我國(guó)長(zhǎng)石資源豐富，鉀長(zhǎng)石總儲(chǔ)量約有200億噸，其中黑龍江、新疆、青海、陜西鉀長(zhǎng)石占已探明儲(chǔ)量的90%。多數(shù)為鉀、鈉含量低且與其它礦物共生的劣質(zhì)長(zhǎng)石礦，其共生礦物主要有石英、云母、霞石、角閃石、金紅石等，其中云母（尤其是黑云母）、含鐵化合物、金紅石和角閃石等是影響長(zhǎng)石品質(zhì)的主要有害雜質(zhì)。
1、長(zhǎng)石中雜質(zhì)的賦存特性
長(zhǎng)石中的雜質(zhì)可分為三類：
?。?）具染色影響的元素，主要為鐵和鈦，會(huì)降低長(zhǎng)石白度；其他元素含量甚少，對(duì)白度影響甚微。
?。?）暗色礦物，如黑云母、金紅石、綠泥石等。此類礦物在礦石中的含量雖較低，對(duì)長(zhǎng)石精礦品質(zhì)影響卻較大，采用傳統(tǒng)單一的選礦方法很難除去，且除雜成本高。
（3）與長(zhǎng)石礦一起沉積的有機(jī)碳，有機(jī)碳會(huì)使長(zhǎng)石呈灰黑色。若長(zhǎng)石應(yīng)用于高溫?zé)僧a(chǎn)品，則有機(jī)碳質(zhì)可被去除，對(duì)長(zhǎng)石影響不大。
通常長(zhǎng)石礦中鈦和有機(jī)碳含量很少，F(xiàn)e2O3和黑云母是影響長(zhǎng)石白度的主要因素。長(zhǎng)石中鐵的賦存狀態(tài)為：
?。?）以褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦的單體或集合體為主，粒徑>0.1mm，呈針狀、球狀、片狀等形態(tài)，零星分布于長(zhǎng)石礦物中，較易除去。
（2）以含鐵的脈石礦物存在，如黑云母、黃鐵礦、鈦鐵礦、綠簾石、角閃石等，此類脈石礦物也易于除去。
（3）鐵染形成的氧化鐵以淋漓形式滲透長(zhǎng)石礦表面，或沿著長(zhǎng)石的解理縫與礦物間的裂隙貫入其中，此類鐵染形成的氧化鐵較難去除。
2、長(zhǎng)石選礦提純技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
影響長(zhǎng)石品質(zhì)的雜質(zhì)多種多樣，鐵、鈦等雜質(zhì)會(huì)降低長(zhǎng)石的白度或燒成白度，鐵含量還影響長(zhǎng)石制品的介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性。若長(zhǎng)石中鐵過高，會(huì)使燒成產(chǎn)品表面出現(xiàn)黑斑；而鈣過高時(shí)，造成燒成產(chǎn)品表面粗糙或凹凸，影響產(chǎn)品性能。因此，減少深色礦物與鈣的含量，尤其是去除鐵及其氧化物是提升長(zhǎng)石品質(zhì)的關(guān)鍵。
長(zhǎng)石的選礦提純方法主要包括磁選、浮選、酸浸工藝及其聯(lián)合流程。
?。?/strong>1）磁選除雜工藝與設(shè)備
對(duì)長(zhǎng)石礦中的鐵氧化物、云母及石榴子石等弱磁性礦物，宜采用強(qiáng)磁選進(jìn)行分離，磁選設(shè)備的選擇需根據(jù)礦石性質(zhì)確定，不同強(qiáng)磁選機(jī)的除雜性能對(duì)比見下表1。
表1 不同強(qiáng)磁選機(jī)的除雜性能對(duì)比
針對(duì)長(zhǎng)石礦中弱磁性的褐鐵礦和赤鐵礦等雜質(zhì)，采用立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)除雜，分選后長(zhǎng)石的鐵含量由0.7%降至0.12%，除鐵率達(dá)82.86%，產(chǎn)品達(dá)到了長(zhǎng)石特級(jí)品的要求。其銷售價(jià)格由120元/噸提高到380元/噸，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
采用CTN永磁機(jī)和立環(huán)高梯度磁選機(jī)對(duì)遼寧某長(zhǎng)石礦進(jìn)行一粗一精聯(lián)合流程除鐵，選別后的長(zhǎng)石精礦其Fe2O3含量由原礦中的0.28%降至小于0.1%，精礦產(chǎn)品可作為玻璃和陶瓷工業(yè)的原料。
長(zhǎng)石磁選除鐵效果主要受磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁選次數(shù)的影響，磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，磁選次數(shù)越多，則礦石含鐵量越少，脈動(dòng)電流也可提高除鐵效果。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)結(jié)合礦石特性與產(chǎn)品質(zhì)量要求選擇合理的磁選設(shè)備、流程和參數(shù)。
（2）浮選工藝與藥劑
當(dāng)長(zhǎng)石中的含鐵雜質(zhì)為黃鐵礦、云母或以石榴子石、電氣石和角閃石等含鐵堿金屬硅酸鹽礦物形式存在時(shí)，多選用浮選方法來除雜，浮選脫除長(zhǎng)石雜質(zhì)的條件分為：
①對(duì)硫化礦物，可在礦漿pH為5-6的黃藥類捕收劑體系中實(shí)現(xiàn)分離；
②對(duì)云母類礦物，可在礦漿pH為2.5-3.5的胺類捕收劑體系中實(shí)現(xiàn)分離；
③對(duì)硅酸鹽類礦物，可在礦漿pH為3-4的磺酸鹽類捕收劑體系中實(shí)現(xiàn)分離。
弱酸性浮選相對(duì)于弱堿性浮選，藥劑用量少，長(zhǎng)石產(chǎn)量高，浮選效果較優(yōu)。磨礦時(shí)應(yīng)盡量防止過磨，因微粒的動(dòng)能不足，與礦粒作用的氣泡不能突破周圍的水化層，造成目的礦物難浮。
針對(duì)湖北某易泥化、云母含量高的長(zhǎng)石礦，選擇粗磨條件粗粒浮選脫除云母。試驗(yàn)以硫酸為調(diào)整劑，礦漿pH值為3-4，以胺類捕收劑浮選云母，產(chǎn)品中Fe2O3含量由0.61%降至0.14%，其質(zhì)量符合玻璃、陶瓷工業(yè)二級(jí)原料的標(biāo)準(zhǔn)，為該長(zhǎng)石礦的開發(fā)提供了可行技術(shù)方案。
為防止酸性浮選腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境，針對(duì)河南某鉀長(zhǎng)石礦，以碳酸鈉和硫酸為pH調(diào)整劑，在弱堿性介質(zhì)中以水玻璃為抑制劑、皂化油酸+731（2：1）混合作捕收劑，一粗兩掃反浮選工藝除鐵效果明顯，鉀長(zhǎng)石精礦中的Fe2O3含量從0.96%降至0.28%，產(chǎn)率達(dá)77.88%。
?。?/strong>3）酸浸工藝
酸浸除雜是利用酸類有選擇性地溶解長(zhǎng)石中的含鐵礦物而除鐵的方法，酸浸法是處理長(zhǎng)石中含極細(xì)微嵌晶結(jié)構(gòu)雜質(zhì)的有效手段，常用的酸類有氫氟酸、鹽酸、硫酸、硝酸、草酸等。長(zhǎng)石酸浸工藝的特點(diǎn)是：
?、贌o機(jī)酸對(duì)設(shè)備與工藝條件的要求較高，成本相對(duì)昂貴；
?、谌芙笮鑼?duì)廢液及時(shí)處理，否則對(duì)環(huán)境影響較大；
③反應(yīng)完成后會(huì)帶入少量的雜質(zhì)離子可能干擾燒成產(chǎn)品的性能；
?、苡袡C(jī)酸可在鍛燒條件下去除，也不會(huì)引入雜質(zhì)離子，相比無機(jī)酸有更好的發(fā)展前景。草酸酸性較強(qiáng)，還原性強(qiáng)于其它無機(jī)酸，且絡(luò)合能力好，為目前溶解鐵氧化物最有效的有機(jī)酸，在長(zhǎng)石除鐵中應(yīng)用廣泛。
研究表明：草酸對(duì)赤鐵礦的溶解較慢，而針鐵礦、纖鐵礦等鐵的氫氧化物卻很易溶解，除鐵率最高可達(dá)90%。
通常酸體積分?jǐn)?shù)越大、溫度越高、酸浸時(shí)間越長(zhǎng)時(shí)，除鐵效果越好。在長(zhǎng)石粉酸浸除鐵反應(yīng)的初始階段，鐵礦物的溶解速度極快，反應(yīng)速率主要由化學(xué)反應(yīng)控制；隨后的溶解速率稍顯緩慢，反應(yīng)由擴(kuò)散作用控制。酸浸后的濾液中含有較多的鐵離子，若用硫酸浸出，濾液中則含有游離態(tài)硫酸根，可從浸取濾液中提取氧化鐵紅、硫酸亞鐵等產(chǎn)品進(jìn)行綜合利用。
（4）聯(lián)合選礦工藝流程
對(duì)某些極難選長(zhǎng)石礦，不僅含鐵量高，且其中部分雜質(zhì)以鐵染形式滲透于長(zhǎng)石解理縫隙間，單一選別工藝無法滿足精礦要求時(shí)，宜采用聯(lián)合流程。長(zhǎng)石不同除雜工藝效果對(duì)比見下表2。
表2 長(zhǎng)石不同除雜工藝效率對(duì)比
以四川樂山鉀長(zhǎng)石礦為原料，其鐵礦物主要呈單體狀，部分呈細(xì)脈狀貫穿于鉀長(zhǎng)石間，為粗粒鐵礦物單體，微量鐵礦物以滲透形式污染鉀長(zhǎng)石的表面，除鐵難度大，故采用酸浸-浮選聯(lián)合工藝除鐵。先用硫酸酸浸除去礦石中大部分鐵礦物，酸浸后的產(chǎn)品作為浮選原料，以油酸鈉為捕收劑，浮選分離出少量鐵染化合物，鉀長(zhǎng)石白度由30.67增加至84.06，白度明顯提高，除鐵效果良好。
以遼寧某鉀長(zhǎng)石礦為研究對(duì)象，采用浮-磁聯(lián)合的方法進(jìn)行分選除雜，用硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值至3.0，用十二胺捕收云母后，再采用周期式振動(dòng)高梯度磁選機(jī)進(jìn)一步除鐵，聯(lián)合除鐵后的長(zhǎng)石產(chǎn)品Fe2O3含量?jī)H0.14%，符合高檔陶瓷工業(yè)原料的要求。
針對(duì)東海某長(zhǎng)石礦，經(jīng)過一段擦洗、兩段高梯度磁選、一段浮選的工藝流程，可獲得68.77%的長(zhǎng)石精礦，F(xiàn)e2O3含量?jī)H0.10%，滿足玻璃工業(yè)精白長(zhǎng)石原料的要求。
（5）選礦廢水的循環(huán)利用
長(zhǎng)石除雜生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水，廢水中含有大量的選礦藥劑，酸浸廢水如未經(jīng)處理直接排出，會(huì)造成水體污染，破壞土壤結(jié)構(gòu)，甚至威脅農(nóng)作物的生長(zhǎng)，危害人體健康。選礦廢水自然澄清或中和改性處理后再回用，不僅能節(jié)約用水，減輕對(duì)環(huán)境的污染，還可減少選礦藥劑的消耗，間接節(jié)省成本。
以碳酸鈉作為助磨劑，鹽酸為pH調(diào)整劑，脂肪酸類混合捕收劑CSU-HY作為鈦、鐵等雜質(zhì)的捕收劑，采用反浮選工藝對(duì)湖南某長(zhǎng)石礦除雜，經(jīng)過二段選別作業(yè)，長(zhǎng)石產(chǎn)率達(dá)到71.30%，白度達(dá)到51.70，除雜后的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求。選礦廢水回用時(shí)，長(zhǎng)石產(chǎn)率為71.25%，白度為51.46，回用選礦廢水后的流程長(zhǎng)石選別指標(biāo)幾乎不變，表明選礦廢水循環(huán)利用是完全可行的。
采用洗礦-反浮選的工藝流程對(duì)某長(zhǎng)石礦進(jìn)行除雜，精礦白度最高可達(dá)58，產(chǎn)率為62%左右。廢水分段處理并回用時(shí)，水和浮選藥劑用量均減少，選礦指標(biāo)還略有提高。
3、具有發(fā)展前景的選礦提純技術(shù)
?。?/strong>1）還原法
還原法是指在酸性條件下，長(zhǎng)石中鐵的氧化物與還原劑作用，三價(jià)鐵被還原為二價(jià)鐵，過濾、洗滌后去除。連二亞硫酸鈉是目前工業(yè)上最常用的還原劑，在連二亞硫酸鈉與氧化鐵反應(yīng)過程中添加適量鰲合劑，鰲合官能團(tuán)與Fe2+離子生成性質(zhì)穩(wěn)定的水溶性鰲合物，隨濾液排出。還原法除鐵，產(chǎn)品白度穩(wěn)定，環(huán)境污染小，只是目前固體連二亞硫酸鈉價(jià)格較昂貴，并需注意其易分解和氧化等問題。
（2）高溫氯化法
氯氣在700-950℃高溫下能與長(zhǎng)石中的雜質(zhì)鐵反應(yīng)生成沸點(diǎn)較低的氯化鐵鹽，以揮發(fā)的形式分離鐵。如果長(zhǎng)石中含有少量有機(jī)碳雜質(zhì)，會(huì)促進(jìn)高溫氯化反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)程。
高溫氯化法除鐵效率高、效果好，無新的雜質(zhì)引入，幾乎不改變?cè)媳旧淼男再|(zhì)，但成本比其它方法高，且氯氣有毒，使用時(shí)應(yīng)防止污染環(huán)境，此法目前未見于工業(yè)生產(chǎn)。
?。?/strong>3）微生物浸取法
微生物浸取法是利用微生物的代謝產(chǎn)物與鐵雜質(zhì)作用，再用其他方法脫除雜質(zhì)的過程，是一種清潔、高效的除雜方法
微生物法營(yíng)運(yùn)成本較低，能源密集度比較小，反應(yīng)不需要在高溫條件下進(jìn)行，不會(huì)造成環(huán)境污染，符合當(dāng)今社會(huì)所倡導(dǎo)的環(huán)保、節(jié)能、降耗的主題。因微生物的培養(yǎng)周期不同，不同菌種對(duì)不同種類礦物的除鐵效率也有差異，微生物除雜有待進(jìn)一步優(yōu)化和推進(jìn)。
4、結(jié)語
?。?）我國(guó)長(zhǎng)石資源豐富，鉀、鈉含量低，多含有云母類、鐵氧化物、金紅石和角閃石等有害雜質(zhì)，且部分雜質(zhì)賦存狀態(tài)復(fù)雜，需要結(jié)合礦石性質(zhì)和應(yīng)用要求，合理選擇除雜工藝技術(shù)。
?。?）隨著磁選裝備的發(fā)展，磁選除雜工藝較為環(huán)保、易于產(chǎn)業(yè)化，成為除雜首選工藝；對(duì)非磁性雜質(zhì)宜采用浮選工藝，并注重選擇合理的浮選藥劑制度和操作參數(shù)；而微細(xì)粒或鐵染形式的難選雜質(zhì)，宜采用酸浸工藝或聯(lián)合流程處理。
（3）伴隨長(zhǎng)石要求的提高和除雜技術(shù)的發(fā)展，還原法、高溫氯化法和微生物浸取法因更經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保將具有較好的發(fā)展前景。
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