李文軍1，2，岳鐵兵1，2，呂良1，2，曹飛1，2，方利紅1，2
( 1． 中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南鄭州450006; 2． 國家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，河南鄭州450006)
摘要：對某全鐵含量0.68%的鉀長石樣品進(jìn)行了選礦除鐵試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，采用單一反浮選除鐵工藝流程，以碳酸鈉和水玻璃為調(diào)整劑，油酸和731 為捕收劑，在磨礦粒度－ 0.074 mm 粒級占55%的條件下，碳酸鈉用量2 000 g /t( 浮選礦漿pH = 9) ，水玻璃用量300 g /t，油酸用量800 g /t， 731 用量600 g /t，刮泡時(shí)間10 min，得到了TFe 含量0.2% 的鉀長石精礦。20 L 浮選機(jī)驗(yàn)證試驗(yàn)不添加水玻璃，經(jīng)過一粗兩掃，得到了TFe 含量0.18%的鉀長石精礦。
長石是一種重要的工業(yè)礦物，主要用作玻璃和陶瓷的生產(chǎn)原料。美國約60% 的長石用于玻璃制造業(yè)，在歐洲和亞洲約有20% ～ 40%。長石中的Al2O3在玻璃中起防止析晶、提高玻璃機(jī)械強(qiáng)度和抗化學(xué)腐蝕能力的作用，是普通玻璃不可缺少的化學(xué)組分; 長石中的鉀、鈉可以部分代替其他昂貴的碳酸鉀和純堿，從而降低整個(gè)配料成本。鉀鈉長石在陶瓷工業(yè)中的用量占30%，主要用在陶瓷坯體配料、陶瓷釉料及搪瓷中，其次用于化工、磨料磨具、玻璃纖維、電焊條等其他行業(yè)。
我國由于可溶性鉀資源十分貧乏，還出現(xiàn)了用鉀長石制取鉀肥的工藝流程。工業(yè)應(yīng)用中，對長石原料的含鐵量有一定限制，低鐵鉀長石的需求量越來越大。受資源限制，高質(zhì)量的鉀長石供不應(yīng)求。我國鉀長石資源豐富，但可直接開采應(yīng)用的低鐵鉀長石資源并不多，大多數(shù)礦石含鐵量較高，需要降鐵提純，才能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。目前，國內(nèi)外在鉀長石除鐵研究上，主要集中在磁選、浮選與酸浸工藝。磁選利用礦石內(nèi)鐵質(zhì)礦物的磁性，可將大部分磁性的礦物除去。國內(nèi)已成功應(yīng)用的磁選設(shè)備有永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)、永磁筒式中強(qiáng)磁場磁選機(jī)、濕式平環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)和高梯度強(qiáng)磁選機(jī)等。酸浸也是去除長石的有效方法，它往往是處理長石中含有極細(xì)微嵌晶結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)，但酸浸廢液中含有大量的鐵、鋁、鉀、鎂等金屬離子，必須要經(jīng)過處理才能排放，增加了生產(chǎn)成本。浮選工藝是利用不同礦物之間表面性質(zhì)的差異，應(yīng)用浮選藥劑分離出含鐵礦物，降低長石中鐵的含量。此方法適用于偉晶花崗巖、半風(fēng)化花崗巖、風(fēng)化花崗巖及硅砂等，使長石生產(chǎn)不再單純依賴于粗粒晶質(zhì)偉晶巖，低品位長石礦床也能得到開發(fā)利用。
為有效除去某高鐵長石樣品中的鐵礦物，經(jīng)過探索試驗(yàn)，確定采用單一反浮選除鐵工藝，并對反浮選工藝條件進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
1 礦石性質(zhì)及試驗(yàn)方法
1.1 礦石性質(zhì)
原礦多元素分析結(jié)果見表1，原礦主要礦物組成見表2。
 該鉀長石屬微斜長石，含量在40% 左右。大部分微斜長石中都有細(xì)粒的鐵礦物包體，或者邊緣部分與鐵礦物連生。部分長石絹云母化或粘土礦化。斜長石含量在35%左右，多以石英和鉀長石連生產(chǎn)出。石英含量15% ～ 20%，粒狀，原生粒度不能測量。絹云母含量較低，為長石絹云母化的產(chǎn)物，粒度細(xì)小。金屬礦物主要是褐鐵礦，粒度在0.01 ～ 0.05 mm 之間，多被長石、石英包裹，未見其他金屬礦物。
1.2 試驗(yàn)方法
為確定適宜的選別方案，進(jìn)行了濕式強(qiáng)磁選和反浮選除鐵的探索試驗(yàn)。結(jié)果表明，強(qiáng)磁選要達(dá)到理想指標(biāo)需要細(xì)磨，成本較高; 而酸性條件( pH = 4 ～ 5) 下的反浮選，除鐵效果不佳，且生產(chǎn)上酸性浮選易造成浮選機(jī)腐蝕和酸性廢水排放問題; 堿性條件下的反浮選，除鐵效果較好。最終確定采用堿性條件下的反浮選工藝對該鉀長石礦進(jìn)行除鐵處理。
2 試驗(yàn)研究
2.1 磨礦粒度試驗(yàn)
按照圖1 所示流程，進(jìn)行了磨礦粒度試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。由圖2 可見，磨礦粒度為－0.074 mm 粒級占45% ～ 55% 左右時(shí)，精礦鐵含量較低，除鐵效果較好，故此選擇磨礦粒度為－0. 074 mm 粒級占55%。
2. 2 水玻璃用量試驗(yàn)
按照圖1 所示流程，進(jìn)行了水玻璃用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖3。由圖3 可見，水玻璃用量為300 g /t 時(shí)，精礦鐵含量較低，除鐵效果較好，故此選擇水玻璃用量為300 g /t。
 2. 3 捕收劑用量試驗(yàn)
按圖1 所示流程，進(jìn)行了捕收劑用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。由圖4 可見，捕收劑總用量為1 400 g /t 時(shí)，精礦鐵含量較低，除鐵效果較好，故此選擇捕收劑油酸用量為800 g /t， 731 用量為600 g /t。
2. 4 浮選濃度試驗(yàn)
按照圖1 所示流程，進(jìn)行了浮選濃度試驗(yàn)，結(jié)果見表3。試驗(yàn)結(jié)果表明，浮選濃度為31. 92% 時(shí)，鐵的去除率達(dá)到了71.29%，精礦鐵含量降至0.24%，故此選擇浮選濃度為31.92%。
2． 5 浮選時(shí)間試驗(yàn)
按照圖1 所示流程，進(jìn)行了浮選時(shí)間試驗(yàn)，結(jié)果見圖5。由圖5 可見，隨著浮選時(shí)間延長，精礦鐵含量降低，鐵去除率上升。浮選10 min 后，繼續(xù)延長浮選時(shí)間，雜質(zhì)產(chǎn)率增幅不大，精礦鐵含量降低的幅度已經(jīng)較小，因此浮選時(shí)間10 min 較為合適。
2． 6 驗(yàn)證試驗(yàn)
為降低藥劑成本及加快產(chǎn)品沉降速度，在20 L 浮選機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)。驗(yàn)證試驗(yàn)中取消了水玻璃的添加，同樣取得了較好的指標(biāo)。驗(yàn)證試驗(yàn)工藝數(shù)質(zhì)量流程見圖6。
驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，在－ 0． 074 mm 粒級占52%的磨礦粒度下反浮選除鐵雜質(zhì)，經(jīng)一粗兩掃，鉀長石精礦中的TFe 可降至0． 18%。
2.7 產(chǎn)品篩分分析
對原礦和浮選精礦進(jìn)行了篩分分析，結(jié)果見表4。篩析結(jié)果表明，在－0.074 mm 粒級占52%的磨礦粒度下，+0.074 mm 粒級產(chǎn)品TFe 含量0.26%，無需再進(jìn)入浮選作業(yè)，可在浮選前直接通過篩分的方法獲得含鐵量較低的粗級別鉀長石精礦,－0.074 mm 篩下產(chǎn)物進(jìn)入浮選作業(yè)反浮選除鐵，處理量減少了一半，大量節(jié)約設(shè)備和降低成本。原礦TFe 含量隨粒級降低而逐漸增加，－0.032 mm 粒級TFe 含量為1.33%，TFe 分布率達(dá)到57.60%，這表明原礦的鐵雜質(zhì)嵌布粒度極細(xì)。精礦－0.074 mm 粒級含量約為40%，粗粒級TFe 含量低，細(xì)粒級TFe 含量較高，－0.043 + 0.032 mm 粒級和－ 0.032mm 粒級TFe 含量分別為0.27%和0.28%，要提高鉀長石精礦質(zhì)量，應(yīng)主要針對細(xì)粒級中的鐵礦物雜質(zhì)。
 3 結(jié)論
1) 采用反浮選除鐵流程，以碳酸鈉和水玻璃為調(diào)整劑，油酸和731 為捕收劑，在磨礦粒度－ 0.074 mm粒級占55%，碳酸鈉用量2 000 g /t( 礦漿pH = 9) ，水玻璃用量300 g /t，油酸用量800 g /t 和731 用量600g /t，浮選時(shí)間10 min，得到了全鐵含量0.2%左右的鉀長石精礦。
2) 20 L 浮選機(jī)驗(yàn)證試驗(yàn)表明，不添加水玻璃也能取得理想的浮選指標(biāo)。在磨礦粒度－0.074 mm 粒級占52%，其他藥劑制度不變的條件下，得到了全鐵含量0. 18%的鉀長石精礦。
3) 原礦篩分分析表明，在－0.074 mm 粒級占52%的磨礦粒度下，+ 0.074 mm 粒級物料TFe 含量0.26%，已達(dá)到鉀長石精礦質(zhì)量要求，浮選前可直接通過篩分作業(yè)獲得+ 0. 074 mm 合格鉀長石精礦； －0.074 mm 篩下產(chǎn)物進(jìn)入浮選作業(yè)反浮選除鐵，處理量減少了50%，大量節(jié)約設(shè)備和降低成本。原礦細(xì)級別鐵含量較高，鐵雜質(zhì)礦物嵌布粒度較細(xì)。精礦粗粒級TFe 含量低，細(xì)粒級TFe 含量較高，要提高鉀長石精礦質(zhì)量，應(yīng)主要針對細(xì)級別中的鐵礦物。
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