界牌低品位泥精制生產(chǎn)試驗研究＊

賀陽初

（衡陽界牌瓷業(yè)有限責(zé)任公司 湖南 衡陽 421000）

1 概述

湖南省界牌陶瓷總廠瓷泥礦大排嶺礦區(qū)，坐落在湖南衡陽境內(nèi)，是我國3大陶瓷原料基地之一，已有200多年的開采歷史，以出產(chǎn)高品位高嶺土——“界牌泥”而聞名，為我國陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出了重要的貢獻。由于前期將原礦開采出售，追求原料優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)，資源浪費嚴重，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)陶瓷原料日見短缺，而一些低品位、劣質(zhì)瓷泥無法直接利用。近年來，為了提高該礦精泥質(zhì)量，合理利用資源，逐步實現(xiàn)原料標準化，我們對本廠界牌大排嶺高嶺土及鄰近礦帶進行了精選科研試驗，并取得半工業(yè)化擴大選礦試驗技術(shù)指標：精泥產(chǎn)率為47%，精泥含Al2O3約為27%，含F(xiàn)e2O3＜0.4%。要求生產(chǎn)出的一級泥和三級泥的Al2O3含量分別為：一級泥含Al2O3＞30%，三級泥含Al2O3＞23%，將含F(xiàn)e2O3降到0.5%以下。

我們公司制定了如下工作目標：

1）立足于陶瓷原料標準化，從原礦開采及加工到化驗分析、配料生產(chǎn)、工藝管理建立科學(xué)的管理體系，保證產(chǎn)品質(zhì)量，為提高我國出口陶瓷的檔次創(chuàng)造有利條件。

2）改造現(xiàn)有廠房，利用已有設(shè)備、設(shè)施，建設(shè)年處理高嶺土原礦3.5萬t，精選產(chǎn)品2萬t的生產(chǎn)規(guī)模的高嶺土精泥加工廠。

3）精制高嶺土分別達到一級精泥占20%，三級精泥占80%，一級精泥細度為325目，篩余小于0.5%，含水量為24%，三級精泥細度325目，篩余小于1%，含水量為24%。其產(chǎn)品化學(xué)成分如下表1所示。

4）有效地解決低品位高嶺土的應(yīng)用，使低品位的高嶺土產(chǎn)品達到一級、三級精泥的要求。

表1 精泥化學(xué)成分組成（質(zhì)量%）

2 精制生產(chǎn)試驗

2.1 高嶺土現(xiàn)狀調(diào)查

湖南衡陽素有有色金屬之鄉(xiāng)和非金屬之鄉(xiāng)的美譽，其中高嶺土資源又占有十分重要的位置，高嶺土保有儲量在2 000萬t以上，主要分布在衡陽、衡山、耒陽、常寧等地，尤以“界牌泥”而聞名全國。

2.1.1 界牌瓷廠大排嶺高嶺土礦資源現(xiàn)狀

大排嶺高嶺土礦區(qū)，因其賦產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高嶺土而聞名全國，是我國3大陶瓷原料供應(yīng)基地之一，也是界牌瓷廠下屬礦山企業(yè)。

本礦區(qū)1982年經(jīng)湖南省地質(zhì)勘探417隊勘探提交《湖南省衡陽縣大牌嶺高嶺土礦區(qū)最終儲量報告》，經(jīng)湖南省儲委批準的B＋C＋D級儲量為295.6萬t。到目前為止，本礦區(qū)已累計開采200多萬t優(yōu)質(zhì)高嶺土（平均Al2O3：21%、Fe2O3：0.41%），目前該優(yōu)質(zhì)高嶺土（B＋C級）可采量已不足50萬t，儲量不足，而本礦頂、底板劣質(zhì)高嶺土卻蘊藏量豐富，但由于品位低（Al2O3為14%～17%、Fe2O3為0.5%～1.2%），無法直接供應(yīng)廠商，因此尚未得到開發(fā)利用，此類高嶺土尚有200余萬t，據(jù)統(tǒng)計，該礦區(qū)就有250余萬t低品位及污染高嶺土有待開發(fā)利用。低品位高嶺土深加工儲量前景廣闊，對此部分進行深加工在資源保護方面意義重大，為充分開發(fā)低品位高嶺土的應(yīng)用技術(shù)，提升礦石品質(zhì)和附加值，對低品位高嶺土在技術(shù)上進行深層次的評價，總結(jié)一套行之有效的開發(fā)利用方案，是本次要完成的任務(wù)之一。2.1.2 馬跡－界牌－國慶 高嶺土礦帶概況

衡山－衡陽縣馬跡－界牌－國慶高嶺土礦帶由衡山縣的望峰、東湖、馬跡、溫家坳、坪田秋、大鵝山，衡陽縣的界牌大排嶺、國慶、江柏堰等一系列礦床組成，礦帶長40多km。礦帶內(nèi)年產(chǎn)高嶺土40余萬t，年產(chǎn)鈉長石礦80余萬t。礦物主要用于日用陶瓷、建筑陶瓷、化工、造紙、橡膠、玻璃等坯料、填料及釉料，用途十分廣泛。

礦帶內(nèi)的高嶺土礦石品位Al2O3為20.1%～24.33%，SiO2為61.77%～69.24%，礦石品質(zhì)較好，耐火度高，保有儲量在550萬t左右，另外尚有可通過精深加工，開發(fā)利用的低品位高嶺土1 000萬t以上。

2.1.3 常寧、耒陽高嶺土礦現(xiàn)狀

常寧、耒陽高嶺土礦分布廣泛，含鋁量高，Al2O3含量在30%左右，砂性重，以片狀結(jié)構(gòu)為主，主要用于涂布級造紙原料。

2.1.4 高嶺土區(qū)域調(diào)查

對衡山－衡陽縣東湖－馬跡－界牌－國慶礦帶內(nèi)高嶺土資源的礦業(yè)分布進行了一次較為全面的調(diào)查。對礦帶內(nèi)高嶺土取樣，通過物理、化學(xué)分析，建立區(qū)域高嶺土技術(shù)數(shù)據(jù)庫，用于指導(dǎo)高嶺土精加工配方。

通過近2個月的時間，走訪了衡山－衡陽縣馬跡－界牌－國慶高嶺土礦帶大小礦點60余座，在36座年產(chǎn)5 000t以上礦山取樣220余個，有效綜合樣品89個，并通過對樣品歸納、分類、化驗、分析，建成樣品展示柜，取得了大量、詳實的重要資料，用于指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。通過調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)：在衡山－衡陽縣東湖－馬跡－界牌－國慶礦帶內(nèi)，衡陽地區(qū)以產(chǎn)高嶺土為主，且絕大部分礦山產(chǎn)高嶺土，以大排嶺礦儲量最大，質(zhì)量最優(yōu)；衡山地區(qū)礦產(chǎn)以產(chǎn)鈉長石為主，高嶺土為輔。高嶺土礦取樣情況見表2。

表2 高嶺土礦取樣記錄

表3 水洗高嶺土原礦工業(yè)化試驗數(shù)據(jù)

2.2 實驗結(jié)果成分分析

通過對礦帶內(nèi)高嶺土可進行分析，高嶺土原礦中主要成分Al2O3的含量為14.58%～34.10%，平均含量為22.24%。本礦帶內(nèi)優(yōu)質(zhì)高嶺土儲存在衡山縣嶺坡分鹽礦點、馬跡獅山礦（儲量不大）、大排嶺礦區(qū)（儲量較大），均為白色塊狀，含鐵量低，可塑性較好，水洗率高，燒成白度為87～93，耐火度大于1 350℃，燒失在8%以上，是優(yōu)質(zhì)的陶瓷釉料、坯料及化工原料；Fe2O3的含量為0.06%～11.34%，剔除最高含量11.34%，平均含量為0.62%，主要以針鐵礦（又稱赤褐鐵礦）、硅酸鐵形式存在，本區(qū)大部分高嶺土含鐵量較高，影響了礦石的品質(zhì)，且大部分為弱磁性礦物鐵或非磁性鐵，較難用常規(guī)除鐵法除去，水洗后除鐵效果不佳；Na2O＋K2O的含量在0.09%～7.40%，平均含量為1.37%；SiO2含量在50.23%～74.30%，平均含量為61.98%，大部分以石英顆粒狀存在于礦物中，導(dǎo)致礦物出礦率低，出礦率為20%～50%，影響了出礦率的提高。

通過對本礦區(qū)鈉長石礦的分析，鈉長石礦中主要成分Na2O的含量為4.00%～11.20% 以馬跡先鋒瓷鈉礦品位最好，馬跡獅山冠億鈉長石礦儲量最大。鈉長石礦大部分以較高硬度的白色－淺黃色塊狀為主，少部分以淺灰－淺白－淺黃色粉狀或顆粒形態(tài)存在，耐火度在900～1 200℃，是較好的化工填料及建筑材料、原料。所采樣品物理化學(xué)參數(shù)測定匯總見表3。

通過對本礦區(qū)高嶺土及鈉長石礦調(diào)查發(fā)現(xiàn)有如下特點：①大型礦點少，以小型礦居多；②探明儲量的礦點不多，邊采邊探的礦點較多；③礦點分布零散，如果進行統(tǒng)一規(guī)劃，規(guī)范開采，未來開發(fā)的潛力較大；④高嶺土礦底板鈉長石發(fā)育普遍，鈉長石儲量前景較好。

3 工業(yè)生產(chǎn)試驗情況

3.1 高嶺土礦技術(shù)參數(shù)測試

通過對各礦點高嶺土的調(diào)查及工業(yè)試驗得出的技術(shù)參數(shù)見表4。

表4 水洗高嶺土配方所用原礦外觀狀況表

從表4我們可以看出，礦體主要由高嶺土、云母、石英組成，各礦點的高嶺土外觀品質(zhì)差別較大，以白色塊狀的高嶺土白度最高，原礦的最高白度為93，而大排嶺的黑筋泥白度最差，僅為58。絕大部分高嶺土耐火度高于1 400℃。

通過對各礦點高嶺土的外觀狀態(tài)、煅燒狀況及資源儲量情況，我們有針對性地對入選礦點的高嶺土進行了 分析化驗，其結(jié)果見表5

表5 入選高嶺土原礦化驗結(jié)果（質(zhì)量%）

從表5中我們可以看出，入選的原礦主要礦物成分平均品位：Al2O3為20.51%，F(xiàn)e2O3為0.52%，SiO2為70.54%。

通過對原礦的化驗比對，對所化驗原礦進行重新取樣，每種樣品取原礦4t，在淘洗泥加工廠進行了工業(yè)化試驗，得到水洗高嶺土原礦工業(yè)化試驗技術(shù)參數(shù)∶Al2O3（有益成分）為31.16%，較原礦的20.51%提高51.92%；Fe2O3（有害成分）為0.59%較原礦的0.52%提高15.38%；水洗率為42.56%，平均白度為76.66，詳細數(shù)據(jù)見表6。

表6 水洗高嶺土產(chǎn)品工業(yè)化試驗數(shù)據(jù)（質(zhì)量%）

續(xù)表6

3.2 配方設(shè)計

1）配方設(shè)計原則。立足于界牌大排嶺礦點，采用多礦點供應(yīng)，整合各種低品位高嶺土資源，保證淘洗泥加工廠的正常生產(chǎn)的資源供應(yīng)。

2）精泥品級要求。要求水洗泥必須有較高的白度、耐火度，滿足高檔瓷生產(chǎn)要求。水洗泥標準參數(shù)見表7。

表7 水洗泥標準參數(shù)

3）根據(jù)礦點調(diào)查狀況，測試出礦料的實際品位。

4）本著對整合資源，充分利用大牌嶺低品位高嶺土礦產(chǎn)資源的原則（大排嶺低品位高嶺土年利用在19 000t以上），使高嶺土精泥加工廠有長期穩(wěn)定礦源，使其年產(chǎn)精泥達2萬t。

表8 高檔精泥配方

5）水洗出來的精泥必須有較高的可塑性和干燥強度，并且滿足陶瓷注漿成形的要求。

6）根據(jù)不同用戶對不同檔次產(chǎn)品的不同要求，我們設(shè)計了3個檔次，8個級別的配方，每批次只生產(chǎn)一個檔次的品種，減少工藝流程的復(fù)雜性。通過生產(chǎn)試驗，取得了高檔一級精泥配方3個，中檔二級精泥配方3個，三級泥配方2個，具體配方情況見表8、表9、表10。

表9 中檔精泥配方

表10 低檔精泥配方

3.3 水洗泥工藝技術(shù)

水洗高嶺土工藝流程如圖1所示，大工業(yè)化生產(chǎn)水洗高嶺土產(chǎn)品質(zhì)量見表11。3.4 存在的問題

1）尾礦可再利用，但暫時還未找到合理可行且經(jīng)濟技術(shù)合算的利用方法。

2）通過我們反復(fù)改進生產(chǎn)工藝流程，從刮板機刮出來的尾砂中還存在的－50μ的高嶺土從15%減少到10%左右，但仍造成了部分高嶺土的浪費。

3）原礦中大塊、硬塊高嶺土雖經(jīng)破碎與輥壓，但是因為礦料中石英顆粒含量高，造成搗漿機葉消耗大，平均每搗漿200t原礦就需換葉片一次，消耗成本300元，相當(dāng)于每噸精泥多消耗3～4元。

4）因衡山－衡陽的東湖－馬跡－界牌－國慶礦帶的原礦一般Fe2O3、Ti2O含量比較高，為了要提高產(chǎn)出品的品位，加工中除鐵、鈦是一道關(guān)鍵工序。Fe2O3為礦物態(tài)弱磁性鐵，高效除鐵器對其除鐵效果難以令人滿意，目前還沒有找到經(jīng)濟、合理、行之有效的除鐵、鈦方法。因而，含鐵、鈦較多的原礦還無法經(jīng)過水洗的方法使其品位提高到更高的檔次，以充分利用資源，這將是下一步需要 解決的重點。

圖1 水洗高嶺土工藝流程圖

表11 大工業(yè)化生產(chǎn)水洗泥產(chǎn)品質(zhì)量狀況表

通過生產(chǎn)試驗，得到一級精泥配方3個，中、低擋產(chǎn)品方案5個，其主要技術(shù)指標（平均值）見表12。

表12 配方主要技術(shù)指標（平均值）

4 結(jié)語

在充分發(fā)揮大排嶺高嶺土礦儲量大，質(zhì)量穩(wěn)定的特點和衡山－衡陽東湖－馬跡－界牌－國慶礦帶高嶺土資源各具特性的特點，通過對原料的多樣化配方，得到3種檔次原料和8個品種的精制高嶺土。其中一級精泥平均Al2O3含量為30.68%，F(xiàn)e2O3含量為0.21%，二級精泥平均Al2O3含量為30.48%，F(xiàn)e2O3含量為0.51%，其品質(zhì)優(yōu)于半工業(yè)化試驗及擴大選礦試驗產(chǎn)品的三級精泥指標，且產(chǎn)品產(chǎn)出率為41%以上，其指標遠高于本次任務(wù)要求的一級精泥占20%的指標要求，產(chǎn)品燒成白度達77以上，完全能滿足日用陶瓷生產(chǎn)要求。

通過資源整合與生產(chǎn)試驗，上述試驗方案完全可適用于淘洗泥廠的工藝條件，滿足了年產(chǎn)2萬t精泥的生產(chǎn)要求，并可大力推廣應(yīng)用。