行筛分分选，其中，穿过所述筛网的为细粒级石墨，停留在所述筛网内的大鳞片石墨作为精矿Ⅰ；
S3、所述细粒级石墨矿进入下段磨机再磨，磨矿产品再次进行浮选筛分得到细粒石墨作为精矿Ⅱ。
优选地，所述S2中脉动橡胶鼓膜的脉动速率为100r/min-300r/min。
相对于现有技术，本发明能够取得的有益效果为：
1、该石墨湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法，相比传统的采用多段磨矿-浮选流程，最终产品进行筛分流程进行作业的方法，本发明中采用特定的筛分装置进行筛分，减小了多段磨矿-浮选的次数，缩短了流程，降低了能耗，降低了成本；同时将大鳞片作为第一产品，细粒石墨矿进入下段磨机再磨再浮的工艺流程，明显提高了大鳞片石墨的产率及其回收率。
2、该石墨矿连续湿法筛分设备，采用纵向筛网，在脉冲力及水流的带动下细粒物料横向穿过筛孔实现筛分，而不是传统的重力沉降过程中筛分，防止片状矿物颗粒互相搭接，防止筛网被大尺寸片状或搭接的“假性大片”矿物覆盖筛孔，减少了筛孔的堵塞，并提高了鳞片石墨的品质。
3、该石墨矿连续湿法筛分装置，顶部溢流管高度H根据筛网筛孔大小、进出料流量、进料粒度分布进行调节，与粗细粒排料斗共同维持矿浆进出量的稳定，使筛网两侧保持合适的压差，同时减少对设备的损坏，工艺简单，操作方便。
4、该石墨矿连续湿法筛分装置，通过脉动橡胶鼓膜实现矿浆脉动的分选，使得矿粒分散的更加均匀，提高了筛分效率。
5、该石墨矿连续湿法筛分装置，经由筒体、顶部压力回流管、泵池、给浆管，矿浆泵和进浆管构成的闭路循环，可使物料进行连续的筛分，处理量大，还能避免泵流量和压力的不稳定造成设备的损坏，适合工业生产。
6、该石墨矿连续湿法筛分装置，用于湿法筛分工艺，不存在由于扬尘危害工人身体的现象。
附图说明
图1为本发明提供的筛分装置的一实施方式的结构示意图；
图2为图1中的筛分装置的筒体的底部结构示意图；
图3为一种包含湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法的流程示意图；
附图标记说明；
1-筒体、2-筛网、3-进浆管、4-脉动橡胶鼓膜、5-细粒排料斗、6-调节阀、7-粗粒排料管、8-矿浆泵、9-泵池、10-给浆管、11-压力回流管、12-防磨橡胶垫、13-粗粒排料槽。
具体实施方式
通过观看实施例中的附图，已经对本筛分技术方案进行了清楚、完整地了解，但是所描述的实施例仅作为本实施方案的一部分，而并非全部整体。
如图1所示，一种湿法筛分装置，包括筒体1，所述筒体1顶部安装有压力回流管11，所述压力回流管11连接泵池9，所述泵池9连接给浆管10和矿浆泵8，所述矿浆泵10连接进浆管3，所述进浆管3插入所述筒体1内。所述矿浆经过所述给浆管10进入所述泵池9，再由所述矿浆泵8将泵池9内的矿浆泵送进浆管3内并由所述进浆管3的顶部喷出并进入筛网2内，具体为进入所述筛网2与进浆管3形成的腔体内，筒体1顶部的压力回流管11与泵池9连接实现矿浆的整体循环。
所述筒体1的顶部与所述进浆管3的出口相对的地方安装有防磨橡胶垫12。防磨橡胶垫12置于进浆管3正上方，可有效处理喷射矿浆产生的冲击力对筒体1的损坏。
所述筒体1内部套设有筛网2，所述筛网2为纵向设置的两端开口的圆柱形筛网，所述圆柱形筛网2套设在所述进浆管3外。所述圆柱形筛网2与所述进浆管3之间形成浆料腔体，所述进浆管喷射的浆料进入所述腔体内进行过滤筛选。
为了方便对所述圆柱形筛网2进行清洗，所述圆柱形筛网2的顶部和底部分别与所述筒体1的顶部和底部之间可拆卸式连接。
如图2所示，所述筒体1底部安装脉动橡胶鼓膜4，所述脉动橡胶鼓膜4与所述圆柱形筛网2之间设置有粗粒排料槽，所述粗粒排料槽内沿着圆周方向安装有至少一个粗粒排料管7，所述粗粒排料管7上安装有调节阀6。所述脉动橡胶鼓膜4与偏心连杆运动机构连接，在所述偏心连杆运动机构的带动下做脉动运动，使石墨等片层状矿物在筛分空间充分分散，同时在脉冲力及水流作用力的作用下产生横向合力，由于片状石墨是质轻且以平躺方式沉降，可以很快的穿过筛网2，实现筛分。
其中，所述偏心连杆运动机构采用现有技术，具体结构不做具体没描述，只要能够实现相应的功能即可。
所述圆柱形筛网2与筒体1之间安装有细粒排料斗5，所述细粒排料斗5尺寸大，排料斗数量更多，排量大，粗粒排料管2数量少且尺寸小，排量少，粗细粒排料斗7间横向间隔筛网2连接，使筛分更加完全。
粗粒排料管7上调节阀6可旋转增大或减小排料口尺寸进而调节排量，调节筒体1内压力，顶部压力回流管11高度H可调，其高度H根据腔体内需保持的压力而定，操作中根据筛网筛孔大小、进出料流量、进料粒度分布对其进行调节。
需要说明的是，所述筛网2还可以设置有多个，多个所述筛网2同轴心设置，且顶部和底部均分别与所述筒体1的顶部和底部可拆卸式连接；多个所述筛网2的筛孔由内向外逐渐减小，从而可以实现不同粒径的石墨的筛分。
所述筛分装置的工作原理为：
所述矿浆经过所述给浆管10进入所述泵池，再由所述矿浆泵8将泵池内的矿浆泵送进浆管3内并由所述进浆管3的顶部喷出并进入筛网2内，在启动所述脉动橡胶鼓膜4，在脉冲力的作用下使石墨矿在筛分空间充分分散，同时在水流的作用下产生横向的力，由于细粒石墨是质轻且以平躺方式沉降，可以很快的穿过筛网2，大鳞片石墨阻挡在筛网2内，从而实现筛选。
如图3所示，一种包含湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法，包括以下步骤：
S1：将石墨矿破碎后进入粗磨机磨矿，粗选后进行较少次数的多段再磨多段浮选得到片状石墨产物。
S2、将多段磨矿多段浮选后得到石墨产物置于所述的筛分装置中，矿粒在所述脉动橡胶鼓膜提供的脉冲力以及水流的作用下进行筛分分选，其中，穿过所述筛网的为细粒级石墨，停留在所述筛网内的大鳞片石墨作为精矿Ⅰ；
S3、所述细粒级石墨矿进入下段磨机再磨，磨矿产品再次进行浮选筛分得到细粒石墨作为精矿Ⅱ。
其中，将所述经筛分分级的产物中，大鳞片品位高，作为产品进行脱水干燥为精矿Ⅰ，细粒级石墨矿则进入下段磨机再磨，磨矿产品再次进行浮选作业得到细粒石墨作为精矿Ⅱ。
本发明主要针对大鳞片高品位石墨矿，为了达到保护大鳞片，提高品位的目的。相比较，传统的石墨矿加工流程，通常为较多段数的磨矿-浮选流程，待品位达到要求后脱水干燥，再进行干法筛分获得大鳞片石墨。传统的方法获得的大鳞片石墨产率低，能耗大，流程长。本发明则利用大鳞片石墨品位高的特点，待浮选作业获得的大鳞片石墨达到品位要求后进行筛分，减小了磨矿和浮选的次数，可使大鳞片石墨产率提高，细粒石墨矿再次进入下段磨矿浮选流程，进而提高总体品位，达到缩短选矿流程，降低能耗，保护大鳞片的目的。
优选地，上述对石墨矿施加水流作用力的过程具体为：采用脉动的方式使石墨矿在筛分空间充分分散，同时产生横向的力，由于片状石墨是质轻且以平躺方式沉降，可以很快的穿过筛网。
优选的，上述脉动的速率为100r/min～300r/min。
上述包含湿法筛分的石墨矿短流程提纯工艺，流程适用于大鳞片石墨且大鳞片石墨的品位高于细粒石墨。
在以下实施例中，采用的原矿来自黑龙江萝北某石墨矿石，原矿固定碳含量13％。
实施例1
本实施例1提供了一种含湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法，将黑龙江萝北某石墨矿石经过晾晒、破碎、筛分、缩分、烘干得到，原矿固定碳含量13％。该筛分装置的筛网为单层，筛孔直径0.15mm。实施例具体包括以下步骤：
粗选400g石墨原矿后，进行四次球磨四次浮选精选流程，总再磨时间为15min，浮选产物采用所述筛分装置(筛网孔径0.15mm)筛分10min，筛上大鳞片石墨作为精矿Ⅰ；筛下细粒石墨进入下段磨机再磨，磨后细粒进行浮选，流程采用4次磨矿5次浮选，所得细粒石墨作为精矿Ⅱ。石墨提纯结束，所获得的大鳞片石墨和细粒石墨参数如下表1。
表1：磨矿浮选筛分-再浮再磨流程结果
对比例1
采用多段磨矿-浮选流程，最终产品进行筛分流程进行作业。取400g石墨原矿粗磨8min，精选进行十次球磨十一次浮选，总磨矿时间37.5min，浮选精矿烘干后进行0.15mm干法筛分，得到+0.15mm石墨精矿和-0.15mm石墨精矿。
石墨提纯结束，所获得的大鳞片石墨和细粒石墨参数如下表2。
表2：磨浮流程结果
实施例2
本实施例2提供了一种含湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法，采用磨矿-浮选-筛分，细粒石墨再次磨矿再次浮选的流程。黑龙江萝北某石墨矿石经过晾晒、破碎、筛分、缩分、烘干得到，原矿固定碳含量13％。该筛分装置的筛网为单层，筛孔直径0.15mm。
本实施例提供的一种湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法具体包括以下步骤：
取400g石墨原矿粗选8min，精选进行四次球磨四次浮选(四磨四浮可达到产生足够数量和品位的大鳞片石墨)，总再磨时间为21min，浮选产物采用所述筛分装置(筛网孔径0.15mm)筛分10min，筛上大鳞片石墨作为精矿Ⅰ；筛下细粒石墨进入下段磨机再磨，磨后细粒进行浮选，流程采用3次磨矿4次浮选，所得细粒石墨作为精矿Ⅱ。
石墨提纯结束，所获得的大鳞片石墨和细粒石墨参数如下表3。
表3：磨矿浮选筛分-再浮再磨流程结果
对比例2
采用多段磨矿-浮选流程，最终产品进行筛分流程进行作业。取400g石墨原矿粗磨8min，精选进行十次球磨十一次浮选，总磨矿时间52.5min，，浮选精矿烘干后进行0.15mm干法筛分，得到+0.15mm石墨精矿和-0.15mm石墨精矿。
石墨提纯结束，所获得的大鳞片石墨和细粒石墨参数如下表4。
表4：磨浮流程结果
综上，采用本技术湿法筛分的石墨矿短流程提纯方法，对比例中，选矿流程分别由11段减至9段和11段减为8段，大大缩短了选别流程；石墨精矿总产率有小幅上升，其中大鳞片石墨与细粒石墨产率比分别由0.24:1增加至0.30:1和由0.22:1增加至0.36:1，保护了大鳞片石墨，提高了产率；石墨总体品位分别由95.01％增加至95.34％和95.10％增加至97.10％，大鳞片石墨品位由95.04％增加至95.89％和由96.45％增加至97.41％，细粒石墨的品位由94.95％降低至94.88％和95.50％增加至96.40％，提高了生产效率，降低了成本。
在本发明专利的描述中，各部件所指示的方位或安装关系为基于附图所显示的方位或关系，仅是为了便于描述本专利并对其进行大概了解，并非指暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位和特定的构造，因此不可以认为是为对本发明的限制。本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
