3.2 物相分析
進(jìn)行XRD物相分析得出海泡石原料和優(yōu)化條件下海泡石精礦的物相如下表2所示。
表2 海泡石礦物相分析
| 礦物成分 |
海泡石（%） |
滑石（%） |
石英（%） |
方解石（%） |
水云母（%） |
| 原料 |
56.0 |
10.8 |
26.8 |
1.9 |
4.5 |
| 海泡石精礦 |
89.2 |
8.5 |
2.3 |
0.0 |
0.0 |
精選提純前后XRD分析圖譜和海泡石XRD標(biāo)準(zhǔn)圖譜如下圖2所示。
圖2最下面一條XRD衍射曲線為ICDD(國際衍射粉晶數(shù)據(jù)中心)所測得的海泡石XRD標(biāo)準(zhǔn)衍射圖譜。由ICDD提供的數(shù)據(jù)可知，海泡石XRD的特征峰為d=11.98Å、2θ=7.37°、I=100%，石英的XRD的特征峰為d=3.35Å、2θ=26.56°、I=100%，滑石XRD的特征峰為d=9.26Å、2θ=9.54°、I=100%，方解石XRD的特征峰為d=3.04Å、2θ=29.40°、I=100%，水云母XRD的特征峰為d=2.62Å、2θ=34.15°、I=100%。海泡石和石英主要由最強特征峰決定，即相對強度I為100%。滑石、方解石和水云母則還有其他一些相對強度較大的特征峰決定。因為海泡石和石英其他特征峰相對強度較小，在XRD測試中容易被其他礦物的特征峰所掩蓋。在測試過程中由于受到其他晶體礦物影響，特征峰都會有所偏移。2θ為7.37°是的特征峰強度相對于其他峰較大，為了顯示其他峰的強度，以方便對比其他礦物，故將其未到頂而斷開。
圖2為經(jīng)過與ICCD的標(biāo)準(zhǔn)圖庫對比得出的海泡石精選前后各個特征峰所對應(yīng)的礦物。對比精選前后的明顯看出衍射角2θ等于50.4°時所對應(yīng)的方解石特征峰消失，說明經(jīng)過精選除去了方解石；再對比滑石所對應(yīng)的特征峰可以明顯看出其衍射強度明顯減小，同樣的石英所對應(yīng)的特征峰也明顯減小變窄，特征峰寬度和相對衍射強度越大，說明所對應(yīng)礦物含量越高。從而說明精選過程起到減少石英含量的作用。經(jīng)過分析可知，精選前后石英含量明顯減少，但XRD圖中石英特征峰所對應(yīng)的衍射強度降低并不是特別明顯，這是因為衍射角2θ為26°～31°范圍所對應(yīng)的特征峰是由海泡石、石英和滑石的衍射特征峰共同決定，雖然精選前后石英含量顯著減少，但海泡石含量相應(yīng)增加了，所以該范圍的衍射強度并沒有明顯變化。衍射角2θ為34°～37°范圍所對應(yīng)的特征峰的衍射強度是由是由水云母和海泡石的特征峰共同決定，與海泡石的標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜和精選前后對比可明顯看出此范圍特征峰明顯減小，精選提純達(dá)到了去除水云母的效果。通過XRD物相分析可得精選提純前后海泡石含量明顯增加，雜質(zhì)含量減少，精選提純效果明顯。
圖2 海泡石精選前后XRD圖 圖3海泡石精選前后粒度累積曲線
3.3粒度分布分析
海泡石精選前后粒度累積曲線如圖3所示。海泡石的中位粒徑d50由精選前的4.26um變?yōu)榫x后的0.71um，d97由15.33um變?yōu)?.61um，粒度明顯變小，說明在擦洗過程中海泡石與共伴生礦物分離，雜質(zhì)顆粒由于密度較大，懸浮穩(wěn)定性較差，在離心分離過程被除去。所以經(jīng)過精選提純海泡石粒度減小。
3.4懸浮液穩(wěn)定性分析
海泡石置于水中易懸浮，通過XRD分析可知，海泡石原礦的礦物組成。原礦中雜質(zhì)粘土礦物的密度較海泡石較大，其懸浮穩(wěn)定性較海泡石較差。圖4為礦漿濃度為1%的海泡石原礦和精礦的懸浮液在不同離心分離因素下溢流對應(yīng)的透光度的關(guān)系曲線，所用的光波長為510nm。從圖中可以看出隨著離心分離因素增大其溢流的透光度也增大，透光度越大說明溢流中固體顆粒越少，其礦物的懸浮穩(wěn)定性越差。從圖中可以明顯看出精選后海泡石的懸浮穩(wěn)定性增加，說明易沉淀的雜質(zhì)礦物顆粒被去除。
3.5吸附性分析
圖5為海泡石精選前后對羅丹明B水溶液的吸附量與時間的關(guān)系曲線，對海泡石精礦采用了不同的攪拌方式。從圖5可知海泡石對羅丹明B的吸附非常迅速，在15min左右就達(dá)到穩(wěn)定，趨于以固定值。當(dāng)海泡石精礦采用磁力攪拌吸附時，吸附量反而小于提純前，這是因為在提純的最后烘干打散階段，打散不充分，磁力攪拌不能使海泡石精礦充分分散，形成聚團，從而使其吸附量降低，當(dāng)采用超聲波進(jìn)行攪拌時能使海泡石精礦充分分散，這才能正確反映海泡石精礦對羅丹明B的吸附量。海泡石提純后對羅丹明B的吸附量明顯高于提純前。
圖4 離心分離因素與透光度的關(guān)系曲線 圖5 精選前后吸附量隨時間的變化曲線
3.5 分選機理分析
對不同分散劑配方條件下的精選提純和離心前的礦漿電動電位進(jìn)行系統(tǒng)檢測，檢測結(jié)果如表2所示。
表2 精選提純與電動電位關(guān)系
| 實驗編號 |
海泡石含量/% |
精礦產(chǎn)率/% |
電動電位/mv |
| E03#精礦 |
89.2 |
47.30 |
-21.9 |
| C03#精礦 |
89.8 |
45.71 |
-17.7 |
| B08#精礦 |
82.0 |
52.69 |
-16.8 |
| B03#精礦 |
78.6 |
50.93 |
-15.9 |
從表中對比可以看出離心前礦漿中顆粒的電動電位越高，相應(yīng)的海泡石精礦的品位和精礦產(chǎn)率都較高。顆粒的電動電位越大，顆粒與顆粒之間的斥力就越大，顆粒與顆粒之間分散性就越好。分散性的好壞對選礦效果至關(guān)重要。
海泡石與共伴生的脈石礦物在擦洗過程中產(chǎn)生的剪切力的作用下分開，再在分散劑作用下使顆粒表面荷電，然后在靜電斥力的作用下穩(wěn)定分散。
重力分選與礦物的密度和粒度有關(guān)，礦物只有在較窄粒度級范圍內(nèi)才能實現(xiàn)嚴(yán)格意義上的按密度分選，所以本實驗在離心之前需要進(jìn)行過篩分級，除去較大粒度的雜質(zhì)顆粒。這樣可以使進(jìn)行離心分離的礦漿中的礦物處于較窄粒級，能較好地按照密度實現(xiàn)分選。
礦漿中顆粒處于較窄粒度級時，主要是靠重力進(jìn)行沉降，密度大的沉降速度快，密度小的沉降速度慢。實現(xiàn)按密度分選。由于礦漿中海泡石及其共伴生礦粒的分散粒度微細(xì)，加上水介質(zhì)的作用和礦物顆粒與顆粒之間的作用，在重力場中沉降速度較慢。而在離心力場中礦物顆粒受到力的作用后沉降，所受到的力是重力和離心力的合力，其力的大小可以達(dá)到重力的好幾百倍甚至更大。所以礦漿中的礦粒的沉降速度會顯著增加，沉降時間顯著縮短，在合適的時間下可實現(xiàn)密度大的顆粒沉淀，密度小的顆粒還留在礦漿中，從而實現(xiàn)礦物按密度分選。
海泡石與共伴生礦粒在離心力場中靠密度分選，礦粒的分散至關(guān)重要。如果海泡石和共伴生礦粒沒有穩(wěn)定分散，聚集形成較大顆粒，這樣會使其隨高密度的礦粒一起沉淀，無法實現(xiàn)與共伴生礦粒礦物分開。只有良好穩(wěn)定分散下才能使后續(xù)的離心分離起到分選作用。所以要取得較好的精選提純效果就必須處理好海泡石的解離分散和離心分離兩個環(huán)節(jié)。
因此精選提純的機理是海泡石與雜質(zhì)礦物解離首先被穩(wěn)定分散，然后在層流離心力場中海泡石與雜質(zhì)礦物被分離。
4 結(jié)論
（1）采用擦洗分散和離心分選工藝可以實現(xiàn)海泡石與共伴生的滑石、石英、方解石等的有效分選，得到較高純度的海泡石精礦。
（2）確定了擦洗-離心分散的優(yōu)化條件，可將品位為56.0%的海泡石粗精礦提純到海泡石品位為89.2%，并且海泡石回收率為75.34%，精礦產(chǎn)率為47.30%。
（3）經(jīng)過精選提純海泡石的粒度減小，懸浮穩(wěn)定性增加，吸附量增大。
（4）海泡石的擦洗-離心精選提純原理：海泡石與雜質(zhì)礦物解離首先被穩(wěn)定分散，然后在層流離心力場中海泡石與雜質(zhì)礦物被分離。
(桂林非金屬礦加工與應(yīng)用技術(shù)交流會,發(fā)表于中國粉體技術(shù)雜志）
