川西某地花崗巖中白云母的選礦試驗研究

隆 海，黃 陽，王凡非，馮啟明，王維清

【采選技術(shù)】

川西某地花崗巖中白云母的選礦試驗研究

隆 海，黃 陽，王凡非，馮啟明，王維清

（西南科技大學(xué)固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室，四川 綿陽 621010）

川西某地花崗巖中白云母的品位高達(dá)45.74%，含鐵量低，具有工業(yè)開發(fā)價值。試驗采用多次破碎篩分及浮選工藝分別分選出6種不同粒徑的品位＞98%的白云母精礦，總回收率達(dá)到82.17%。此工藝具有無污染、回收率高等特點，是分選此種花崗巖中白云母的有效方法。

花崗巖；云母；篩分；浮選

云母屬于鋁硅酸鹽礦物，是分布最廣的造巖礦物之一。根據(jù)含有金屬離子的不同，云母可分為白云母、黑云母、金云母、鐵鋰云母等，其中白云母[K(A12Si3O10)(OH)2]因具有優(yōu)良的電絕緣性、耐熱性、耐水性、耐化學(xué)腐蝕性、高彈性和剝離性，是電子、建筑、塑料、染料、橡膠、造紙等領(lǐng)域的重要原材料[1]。我國是一個白云母礦產(chǎn)資源儲量豐富的國家，儲量僅次于印度和俄羅斯，居世界第三位，具有明顯的資源優(yōu)勢[2]。截止2009年底，全國已查明183個礦區(qū)(點)，主要有新疆阿爾泰地區(qū)，在長300km、寬30km范圍內(nèi)，已發(fā)現(xiàn)10萬條白云母礦脈，儲量占全國的60%；其次是四川丹巴地區(qū)，儲量占全國的18%；居第三位的是內(nèi)蒙古土貴烏拉地區(qū)[2-3]。但是，隨著這些地區(qū)優(yōu)質(zhì)白云母的開采枯竭，碎云母以及貧難選礦比例不斷增大，研究和開發(fā)白云母選礦技術(shù)顯得越來越迫切和必要?；诖?，本文通過研究四川西部某典型花崗巖中白云母分選工藝，期望提高云母的資源回收率，為該地云母選礦提供實踐經(jīng)驗。

1 試驗部分

1.1 礦石性質(zhì)

原礦XRD分析可知，其中主要礦物為石英、白云母和斜長石。原礦多元素分析結(jié)果(%)為：SiO269.9、K2O 4.97、Na2O 2.16、Fe2O30.37、Al2O322.43、Rb2O 0.08、其他 0.22。經(jīng)鑒定分析獲知，該礦石中白云母含量高達(dá)45.74%，極具回收利用價值。原礦顯微鏡照片見圖1。

圖1 原礦巖石薄片顯微鏡照片

由圖1可知，礦石具有中—粗粒粒狀、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，石英(Qtz)顆粒結(jié)晶較好，粒度在1.8～6mm，部分顆粒具明顯變形，具波狀消光；斜長石(Pl)帶灰色調(diào)，多呈自形—半自形柱狀，可見聚片雙晶，多嵌布在石英顆粒之間；白云母(Ms)呈無色，閃突起明顯，干涉色鮮艷，整體晶形較好，解理發(fā)育，多呈片狀，部分稍細(xì)小呈條狀分布，多嵌布在長石、石英顆粒之間，易于解離。

1.2 藥劑及設(shè)備

鹽酸、硫酸、十二胺，均為分析純。PE-150× 250A型顎式破碎機(jī)、XPS-Φ250×150型對輥機(jī)、XMB-Φ200×240型棒磨機(jī)、500mL XFD型浮選機(jī)、振動條篩，振動方孔篩等。

1.3 試驗流程

云母晶體的明顯特征是呈片狀，與伴生礦物石英和長石晶體形貌上存在較大的差別。在破碎磨礦過程中，由于存在明顯的選擇性粉碎，因此云母礦物碎磨后仍呈片狀，而其他礦物碎磨后主要呈不規(guī)則粒狀。借助破碎產(chǎn)物形狀的不同，能夠?qū)崿F(xiàn)云母礦物與其他礦物的機(jī)械分選[4]。此外，由于片狀的云母在篩分過程中與其他礦物不規(guī)則顆粒的運動特性不同，片狀云母易于穿過窄縫，而其他礦物顆粒則難于通過窄縫，故條篩可粗選大粒徑片云母。由此，試驗確定機(jī)械篩分大粒徑云母片，浮選回收細(xì)粒級云母粉。

圖2 云母礦篩分粗選工藝流程

2 試驗結(jié)果

2.1 篩分粗選

原礦經(jīng)鄂式破碎后直接篩分的工藝流程圖如圖2所示。當(dāng)原礦經(jīng)4次不同篩子篩分后，得到三種云母粗精礦和兩種中礦，其品位、產(chǎn)率見表1。原礦經(jīng)2.36mm方孔篩可將59.06%的細(xì)粒徑礦物分離，能減小后續(xù)篩分作業(yè)的壓力，但云母品位為45.66%，說明細(xì)粒級云母未得到富集，需要處理再選。經(jīng)條篩預(yù)處理的云母粗精礦的品位均已達(dá)到60%以上，且粒徑越大，品位越高，這說明粗粒級云母易分離富集。中礦II粒徑較大，但云母品位僅有19.38%，通過鏡下觀察得知其中云母與脈石礦物未得到有效解離，需經(jīng)破碎再選可將其中云母富集。

2.2 對輥—篩選

利用云母具有選擇性破碎的特點，按照圖3流程將粗精礦和中礦II分別經(jīng)對輥破碎再過2.36mm方孔篩篩選，結(jié)果如表2所示。

表1 云母礦振動篩分結(jié)果

圖3 云母礦對輥—篩分工藝流程

表2 云母礦對輥—篩分試驗結(jié)果

從表2可知，粗精礦經(jīng)再破后，可篩分得到品位＞99%的云母精礦。入選礦粒徑越大，篩分得到的云母精礦回收率越大。利用振動條篩的形狀篩分機(jī)制可有效提高大片云母的回收率，但由于粒級變細(xì)后條篩細(xì)堵塞及分選效率較低等原因，本試驗在后續(xù)篩分中均未再使用條篩[5]。中礦Ⅱ的篩分結(jié)果表明，經(jīng)簡單對輥再篩分工藝仍可從中分選出品質(zhì)較佳的云母，且其所得尾礦云母品位為6.85%，回收率占原礦的2.86%，考慮再磨再選的成本和回收效益等綜合因素，故將該部分拋尾，能丟棄17.78%的尾礦。

2.3 棒磨—篩選

棒磨磨礦時各棒條之間呈線接觸，它具有破碎大塊而保護(hù)細(xì)粒和層片物料的特性，故試驗選擇棒磨物料以解離其中的細(xì)粒云母[6]?？紤]2.1中的中礦Ⅰ和2.2中所有粗精礦的再選尾礦均為2.36mm方孔篩的篩下產(chǎn)物，為減化作業(yè)流程，試驗將其混合均勻后棒磨再選。棒磨—再篩選試驗主要影響因素有篩分粒徑的選擇、棒磨時間、棒磨礦漿濃度，因此試驗按照圖4所示研究了三者對篩選云母的影響，以獲得最佳試驗條件。

圖4 云母礦棒磨—篩分工藝流程

稱取混合均勻后的礦樣500g，在礦漿濃度為50%，棒磨時間為1min的條件下，將棒磨得到的礦樣經(jīng)0.417、0.246、0.175mm方孔篩篩分，可得如表3所示試驗結(jié)果。+0.417mm的篩上產(chǎn)物云母含量為94%，產(chǎn)率可達(dá)20.36%，這是由于云母獨特的晶體結(jié)構(gòu)使其具有一組極完全的底面解理，且具有較好的彈性和潤滑性，而脈石礦物石英、長石具有脆性，容易在棒磨過程中粉碎和泥化，在一定的磨礦時間下，保留了片狀云母而使脈石礦物細(xì)碎和泥化，從而具有篩選的可選性。+0.417mm篩上云母中仍含有少量脈石礦物，這是由于其中磨礦時間不夠，使得云母與脈石未得到充分解離。

表3 不同粒徑的云母品位

分別稱取4份混合均勻后的礦樣500g，在礦漿濃度為50%的條件下，棒磨0.5、1.0、1.5、2.0min，再用0.417mm的方孔篩進(jìn)行篩選，由此確定最佳磨礦時間，試驗結(jié)果如表4所示。從結(jié)果可見，當(dāng)磨礦時間不夠充分時，云母與脈石礦物未解離，難以篩選出品位較高的云母精礦；盡管棒磨時間2min時，云母精礦的品位達(dá)到99.75%，但是云母回收率降低至27.64%；棒磨1.5min時，云母品位達(dá)到98.74%，回收率達(dá)到41.32%，故綜合考慮選擇棒磨1.5min為宜。

表4 棒磨時間試驗結(jié)果

分別稱取4份混合均勻后的礦樣500g，按照礦漿濃度30%、40%、50%、60%，各棒磨1.5min，再用0.417mm的方孔篩進(jìn)行篩選，由此確定最佳磨礦濃度，結(jié)果如表5所示。從中可知，隨著磨礦濃度的增大，篩選出的云母品位也有較大影響。當(dāng)磨礦濃度為30%時，篩選得到的云母精礦僅為91.54%，增加到60%時，篩選云母精礦品位最高，達(dá)到99.58%，但是回收率降至39.46%。綜合考慮磨礦成本與云母回收率，試驗選擇棒磨條件為礦漿濃度50%，磨礦1.5 min。

表5 磨礦濃度的試驗結(jié)果

圖5 云母礦浮選工藝流程

2.4 浮選

云母浮選有酸性礦漿陽離子浮選法和堿性礦漿陰—陽離子混合浮選法[7]。成熟的長石和石英浮選分離工藝均在酸性礦漿溶液實現(xiàn)，酸性礦漿陽離子浮選云母后可直接浮選分離長石和石英，能夠減少pH值調(diào)整劑的用量，因此本試驗選擇該酸性礦漿陽離子浮選云母。具體試驗步驟為在磨礦濃度50%，時間為1.5min條件下，將0.417mm的方孔篩篩下物料直接浮選云母，流程如圖5所示，結(jié)果見表6。云母精礦的品位達(dá)到99.08%，作業(yè)回收率達(dá)到97.2%，這說明該云母極易浮選回收。

表6 浮選試驗結(jié)果

2.5 精礦分析

表7為各云母精礦的結(jié)果分析。由表可見，試驗的云母精礦品位均＞98%，總回收率達(dá)到82.17%。其中，篩選作業(yè)回收率達(dá)到48.57%，浮選作業(yè)回收率達(dá)到33.60%。篩分作業(yè)精礦中含鐵量均低于《我國出口云母粉的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的0.003%要求[8]，但浮選精礦含鐵量達(dá)到0.38%，這可能是由于磨礦過程混入細(xì)粒級的機(jī)械鐵引起的，故須增加弱磁選除鐵工藝以滿足工業(yè)原料要求[9]。幾種不同粒徑的云母精礦可滿足市場上對于云母粒度的不同要求。

表7 云母精礦結(jié)果分析

3 結(jié)語

該地區(qū)花崗巖原礦中云母品位高達(dá)45.74%，原礦含鐵量僅為0.37%，白云母晶形較好，解理發(fā)育，易于與石英和長石解離，是極具開發(fā)價值的白云母礦。試驗采用的多次破碎—篩分工藝可獲得云母精礦品位均＞98%，回收率達(dá)到48.57%，精礦中鐵的含量能夠滿足工業(yè)原料要求；浮選作業(yè)云母精礦品位達(dá)到99.08%，回收率可達(dá)33.60%。幾種不同粒徑的云母精礦可滿足市場上對于云母粒度的不同要求。該工藝具有產(chǎn)品粒度分布窄、無污染、回收率高等特點，是分選花崗巖中白云母的有效方法。

[1]許樂.云母生產(chǎn)消費與國際貿(mào)易[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2012(1)：56-60.

[2]炘徐文，郭陀珠，李衡，等.云母礦物材料研究現(xiàn)狀及前景[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2001，15(83)：200-203.

[3]吳照洋.云母資源概況及加工應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國粉體技術(shù)，2007 (13)：179-182.

[4]何建璋，王毓華.可可托海礦片狀白云母資源的綜合回收[J].有色金屬，2003，55(1)：99-101.

[5]王凡非，馮啟明，王維清.川西某云母花崗偉晶巖綜合利用[J].非金屬礦，2013，36(4)：26-28.

[6]龐玉榮.河北省碎云母礦的綜合利用[J].地質(zhì)實驗室，1994(4)：33-36.

[7]米麗平.從碎云母礦尾礦中回收云母的試驗研究[D].唐山：河北理工大學(xué)，2005.

[8]非金屬礦工業(yè)手冊編委會.非金屬礦工業(yè)手冊(下冊)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1991.

[9]紀(jì)國平，張迎棋.淺析鐵介質(zhì)磨礦對云母浮選的影響[J].新疆有色金屬，2009(1)：46-47.

Research on Muscovite Mineral Processing for Granite in West Sichuan

LONG Hai, HUANG Yang, WANG Fan-fei, FENG Qi-ming, WANG Wei-qing
(Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle, Ministry of Education, Mianyang 621010, China)

Muscovite grade reaches 45.74% in granite in west Sichuan. The iron content of muscovite is low. So the mineral has the value of industrial development. The different particle size muscovite concentrate were separated from granite using multiple broken, screening and flotation process. The obtain muscovite concentrate grade is greater than 98%, the recovery rate reached 82.17%. Therefore, the technological process of this paper is no pollution and high recovery rate. So it is an effective method for separating the granite in west Sichuan

granite; muscovite; screening; flotation

TD973.4

A

1007-9386(2014)06-0028-04

2014-07-24

西南科技大學(xué)實驗技術(shù)研究項目(編號：13syjs-24)。