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技術進展
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一文了解長石的分類、應用、加工工藝及發(fā)展方向!
來源:中國粉體技術網(wǎng)    更新時間:2018-06-21 17:34:37    瀏覽次數(shù):
 
長石是由硅氧四面體組成的架狀構造的鉀、鈉、鈣鋁硅酸鹽礦物,其化學成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O和Na2O等。

 

1、長石的分類

 

在自然界中,長石大致分為三大系列:

 

(1)由鉀、鈉兩組長石相互混熔而形成的堿性長石系列,包括正長石、微斜長石、透長石、冰長石及歪長石;

 

(2)由鈉、鈣長石兩種組分相互混熔而形成的斜長石系列;

 

(3)鋇長石系列,包括鋇長石、副鋇長石、鋇鈉長石、鍶長石。

 

2、長石的應用

 

由于長石熔點在1100℃-1300℃之間,化學穩(wěn)定性好,在與石英及其他鋁硅酸鹽共熔時有助熔作用,因此,長石常被用于制造玻璃及陶瓷的助熔劑。

 

(1)玻璃溶劑

 

長石是玻璃混合料的主要成分之一,長石含氧化鋁高,鐵質(zhì)含量低,可以減少堿的用量。此外長石融溶后變成玻璃的過程比較緩慢,結晶能力小,可以防止在玻璃形成過程中析出晶體而破壞制品,長石還可以用來調(diào)節(jié)玻璃的粘性,一般各種玻璃混合料用鉀長石或鈉長石。

 

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(2)陶瓷坯體配料

 

在燒成前長石能起瘠性原料的作用,減少坯體的干燥收縮和變形,改善干燥性能,縮短干燥時間,在燒成過程中,長石溶融形成乳白色的粘稠玻璃體。這種玻璃體的特點是冷卻后不再折晶,并能在高溫下溶解一部分高嶺土分解物與石英顆粒,促進成瓷反應的進行,并可降低燒成溫度(在其他條件相同的情況下,可降低溫度100℃左右),這種作用通常稱為助熔作用。

 

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此外,由于高溫下的長石溶體具有較大的粘度,可以起到高溫熱塑作用與高溫膠結作用,防止高溫變形。冷卻后的長石溶體以透明玻璃體狀態(tài)存在于瓷體中,構成了瓷的玻璃態(tài)基質(zhì),增加透明度,提高光澤與透光度,改善瓷的外觀質(zhì)量與使用效能。

 

(3)陶瓷釉料

 

陶瓷釉料主要由長石、石英和粘土原料配成,其中長石含量可達15%-35%以上。

 

(4)搪瓷原料

 

主要用長石和其他礦物原料摻配成琺瑯,摻入量通常為20%-30%以上。

 

(5)其他

 

鉀長石還可作為生產(chǎn)化肥的優(yōu)質(zhì)原料。

 

3、長石礦床類型

 

長石礦床按成因可分為兩大類。

 

(1)偉晶巖型長石礦

 

此類礦床主要賦存于偉晶巖區(qū),其圍巖多為古老的沉積變質(zhì)的片麻巖或混合巖化片麻巖。也有一些礦脈產(chǎn)于花崗巖體或基性巖體中,或在其接觸帶上。礦石主要集中于偉晶巖的長石塊體帶或分異單一的長石偉晶巖中。

 

我國開采的長石礦床多為偉晶巖型礦床,如:湖南衡山、山東臨朐、河南盧氏等。

 

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(2)巖漿巖型長石礦床

 

此類礦床產(chǎn)于酸性、中酸性及堿性巖漿巖中,其中以產(chǎn)于堿性巖中的最為重要,如霞石正長巖、霞石正長斑巖礦床,其次為花崗巖、白崗巖礦床以及正長巖、石英正長巖礦床等。如:云南個舊、安徽鳳陽等。

 

4、長石選礦加工方法

 

長石中賦存的主要有害礦物主要是鐵礦物,其他雜質(zhì)礦物有粘土、云母、石榴子石、電氣石、綠泥石、石英等。

 

根據(jù)長石礦床種類和性質(zhì)不同,采用選礦加工方法包括破碎、磨礦、磁選除鐵等。近年來,隨著長石礦資源的減少、質(zhì)量下降,對產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高,以及礦山綜合利用的發(fā)展,引進了重選、浮選、高梯度磁選等較復雜的分選作業(yè),從而達到除去石英、云母、含鐵鈦礦物的目的。

 

由于雜質(zhì)礦物特別是石英,在物性、化學組成、結構構造等方面與長石相近,所以,長石與石英等雜質(zhì)的浮選分離比較困難。

 

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根據(jù)長石礦的礦石性質(zhì),一般采用的選礦原則工藝流程如下:

 

(1)偉晶巖中產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)長石:手選-破碎-磨礦(或水碾)-分級。

(2)風化花崗巖中的長石:破碎-磨礦-分級-浮選(除鐵、云母)-浮選(石英、長石分離)。

(3)細晶巖中的長石(一般含云母,有時含鐵):破碎-磨礦-篩分-磁選。

(4)長石質(zhì)砂礦:水洗脫泥-篩分(或浮選分離石英等)。

 

長石是陶瓷、玻璃等制造業(yè)的重要原料。隨著玻璃、陶瓷產(chǎn)品日益高檔化,對高純低鐵的長石原料需求量不斷擴大。雖然我國長石資源豐富,但一般含鐵都較高,同時長石礦中均含有一定量的石英,必須經(jīng)過除鐵提純才能應用。目前,我國長石加工存在磨礦效率低、選礦工藝技術落后、生產(chǎn)設備陳舊等問題,沒有形成規(guī)?;彤a(chǎn)業(yè)化。

 

5、長石的典型加工工藝

 

(1)水洗-棒磨-重選-浮選流程

 

山東臨朐某鈉長石礦,礦石主要礦物為鈉長石,約占85%-90%,其次為石英,約占10%-15%,少量綠泥石,另含極少量的含鐵礦物和金紅石等雜質(zhì)礦物。

 

該礦原有的的加工工藝如下:原礦-一段破碎-石碾-分級(脫除細粒及綠泥石)-成品。

 

原有的加工工藝中只進行簡單的研磨加工,生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量較差,燒成白度30左右,屬于低級品;同時在長石加工的過程中,為了脫除綠泥石,采用水洗脫泥的方案,造成細顆粒資源的浪費。

 

改造后的加工工藝為:原礦經(jīng)過兩段開路破碎后,進入棒磨機與篩子組成閉路系統(tǒng)磨礦,篩下產(chǎn)物先進入螺旋溜槽、搖床除去金紅石等重礦物,再通過中場強磁選機進一步除去機械鐵,產(chǎn)物脫除細泥后采用浮選進一步除去綠泥石,產(chǎn)品脫水后入均化庫堆存。

 

通過改造,現(xiàn)該廠已形成年加工30萬t的能力,通過加工處理,精礦的化學成分下表,產(chǎn)品的燒成白度55-60。

 

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該廠的工藝改造中,根據(jù)原礦的性質(zhì),確定的生產(chǎn)工藝有如下特點:

 

  • 采用破碎-棒磨的手段,保證了入選原料的粒度組成符合要求,同時,采用棒磨-分級的閉路流程,克服了原石碾流程中產(chǎn)品粒度粗,不能形成閉路磨礦的缺點,做到了資源的合理利用。

     

  • 根據(jù)原礦中含有金紅石等重礦物的特點,采用螺旋溜槽-搖床的重選工藝,可以除去金紅石等重礦物,保證產(chǎn)品的含鈦量得到降低。

     

  • 針對原礦含有綠泥石的特點,采用浮選工藝,除去綠泥石可以作為一種產(chǎn)品回收利用。

 

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(2)棒磨-磁選-浮選工藝

 

河南盧氏某長石礦為典型的偉晶巖,主要礦物為斜長石,約占60%,其次為石英,約占30%、白云母8%,另含少量的金紅石、赤鐵礦、磁鐵礦等。

 

設計的生產(chǎn)工藝:原礦經(jīng)過兩段開路破碎后,進入棒磨機與篩子組成閉路系統(tǒng)磨礦,篩下產(chǎn)物通過中場強磁選機進一步除去機械鐵,高梯度磁選機除去含鐵礦物,產(chǎn)物脫除細泥后先采用浮選回收云母,云母回收采用一粗二精的流程,獲得云母精礦;隨后進行長石與石英分離,采用無氟浮選方法,長石經(jīng)一段精選后獲得長石精礦,槽中產(chǎn)物經(jīng)掃選后獲得石英砂,產(chǎn)品脫水后入均化庫堆存。

 

現(xiàn)該廠己形成年加工原礦15萬t的生產(chǎn)能力,每年生產(chǎn)可獲得7500t云母精礦,8萬t長石產(chǎn)品及3萬t石英砂,現(xiàn)產(chǎn)品供應河南及陜西陶瓷企業(yè),產(chǎn)品受到用戶的好評。

 

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該廠采用的選礦生產(chǎn)工藝,在長石加工企業(yè)中,屬于比較復雜的,與其他企業(yè)相比,其特點如下:

 

  • 由于原礦含有一定量的白云母,在選別過程中需通過浮選除去,而且白云母還可以作為一種產(chǎn)品回收。

     

  • 原礦中,長石含量低,必須通過浮選方法進行富集,因此,需進行長石與石英的分離,該廠采用的分離方案為無氟浮選工藝,避免了氟離子的環(huán)境污染問題,同時能夠保證分離效果,確保長石與石英兩種產(chǎn)品的成分滿足客戶要求。

     

  • 對于其他影響產(chǎn)品質(zhì)量的雜質(zhì)礦物,如含鐵礦物,需通過磁選方法分離。

 

6、長石選礦加工的發(fā)展方向

 

由于國內(nèi)大型優(yōu)質(zhì)長石礦床較少,優(yōu)質(zhì)的長石資源短缺;同時隨著建筑業(yè)快速發(fā)展及人們生活水平的提高,對建筑材料的需求量尤其是對高檔陶瓷的需求量加大,導致優(yōu)質(zhì)長石的需求量增加,長石的選礦加工勢在必行。

 

傳統(tǒng)的加工工藝己經(jīng)不能滿足市場的需求,隨著長石選礦技術的進步,未來長石選礦的發(fā)展方向?qū)Ⅲw現(xiàn)在如下幾個方面:

 

(1)采用多種選別作業(yè),包括重選、磁選、浮選等選礦方法,由于礦石質(zhì)量的差異及對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,未來的長石加工企業(yè)應根據(jù)自身的礦石性質(zhì),采用復合的選礦手段提升產(chǎn)品質(zhì)量。

 

(2)長石石英分離,隨著優(yōu)質(zhì)長石的消耗,目前很難找到直接使用的長石資源,而長石的使用廠家對產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高,這就需要推廣新的生產(chǎn)技術,其中長石石英分離將是今后選礦發(fā)展方向,只有通過長石石英分離,才能利用過去棄之不用的資源,滿足市場對優(yōu)質(zhì)長石原料的需求。

 

(3)在有資源和市場的地區(qū)建設大型選礦廠、實現(xiàn)規(guī)模效益。

 

(4)根據(jù)現(xiàn)有資源的特點,實現(xiàn)長石產(chǎn)品系列化、標準化,保證資源的有效利用,同時也能提供不同客戶的需求。

 

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2018年中國非金屬礦產(chǎn)業(yè)高峰論壇碳酸鈣、石英、滑石、高嶺土、膨潤土、凹凸棒石、鉀鈉長石、硅灰石、重晶石、石墨、硅藻土、云母、珍珠巖、海泡石、螢石等非金屬礦相關技術交流主題

  1. 汽車后市場產(chǎn)品及其對非金屬礦物產(chǎn)品的需求

  2. 汽車輕量化發(fā)展對非金屬礦物粉體材料的技術要求及其需求

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來源:長石選礦工藝研究,作者:張兄明、張英亮

編輯整理:粉體技術網(wǎng)
 

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