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| 鉀長(zhǎng)石選礦除鐵技術(shù)研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-02-10 10:21:15 瀏覽次數(shù)： |
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1 概述
（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）我國(guó)鉀長(zhǎng)石礦資源豐富，廣泛應(yīng)用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、電瓷、研磨材料等工業(yè)部門(mén)及生產(chǎn)鉀肥。但目前主要還是應(yīng)用于玻璃和陶器工業(yè)，兩者合計(jì)占總用量的80%～90%。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)鉀長(zhǎng)石特別是高品質(zhì)礦的需求呈迅猛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，與此同時(shí)，我國(guó)鉀長(zhǎng)石礦存在著富礦少、貧礦多的局面，直接導(dǎo)致我國(guó)中低檔陶瓷、玻璃產(chǎn)能過(guò)剩，而高檔衛(wèi)生陶瓷、絕緣陶瓷、高檔玻璃嚴(yán)重缺乏，需依賴(lài)進(jìn)口的局面。因此，加強(qiáng)鉀長(zhǎng)石礦石選礦提純技術(shù)研究, 合理開(kāi)發(fā)和利用中低品位鉀長(zhǎng)石礦，實(shí)現(xiàn)鉀長(zhǎng)石礦資源的可持續(xù)發(fā)展, 對(duì)于保障我國(guó)玻璃、陶瓷等行業(yè)生產(chǎn)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展意義重大。
鉀長(zhǎng)石是長(zhǎng)石礦物的一種，是含鉀的架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，為KAlSi3O8的三個(gè)同質(zhì)多相變體透長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石的總稱(chēng)，理論化學(xué)組成K2O 16.9%、SiO2 64.7%、Al2O3 18.4%，密度2.56～2.58g /cm3，莫氏硬度6～6.5，熔點(diǎn)1 200～1 400℃。
在架狀硅酸鹽晶體中，鋁離子置換了一定數(shù)量的硅離子，為了保持結(jié)構(gòu)的電中性，當(dāng)鋁離子取代硅離子時(shí)，必然伴隨有陽(yáng)離子如鉀離子進(jìn)入結(jié)構(gòu)中。鉀長(zhǎng)石中鋁和硅均與氧組成四面體配位，[AlO4]與[SiO4]的大小相近，可以相互替換，這種替換關(guān)系，隨著結(jié)晶溫度不同而有所不同。
由于長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)中引進(jìn)K+ 、Na+等堿金屬離子，這些金屬離子與O2-之間的離子鍵鍵強(qiáng)低，聯(lián)結(jié)力弱，易在水中解離，使礦物表面留有荷負(fù)電的晶格，同時(shí)由于A(yíng)l-O 鍵比Si-O 鍵鍵強(qiáng)低，破碎時(shí)Al-O 鍵更易于斷裂，使長(zhǎng)石表面暴露大量Al3+化學(xué)活性區(qū)。這些差異導(dǎo)致石英與長(zhǎng)石的可浮性略有不同，為石英與長(zhǎng)石的浮選分離提供了依據(jù)。
2 選礦技術(shù)研究進(jìn)展
目前鉀長(zhǎng)石的選別主要集中在原礦直接除鐵以及石英—長(zhǎng)石的分離兩個(gè)方面，針對(duì)不同類(lèi)型的長(zhǎng)石，國(guó)內(nèi)普遍采用的選礦加工方法為①偉晶巖長(zhǎng)石：破碎—分級(jí)；②風(fēng)化花崗巖長(zhǎng)石：破碎—磨礦—浮選(除鐵、云母)—浮選(長(zhǎng)石、石英分離)；③細(xì)晶巖長(zhǎng)石：破碎—磨礦—篩分—磁選。
2.1 除鐵工藝研究進(jìn)展
我國(guó)直接可以利用的低鐵鉀長(zhǎng)石礦資源并不多，而含鐵量高、需進(jìn)行除鐵才能利用的鉀長(zhǎng)石礦居多，尤其在我國(guó)分布十分廣闊的花崗巖地區(qū)，其表面風(fēng)化后所形成的風(fēng)化偉晶花崗巖，是一種很豐富的長(zhǎng)石資源，但由于這種類(lèi)型的長(zhǎng)石礦中含云母和其他一些鐵質(zhì)礦物，致使其含鐵量很高，需經(jīng)除鐵工藝處理后，才能得到合格的精礦。長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)石礦物中賦存的主要含鐵礦物雜質(zhì)有褐鐵礦、赤鐵礦、云母、石榴子石、鈦鐵礦等，由于這些雜質(zhì)在物理性質(zhì)、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面的不同，因此去除方法也不同。
2.1.1 洗礦除鐵
洗礦適用于產(chǎn)自風(fēng)化花崗巖或長(zhǎng)石質(zhì)砂礦的長(zhǎng)石，主要是去除粘土、細(xì)泥和云母等含鐵雜質(zhì)，這樣一方面降低長(zhǎng)石礦中Fe2O3含量，另一方面可以相對(duì)提高長(zhǎng)石礦中鉀、鈉含量。洗礦一般采用振動(dòng)篩或洗礦槽，它是利用粘土、細(xì)泥、云母等粒度細(xì)小或沉降速度慢的特點(diǎn)，在水流作用下易與粗粒長(zhǎng)石分開(kāi)。目前該方法在許多長(zhǎng)石礦除雜中都有應(yīng)用。
2.1.2 磁選除鐵
由于長(zhǎng)石中的鐵礦物、云母和石榴子石等都具有一定的磁性，因此在外加磁場(chǎng)的作用下可與長(zhǎng)石分離。一般地，長(zhǎng)石中的鐵礦物、云母等磁性較弱，只有采用強(qiáng)磁選設(shè)備才能獲得較好的分選效果。目前，國(guó)內(nèi)用于長(zhǎng)石除雜的磁選設(shè)備主要有永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)、永磁筒式中強(qiáng)磁場(chǎng)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。
林海清采用脈動(dòng)高梯度磁選技術(shù)對(duì)安徽省明光市長(zhǎng)石礦進(jìn)行了磁選除鐵試驗(yàn)。該長(zhǎng)石為風(fēng)化偉晶二長(zhǎng)斑巖礦，首先經(jīng)洗礦篩出大部分石英后，應(yīng)用脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)脫除云母、角閃石等弱磁性含鐵礦物，當(dāng)原料含F(xiàn)e2O3為1.45%時(shí)，獲得長(zhǎng)石精礦含F(xiàn)e2O3為0.26%，除鐵率在84%以上，長(zhǎng)石回收率達(dá)86.9%。
周岳遠(yuǎn)等研制的CRIMM系列永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)先后在安徽明光長(zhǎng)石礦、四川樂(lè)山長(zhǎng)石礦和山東威海長(zhǎng)石礦中應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，在原礦粒度為-120目，含鐵0.5%～0.8%時(shí)，采用該設(shè)備可得到含鐵0.15%～0.3%的長(zhǎng)石產(chǎn)品，除鐵效果明顯。在長(zhǎng)石礦除鐵提純生產(chǎn)應(yīng)用中，以CRIMM 稀土永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)作為磁選主體設(shè)備的干法生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)高檔玻陶原料與濕式電磁強(qiáng)磁選相比，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)相同，但經(jīng)濟(jì)效益明顯占優(yōu)，是一種推廣應(yīng)用前景很好的高效節(jié)能型新設(shè)備。
濕式平環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)是國(guó)內(nèi)外礦山應(yīng)用最為廣泛的電磁強(qiáng)磁選設(shè)備，其背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.2～1.7T。長(zhǎng)沙礦冶研究院采用Shp濕式強(qiáng)磁選機(jī)對(duì)四川德昌—1mm長(zhǎng)石礦進(jìn)行除雜研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，在原礦含鐵0.5%時(shí)，經(jīng)過(guò)1次磁選可得到含鐵0.2%以下的長(zhǎng)石產(chǎn)品。該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是入選粒級(jí)較寬，設(shè)備處理能力較大。
陳國(guó)安采用“錘式破碎—擺式粉磨—干式強(qiáng)磁選”工藝對(duì)丹鳳縣堿長(zhǎng)石礦進(jìn)行了除鐵研究，在原礦含F(xiàn)e2O3為0.24%的情況下，可獲得含F(xiàn)e2O30.05%的精礦產(chǎn)品，產(chǎn)品達(dá)到了出口標(biāo)準(zhǔn)和彩色玻殼質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。該工藝流程簡(jiǎn)單，易管理，生產(chǎn)量大，生產(chǎn)成本低。
李小靜分析了江西某地鉀長(zhǎng)石礦尾礦性質(zhì)，采用磁選工藝對(duì)該礦進(jìn)行了詳細(xì)的研究，通過(guò)采用粗顆粒干式磁選拋尾—陶瓷球磨礦—永磁高梯度磁選—電磁高梯度磁選工藝流程除鐵，磁選精礦Fe2O3含量由原礦的1.06%降低到0.075%，獲得高檔鉀長(zhǎng)石粉產(chǎn)品，除鐵效果非常明顯。
2.1.3 聯(lián)合工藝除鐵方法
李靜玲等報(bào)道了馬鞍山林里鉀長(zhǎng)石礦除鐵技術(shù)，由于該礦中鐵氧化物與長(zhǎng)石礦物共生密切, 部分鐵氧化物與鉀長(zhǎng)石在成礦過(guò)程中形成玻璃熔體, 使得該礦除鐵極為困難，該研究采用浮選—硫酸酸浸方法，F(xiàn)e2O3含量即可降至0.112%左右, 符合市場(chǎng)對(duì)該產(chǎn)品術(shù)指標(biāo)中要求。整個(gè)工藝流程操作簡(jiǎn)單、易控制, 設(shè)備投資小, 而且酸浸的溶液可循環(huán)使用, 清洗稀酸可考慮采用中和法清除其對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。
王婷對(duì)河南某鉀長(zhǎng)石礦研究了鉀長(zhǎng)石經(jīng)重選、磁選后，利用Jc-c0P鐵活化劑、增浸劑在堿性條件下分離鉀長(zhǎng)石中浸染型鐵，可使鉀長(zhǎng)石中Fe2O3含量從4.05%降低至0.l%～0.2%范圍，鉀長(zhǎng)石由淡紅變?yōu)榧冏匀簧?，達(dá)到鉀長(zhǎng)石優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。采用化學(xué)方法分離長(zhǎng)石中的鐵，工藝流程先進(jìn)，設(shè)備簡(jiǎn)單，具有投資小、見(jiàn)效快的優(yōu)點(diǎn)。堿性洗滌液及含鐵廢水經(jīng)凈化處理后可循環(huán)利用。與其他工藝相比，本法生產(chǎn)成本低，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
孫德四等采用硫酸作為浸出劑，通過(guò)單因素條件試驗(yàn)與正交試驗(yàn)，對(duì)河南洛陽(yáng)嵩縣金都礦業(yè)公司的鉀長(zhǎng)石粉進(jìn)行了硫酸酸浸除鐵試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在硫酸體積分?jǐn)?shù)40%、溫度94℃、酸浸時(shí)間為210min的優(yōu)化條件下，鉀長(zhǎng)石粉鐵的浸出率為93.2%，除鐵效果顯著。
郭保萬(wàn)等對(duì)高鐵鉀長(zhǎng)石礦進(jìn)行了試驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)磁選、浮選及其聯(lián)合工藝流程的研究，查明了不同工藝流程除鐵的效果。最終確定采用磁選—浮選聯(lián)合工藝流程，在原礦Fe2O32.79%情況下，得到精礦產(chǎn)率56.35%、鐵品位0.25%、除鐵率94.96%的較好選別指標(biāo)。
龐玉榮等分析了某長(zhǎng)石礦的主要礦物成分，通過(guò)試驗(yàn)，首先采用陰離子、陽(yáng)離子混合捕收劑反浮選工藝除去細(xì)粒的含鐵礦物，然后采用強(qiáng)磁選工藝除去粗粒的鐵礦物和黑云母，制定的反浮選—強(qiáng)磁選聯(lián)合工藝流程，在原礦Fe2O3含量為2.49%情況下，可獲得K2O +Na2O 含量為13.92%、Fe2O3含量為0.20%的品質(zhì)較高的鉀長(zhǎng)石精礦。
綜上所述，今后對(duì)于鉀長(zhǎng)石礦的合理開(kāi)發(fā)利用，重點(diǎn)應(yīng)放在如下幾個(gè)方面：①磁選除鐵方面應(yīng)加強(qiáng)高場(chǎng)強(qiáng)、處理量大、永磁磁選設(shè)備的研究；②加強(qiáng)無(wú)氟弱酸工藝的工業(yè)化應(yīng)用研究；③加強(qiáng)浮選除鐵工藝的研究工作；④進(jìn)行長(zhǎng)石—石英分離新型高效組合捕收劑、特效抑制劑及其作用機(jī)理的研究，以實(shí)現(xiàn)在弱酸或中性條件下，石英—長(zhǎng)石高效分離研究；⑤鉀長(zhǎng)石礦差異化利用方案的研究。
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