專利名稱：獲得高品級SiC晶須的分離工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從SiC晶須燒結(jié)粗料中進一步獲得高品級SiC的晶須的分離工藝，特別是采用浮選和重選聯(lián)合作業(yè)的分離工藝。
SiC晶須是一種長徑比較大的單晶體，它的強度接近于SiC拉伸強度理論計真值6.9GPa，而它的平均直徑為0.6μm，長度范圍較寬大量分布于50-100μm中，將這種長徑比較大的材料隨機均勻分布在陶瓷基體材料或金屬基體材料中，可以顯著提高這些基體材料的抗拉強度和斷裂韌性因此SiC晶須已成為制做耐高溫、耐磨蝕、高強度和輕體復(fù)合材料的增強劑。
SiC晶須可用稻殼或碳黑和Sio2作原料，經(jīng)燒結(jié)獲得粗料，燒結(jié)粗料中除含有SiC晶須(SiC-w)，還有SiC顆粒(SiC-P)，剩余碳(C)和微量Sio2顆粒，后三者與SiC晶須混合在一起，會降低復(fù)合材料的性能，為了保證復(fù)合材料的高性能，必須把SiC晶須的品級提高到97％以上，才能達到高科技領(lǐng)域復(fù)合材料增強劑的要求，而被分離出來的SiC顆粒(SiC-P)或SiC顆粒和少量SiC晶須(SiC-P＋SiC-w，)混合物，也可用來做一般復(fù)合材料的增強劑。
目前，從燒結(jié)粗料中獲得高品級SiC晶須大多數(shù)采用反浮選方法，即利用SiC-w的親水性和SiC-P富碳的疏水性使SiC-P和碳成為泡沫產(chǎn)品被分離出來，即SiC-w成為尾礦產(chǎn)品如US4293099專利中介紹的方法就是采用反浮選分離工藝它將燒結(jié)粗料粉碎后加水調(diào)節(jié)礦漿濃度加入藥劑，在酸性條件下進行反浮選，采用一次粗選和二次精選作業(yè)，粗選用石腦油作捕收劑，松油作起泡劑，精選采用石腦油作捕收劑和MIBC作起泡劑。該方法的缺點是SiC-w的產(chǎn)品品級只有90％，達不到高科技領(lǐng)域復(fù)合材料增強劑要求，因此要進一步提純，但晶須損失大，回收率代，采用酸性介質(zhì)浮選，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，操作也復(fù)雜。
本發(fā)明的目的正是為了克服上述已有技術(shù)存在的缺點與不足，而提供一種浮選與重選聯(lián)合分離工藝，可獲得高品級SiC-w產(chǎn)品，用做高科技領(lǐng)域復(fù)合材料的增強劑，而被分離的付產(chǎn)品SiC-P或SiC-P加少量SiC-w混合物用做一般復(fù)合材料的增強劑，從而使SiC晶須得到合理利用，提高經(jīng)濟效益和使用價值。
本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的技術(shù)方案是在反浮選的基礎(chǔ)上，改變了反浮選工藝條件，同時對浮選尾礦采用了重選的旋流器組或快速搖床或正浮選的聯(lián)合作業(yè)達到理想的分離效果。
獲得高品級SiC晶須的分離工藝，包括用稻殼或碳黑和Sio2為原料制備的SiC燒結(jié)粗料，經(jīng)粉碎，調(diào)節(jié)礦漿濃度加入藥劑進行反浮選其特征在于a)、燒結(jié)粗料粉碎后，用水兩步調(diào)節(jié)礦漿濃度，在第一步濃礦漿中加入選礦藥劑進行攪拌，然后再稀調(diào)礦漿濃度；b)、調(diào)漿后進行反浮選，反浮選由一次粗選，一次精選和一歡精選尾礦的掃選作業(yè)組成；c)、(b)項中精選泡沫為SiC顆粒(用SiC-P表示)和碳(c)的混合物，經(jīng)過燃燒除去碳后得到SiC-P付產(chǎn)品，精選尾礦的掃選產(chǎn)品返回精選作業(yè)，其尾礦為中間產(chǎn)品用中礦1表示，再用旋流器組分離，分別得到粗粒SiC-P，中礦II和SiC晶須主產(chǎn)品(用SiC-w表示)，三種物料；
d)、(b)項中的粗選尾礦可采用旋流器組分離，得到SiC晶須產(chǎn)品用SiC-w2表示，粗顆粒SiC-P和中礦II三種物料；也可用正浮選方法處理，得到SiC晶須SiC-w2和中礦Ⅱ兩種物料；e)、(c)項中SiC-w1和(d)項中用旋流器組分離的SiC-w2經(jīng)調(diào)漿后再用正選浮方法處理得到高品級SiC-w和中礦III；(c)項中的SiC-w1和(d)項中用正浮選方法處理得到的SiC-w2，也可用旋流器組分離，均可得到高品級的SiC-w產(chǎn)品，中礦III和SiC-P產(chǎn)品；f)、(e)項中高品級SiC-w產(chǎn)品，再用快速搖床處理可得到不同粒的高品級SiC晶須(SiC-w)產(chǎn)品；g)、(c)項中的中礦II、(d)項中的中礦II’和(e)項中的中礦III混合后可用快速搖床處理，得到直徑較粗的SiC晶須產(chǎn)品(SiC-w)、中礦III和SiC-P三種物，其中礦再返回處理。
兩步調(diào)節(jié)礦漿濃度，第一步為濃調(diào)礦漿，其濃度為10-20wt％，時間為5-40min；第二步為稀調(diào)礦漿，其濃度為0.1-1.0wt％，時間為5-10min，其反浮選條件為礦漿介質(zhì)為中性，分散劑為乙醇、聚偏磷酸鈉或硅酸鈉，捕收劑為石腦油，或煤油，起泡劑為C6-C9醇類，醚醇類、松油和MIBC。
旋流器組由n個直徑不同的旋流器串聯(lián)排列，其n＝1-4，旋流器組排列直徑依次減小，如由75、50、25、10mm四個依次減少直徑旋流器組成，或由50、25、10mm三個依次減少的直徑旋流器組成，依此類推，用一個旋流器時可根據(jù)需要確定直徑，旋流器錐角為20-10°，入料壓力為0.2-1.0Mpa。
快速搖床容易調(diào)節(jié)各產(chǎn)品中的晶須直徑分布均態(tài)，適于中礦處理，沖次為2000-500次/Min，沖程來3-7mm，床面傾角為0-5°
快速搖床也可與旋流器組互換使用。
正浮選條件為礦漿PH＝3.0-5.0，采用陰離子型有機捕收劑或兩性有機捕收劑，其泡沫為主產(chǎn)品，尾礦為中礦，或者采用陽離子型有機捕收劑進行反浮選，起泡劑為甲基異丁基甲醇(MIBC)、C6-C9醇，陰離子型有機捕收劑為油酸，油酸鈉，十二烷基磺酸鈉，磺化醚，陽離子型有機捕收劑為田菜堿，醚胺，十二烷基氯化銨，十二烷基醋酸胺，兩性有機捕收劑為十二烷基-N-羧甲基-N羥基咪唑啉內(nèi)銨鹽。
反浮選尾礦也可用80-150目篩子進行篩分處理，其篩上物為SiC-P，篩下物去浮選作業(yè)處理。
本發(fā)明的分離工藝，采用反浮選是利用碳和富碳SiC顆粒的疏水性，使之成為泡沫產(chǎn)品，而SiC晶須留在水中，反浮選前在濃調(diào)礦漿時加入選礦藥劑，可以節(jié)省藥劑并使藥劑與物料接觸充分，為了使物料在水中充分分散，再加水將礦漿稀釋至濃度為0.1-1.0wt％，反浮選采用中性介質(zhì)的浮選條件，減少對設(shè)備的腐蝕，同時在SiC晶須分離過程中提高回收率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
對于難選物料，上述分離工藝得到SiC-w1和SiC-w2產(chǎn)品，其產(chǎn)品品級達不到質(zhì)量要求時，可采用正浮選方法處理將SiC-w1和SiC-w2混合送入攪拌槽加入藥調(diào)漿，然后按晶須和顆粒的表面荷電符號和電位的差別進行浮選，SiC顆粒的PPZCH＝2.7，SiC晶須的零電點有兩個PPZCH＝1.7和PHPZC＝5.3，用鹽酸(以6N為宜)將礦漿的PH值調(diào)至3.0-5.0，以PH＝4.0-4.5為佳，此時，SiC晶須表面荷正電，SiC顆粒表面荷負(fù)電，故用陰離子型有機捕收劑或兩性有機捕收劑進行反浮選，其泡沫為SiC晶須產(chǎn)品；用陽離子型有機捕收劑進行反浮選其泡沫產(chǎn)品為SiC顆粒，尾礦為SiC晶須產(chǎn)品。上述處理方法均可使難選物料獲高品級SiC晶須產(chǎn)品，其正浮選由一次粗選一次掃選和一次精選作業(yè)組成。
本發(fā)明的分離工藝，采用旋流器組或快速搖床分離，是一種操作簡單的重選設(shè)備，快速搖床使SiC晶須和SiC顆粒的混合物料，在機械力和水流的綜合作用下，按直徑、形狀和密度的差別進行分組和分選，它可使用SiC晶須品位由95％提高到97％，從品位75-85％中礦選出品位90％的產(chǎn)品。
反浮選尾礦也可用篩子，如振動篩處理，也同樣取得好的結(jié)果，并簡化了流程。
由于采取上述技術(shù)方案，使本發(fā)明技術(shù)與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點及效果a)、分離效果好，提高回收率，可獲得SiC晶須品位97％以上的高品級產(chǎn)品；b)、流程適用范圍廣；c)、采用兩次調(diào)漿濃度，并在濃漿中加入藥劑，可節(jié)省藥劑，稀漿進行浮選可提高SiC晶須品位；d)、產(chǎn)品種類多，用途廣、綜合效益好；e)、操作簡單，設(shè)備互換性好。


圖1用于易選物料的分離工藝流程圖；圖2為圖1中SiC-w1和SiC-w2產(chǎn)品用正浮選分離工藝流程圖；圖3為高品級SiC晶須用快速搖床分組處理工藝流程圖；圖4為中礦用快速搖床處理工藝流程圖；圖5為用于難選物料的分離工藝流程圖。
下面結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明技術(shù)進一步說明圖1用于易選物料的分離工藝，將燒結(jié)粗料產(chǎn)品經(jīng)粉碎后進行濃調(diào)漿，濃度為15-18Wt％，調(diào)漿時間20-25min，并加入乙醇分散劑，石腦油捕收劑，MIBC起泡劑，進行攪拌后再加水稀調(diào)漿，濃度為0.2-0.5wt％，調(diào)漿時間5-8min，在中性介質(zhì)進行反浮選，反浮選粗選作業(yè)的泡沫產(chǎn)品再進行精選一次，泡沫產(chǎn)品為SiC-P＋C，精選尾礦再掃選一次，其泡沫返回精選作業(yè)，掃選尾礦為中礦I用兩臺旋流器串聯(lián)成旋流器組進行分離，分別得到粗粒SiC-P，中礦II和sic-w1產(chǎn)品，精選泡沫SiC-P和碳(C)的混合物中含SiC晶須很少，一般只有1-2％，經(jīng)過燃燒除去碳得到SiC-P付產(chǎn)品，而掃選尾礦為中礦I的中間產(chǎn)品，含SiC晶須可達70-80％，再用旋流器組分離，旋流器組兩臺直徑為25.10mm串聯(lián)，入料壓力0.8Mpa，錐角15°，當(dāng)尾礦打入第一個旋流器入料口時，可分離出兩個產(chǎn)品，底流為粗顆粒SiC，溢流以晶須為主，當(dāng)?shù)谝慌_旋流器的溢流進入第二臺旋流器入料口時，繼續(xù)分離出兩個產(chǎn)品，依此類推，當(dāng)用兩臺旋流器，得到三種產(chǎn)品，此時得到的SiC晶須品位為75-85％。
粗選尾礦的SiC晶須品位較高，一般為85-90％含少量顆粒，通過用控制中礦的數(shù)量，可保證粗選尾礦SiC-w的品級。精選尾礦采用另一組旋流器組分離，其條件同前所述，亦得到三種產(chǎn)品，即粗粒SiC-P，中、中礦II’和SiC-w2產(chǎn)品，此時SiC-w2品級可達97％以上，完全滿足要求。
用圖1流程處理難選物料，可將圖1中得到SiC-w1和SiC-w2送入攪拌槽加藥調(diào)漿，如圖2所示，然后按晶須和顆粒的表面荷電符號和電位的差別進行正浮選，調(diào)漿PH＝4.0-4.5，用陰離子型有機捕收劑如油酸，MIBC起泡熱經(jīng)過一次粗選，一次精選和一次掃選作業(yè)處理，其泡沫為晶須產(chǎn)品，其晶須含量可達97-98％的高品級產(chǎn)品，精選和掃選尾礦為中礦III，也可用快速搖床將品位97-98％的SiC-w產(chǎn)品進行不同粒級分離，可得到0.2-1.0μm的SiC-w、1.0-2.0μmr SiCw和＞2，0μm的SiC-w產(chǎn)品，如圖3所示，快速搖床沖歡為800次/min，沖程4mm，床面傾角2°，用此搖床也可以使對中礦II，II’和中礦III進行分離，圖4所示，快速搖床可以使品位為95％的晶須產(chǎn)品再繼續(xù)提高到97％，從品位75％-80％的中礦提高到90％的品位產(chǎn)品。
對于難選原料，也可按圖5流程處理，反浮選的粗選精礦仍然同圖1流程左側(cè)流程分離，得到SiC-w，其浮選尾礦加藥直接進行晶須的正浮選，其精選泡沫為SiC-w2和中礦Ⅱ’(浮選尾礦)，中礦Ⅱ’再送入旋流器組分離，SiC-w2用旋流器組或快速搖床處理，也可得到滿意的結(jié)果，即SiC-w品位可達97％以上，其它條件同上述流程。
總之，本發(fā)明的工藝流程，可根據(jù)原料分離的難易程度，和設(shè)備的互換性，可制定分離流程，達到高器級SiC產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.獲得高品級SiC晶須的分離工藝，包括用稻殼或碳黑和SiO2為原料制備的SiC燒結(jié)粗料，經(jīng)粉碎，調(diào)節(jié)礦漿濃度加入藥劑進行反浮進其特征在于a)、燒結(jié)粗料粉碎后，用水兩步調(diào)節(jié)礦漿濃度，在第一步濃礦漿中加入選礦藥劑進行攪拌，然后再稀調(diào)礦漿濃度；b)、調(diào)漿后進行反浮選，反浮選由一次粗選，一次精選和一次精選尾礦的掃選作業(yè)組成；c)、(b)項中精選泡沫為SiC顆粒(用SiC-P表示)和碳(c)的混合物，經(jīng)過燃燒除去碳后得到SiC-P付產(chǎn)品，精選尾礦的掃選產(chǎn)品返回精選作業(yè)其尾礦為中間產(chǎn)品用中礦1表示，再用旋流器組分離分別得到粗粒SiC-P，中礦Ⅱ和SiC晶須主產(chǎn)品(用SiC-w表示)，三種物料；d)、(b)項中的粗選尾礦可采用旋流器組分離，得到SiC晶須產(chǎn)品用SiC-w2表示，粗顆粒SiC-P和中礦Ⅱ三種物料；也可用正浮選方法處理得到SiC晶須SiC-w2和中礦Ⅱ兩種物料；e)、(c)項中SiC-w1和(d)項中用旋流器組分離的SiC-w2經(jīng)調(diào)漿后再用正選浮方法處理得到高品級SiC-w和中礦III；(c)項中的SiC-w1和(d)項中用正浮選方法處理得到的SiC-w2，也可用旋流器組分離，均可得到高品級的SiC-w產(chǎn)品，中礦III和SiC-P產(chǎn)品；f)、(e)項中高品級SiC-w產(chǎn)品，再用快速搖床處理可得到不同粒的高品級SiC晶須(SiC-w)產(chǎn)品；g)、(c)項中的中礦II、(d)項中的中礦II’和(e)項中的中礦III混合后可用快速搖床處理，得到直徑較粗的SiC晶須產(chǎn)品(SiC-w)、中礦III和SiC-P三種物，其中礦再返回處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離工藝特征在于反浮選的工藝條件為兩步調(diào)節(jié)礦漿濃度，第一步為濃調(diào)礦漿，其濃度為10-20wt％，時間為5-40min；第二步為稀調(diào)礦漿，其濃度為0.1-1.0wt％，時間為5-10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離工藝特征在于反浮選的工藝條件為其反浮選條件為礦漿介質(zhì)為中性，分散劑為乙醇、聚偏磷酸鈉或硅酸鈉，捕收劑為石腦油，或煤油，起泡劑為C6-C9醇類，醚醇類、松油和MIBC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離工藝，其特征在于旋流器組由n個直徑不同的旋流器串聯(lián)排列，其n＝1-4，旋流器組排列直徑依次減小，旋流器錐角為20-10°，入料壓力為0.2-1.0Mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離工藝其特征在于快速搖床的沖次為2000-500次/Min，沖程來3-7nm，床面傾角為0-5°
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離工藝，其特征在于正浮選條件為礦漿PH＝3.0-5.0，采用陰離子型有機捕收劑或兩性有機捕收劑，其泡沫為主產(chǎn)品，尾礦為中礦，或者采用陽離子型有機捕收劑進行反浮選，起泡劑為甲基異丁基甲醇(MIBC)、C6-C9醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離工藝，其特征在于陰離子型有機捕收劑為油酸，油酸鈉，十二烷基磺酸鈉，磺化醚，陽離子型有機捕收劑為田菜堿，醚胺，十二烷基氯化銨，十二烷基醋酸胺，兩性有機捕收劑為十二烷基-N-羧甲基-N羥基咪唑啉內(nèi)銨鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離工藝，其特征在于僅浮選尾礦也可直接用篩子篩分分離，其篩上物為SiC-P，篩下物去浮選作業(yè)處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分離工藝，其特征在于篩子為80-150目。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從燒結(jié)的SiC晶須粗料中獲得高品級SiC晶須產(chǎn)品的分離工藝，其特征在于經(jīng)粉碎的物料兩次調(diào)漿后進行反浮選，其尾礦再進行旋流器分離，或者采用正浮選處理，中礦采用旋流器組或快速搖床處理，該工藝過程進行合理組合可用于易處理和難處理物料的分離，分別得到高品級SiC-w產(chǎn)品，其品級達97-98％，平均直徑1.0，1.5和≥3.0μm，為高科技領(lǐng)域復(fù)合材料提供優(yōu)質(zhì)增強劑，該工藝分離效果好，節(jié)省藥劑，設(shè)備互換性好，操作簡單。
文檔編號B03B7/00GK1116967SQ9411778
公開日1996年2月21日 申請日期1994年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月10日
發(fā)明者郭夢熊, 徐樺, 安征, 陳材, 任子敏, 邵緒新, 夏云凱 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)北京研究生部