（中國礦業(yè)大學(xué)，北京/毛俊，鄭水林，胡志波，張殿潮）1、前言
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，助濾劑和填料行業(yè)對(duì)硅藻土的需求量不斷增加，而生產(chǎn)助濾劑和填料所需的原料是Ⅰ級(jí)硅藻土(SiO2≥85%，Al2O3≦5%，F(xiàn)e2O3≦1.5%)，我國硅藻土資源雖然豐富，但是大部分為中、低品位的黏土質(zhì)和含黏土類雜質(zhì)的硅藻土礦，可以不經(jīng)提純直接加工成高檔產(chǎn)品的硅藻土資源只占15%左右。
如何將中、低品位的硅藻土提純到Ⅰ級(jí)土，變廢為寶，國內(nèi)外進(jìn)行了很多提純?cè)囼?yàn)研究。主要分為物理法和化學(xué)法，化學(xué)法主要以酸浸法為主，酸浸法產(chǎn)生的廢酸越來越難以滿足環(huán)境的要求，而半機(jī)械化的重力溝槽沉降法又存在占地面積大，生產(chǎn)效率低的不足；臥式沉降式離心機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的高度紊流影響了分選精度和回收率。因此迫切需要開發(fā)無污染、提純效率高的物理提純方法并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
由于硅藻殼的粒度一般小于50µm，黏土礦物顆粒小于2µm，因此利用重力沉降的方法，顆粒沉降速度差異不明顯，而且微細(xì)顆粒容易團(tuán)聚，導(dǎo)致分離效果不明顯，而在離心力場(chǎng)中產(chǎn)生的較高的慣性力能夠增大硅藻和黏土的沉降速度差異，提高分選精度。從國內(nèi)對(duì)離心重力分選技術(shù)的研究來看，離心分選機(jī)廣泛應(yīng)用在微細(xì)金屬礦泥的分選之中并取得了較好的分選效果，然而該技術(shù)在硅藻土提純方面的研究非常少，本文旨在采用層流離心機(jī)對(duì)臨江中低品位硅藻土進(jìn)行選礦物理提純?cè)囼?yàn)研究，以探尋硅藻土選礦提純的新方法。
2.原礦性質(zhì)與選礦設(shè)備工藝
2.1原礦性質(zhì)
試驗(yàn)用硅藻土原礦取自臨江市六道溝硅藻土礦山廢棄的中低品位硅藻土礦。比表面積為20.74m2/g，SiO2含量為82.42%，屬于二級(jí)硅藻土，主要雜質(zhì)為Al2O3和Fe2O3，含量分別為5.54%和2.23%，燒失量為7.20%，還含有CaO、MgO、K2O、Na2O等雜質(zhì)。硅藻形貌主要以圓盤狀為主，硅藻直徑集中在20~30μm，原礦中主要粘土雜質(zhì)礦物為白云母、角閃石，碎屑礦物為石英和長石。
2.2 選礦設(shè)備與工藝
實(shí)驗(yàn)用分選設(shè)備選用臨江萬隆實(shí)業(yè)公司生產(chǎn)的YX Φ800×600型離心分選機(jī)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
圖1 層流離心分選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
其工作原理是料漿通過進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)入轉(zhuǎn)股內(nèi)，在離心力、斜面流膜層間斥力、軸向液流動(dòng)力的共同作用下，粒度較大的硅藻土顆粒做螺旋式運(yùn)動(dòng)逐漸沉積在轉(zhuǎn)股內(nèi)壁，高度分散的粘土顆粒則跟隨上層液流流出轉(zhuǎn)股，成為尾礦，沉積在轉(zhuǎn)股內(nèi)壁上的硅藻精土在高壓水沖洗下脫離轉(zhuǎn)股內(nèi)壁，成為精礦排出。
選礦工藝為將硅藻土原礦破碎到50mm以下，均勻給料至擦洗機(jī)，同時(shí)加入分散劑擦洗攪拌一定時(shí)間后進(jìn)行篩分，去除粗砂以及碎屑物，根據(jù)離心機(jī)入料濃度的要求補(bǔ)充相應(yīng)的水量，以溢流濃度和精礦品位為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別研究入料濃度、離心轉(zhuǎn)速、給料量、給料時(shí)間等工藝條件對(duì)選礦效果的影響。
3.結(jié)果與討論
3.1入料濃度
固定離心轉(zhuǎn)速1000 r/min；給料速度12 L/min；給料時(shí)間為75s；改變離心入料的濃度，離心入料濃度對(duì)離心溢流濃度、精礦品位的影響見圖2。
圖2 濃度對(duì)溢流濃度、精礦品位的影響
3.2離心轉(zhuǎn)速
固定離心入料濃度24%；給料速度12 L/min；給料時(shí)間為75s；改變離心轉(zhuǎn)速，離心轉(zhuǎn)速對(duì)離心溢流濃度、精礦品位的影響見圖3。
圖3 轉(zhuǎn)速對(duì)溢流濃度、精礦品位的影響
3.3 給料速度
固定離心入料濃度24%；離心轉(zhuǎn)速1000r/min；給料時(shí)間為75s；改變給料速度，給料速度對(duì)離心溢流濃度、精礦品位的影響見圖4。
圖4 給料速度對(duì)溢流濃度、精礦品位的影響
3.4給料時(shí)間
固定離心入料濃度24%；離心轉(zhuǎn)速1000r/min；給料速度12 L/min；改變給料時(shí)間，給料時(shí)間對(duì)離心溢流濃度、精礦品位的影響見圖5。
圖5 給料時(shí)間對(duì)溢流濃度、精礦品位的影響
4.連續(xù)性試驗(yàn)
連續(xù)重復(fù)性試驗(yàn)是在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，觀察層流離心機(jī)選礦的穩(wěn)定性，試驗(yàn)條件控制為：入料濃度在22%左右，離心轉(zhuǎn)速1000r/min，給料速度為12L/min，給料時(shí)間為75s，給料時(shí)間間隔6s，沖洗時(shí)間根據(jù)掛壁情況確定，其連續(xù)試驗(yàn)結(jié)果見下表。
表1 重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果
| 編 號(hào) |
樣 品 |
化學(xué)成分(%) |
產(chǎn)率(%) |
| SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
| 1 |
離心入料 |
83.48 |
4.39 |
2.15 |
100.00 |
| 離心溢流 |
69.74 |
7.51 |
3.99 |
21.41 |
| 硅藻精土 |
86.56 |
3.58 |
1.64 |
78.61 |
| 2 |
離心入料 |
83.29 |
4.62 |
2.23 |
100.00 |
| 離心溢流 |
70.02 |
7.57 |
4.06 |
20.94 |
| 硅藻精土 |
86.64 |
3.91 |
1.66 |
79.06 |
| 3 |
離心入料 |
82.57 |
4.61 |
2.17 |
100.00 |
| 離心溢流 |
68.80 |
8.02 |
4.11 |
23.84 |
| 硅藻精土 |
86.56 |
3.88 |
1.74 |
76.16 |
| 平均 |
離心入料 |
83.11 |
4.54 |
2.18 |
100.00 |
| 離心溢流 |
69.52 |
7.70 |
4.05 |
22.06 |
| 硅藻精土 |
86.59 |
3.79 |
1.68 |
77.94 |
從表1可知，層流離心機(jī)分選硅藻土較為穩(wěn)定，最終精礦SiO2含量平均為86.59%，Al2O3含量為3.79%，F(xiàn)e2O3含量為1.68%，中低品位硅藻土礦的純度得到了顯著提高，品位從82.42%提高至86.59%，達(dá)到了Ⅰ級(jí)硅藻土的要求。
5.結(jié)論
（1）離心提純是一種硅藻土分選提純的新方法，能顯著提高中低品位硅藻土的純度，層流離心機(jī)是一種有效的硅藻土選礦設(shè)備。
（2）試驗(yàn)結(jié)果表明，適宜的層流離心機(jī)選礦的較優(yōu)試驗(yàn)參數(shù)為：入料濃度為22~26%，離心轉(zhuǎn)速為800~1000r/min，給料速度為12~14L/min，給料時(shí)間為60~90s。
（3）重復(fù)試驗(yàn)表明，層流離心機(jī)選礦指標(biāo)穩(wěn)定，重復(fù)性好，所得硅藻精礦的SiO2含量達(dá)到86%以上，Al2O3和Fe2O3含量分別降到4%和2%以下，達(dá)到了Ⅰ級(jí)硅藻土的要求。
(桂林非金屬礦加工與應(yīng)用技術(shù)交流會(huì),發(fā)表于中國粉體技術(shù)雜志） |
