某鉀長石除雜工藝研究

李 銳，任瑞晨，王 玨，徐天宇，楊艷平

（1.沈陽隆基電磁科技股份有限公司，遼寧 撫順 113122；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

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某鉀長石除雜工藝研究

李 銳1，任瑞晨2，王 玨1，徐天宇1，楊艷平1

（1.沈陽隆基電磁科技股份有限公司，遼寧 撫順 113122；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

【摘 要】以河南某鉀長石為原料，采用重選結(jié)合磁選的方法進(jìn)行除雜工藝研究，并利用提純機(jī)針對細(xì)粒級含鐵物料除雜，有效去除了長石礦物中的Fe2O3、TiO2等有害雜質(zhì)，最終精礦Fe2O3含量降到了0.106%，白度提高到了61.30%；并且通過該除雜工藝，將原礦中的Ta2O5和Nb2O5兩種雜質(zhì)去除并富集。不僅從根本上解決了雜質(zhì)含量復(fù)雜的長石礦物除雜問題，為低品質(zhì)鉀長石的開發(fā)利用奠定良好的基礎(chǔ)，還為微量有色元素的富集提供了新思路。

【關(guān)鍵詞】長石；除雜；磁選；重選；提純

長石是長石族礦物的總稱，它是一類常見的含鈣、鈉和鉀的鋁硅酸鹽類造巖礦物。制造玻璃是長石的主要用途之一，美國約60%的長石用于玻璃制造業(yè)，在歐洲和亞洲約有20%～40%。長石在陶瓷工業(yè)中的用量占30%，主要用在陶瓷坯體配料、陶瓷釉料及搪瓷中，其次用于化工、磨料磨具、玻璃纖維、電焊條等其他行業(yè)［1-2］。

目前，我國對長石的品質(zhì)要求越來越高，不但對鐵、鈦等雜質(zhì)的含量有一定的要求，而且大部分的領(lǐng)域需要白度也要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。隨著我國現(xiàn)代化的發(fā)展建設(shè)，品質(zhì)較高的長石開采日益殆盡。因此，對于雜質(zhì)含量較高的長石除雜工藝研究至關(guān)重要。

國內(nèi)外在鉀長石除鐵工藝研究上，主要集中在磁選、浮選與酸洗工藝。采用浮選、酸浸工藝能夠有效地除雜，但是成本高且對環(huán)境污染較嚴(yán)重。磁選的方法可以將長石礦物中的大部分磁性雜質(zhì)去除，在國內(nèi)很多非金屬選礦現(xiàn)場，利用磁選設(shè)備已經(jīng)得到了合格產(chǎn)品［3］，但是采用單一磁選工藝，只能有效地去除磁性雜質(zhì)，對于雜質(zhì)成分復(fù)雜的礦物不能徹底除掉；為了解決這一問題，本試驗(yàn)采用重選結(jié)合磁選的工藝對低品質(zhì)鉀長石進(jìn)行除雜研究。

1 試驗(yàn)原料性質(zhì)

1.1 試驗(yàn)原料化學(xué)分析

以河南某鉀長石為原料，原料中Fe2O3含量較高，雜質(zhì)成分復(fù)雜，其化學(xué)多項分析見表1。

表1　原礦化學(xué)多項分析結(jié)果（%）

由表1可以看出，該原礦Fe2O3含量較高，與優(yōu)質(zhì)長石要求Fe2O3＜0.2%差距較大，另外原礦中含有一定量的Ta2O5、Nb2O5、TiO2，對白度影響較大。

1.2 X-射線衍射分析

對長石原礦進(jìn)行X-射線分析，結(jié)果如圖1所示。

由圖1分析結(jié)果可以看出，原礦中主要礦相是二氧化硅、鈉角閃石、鉀角閃石，由于Fe2O3含量較低，通過X-射線分析無法測定出具體存在形式。

圖1　原礦XRD圖譜

1.3 物相分析

原礦中大部分為非金屬礦物，金屬礦物含量很少。非金屬礦物主要為長石、石英和角閃石，含量分別為68.87%、24.02%和4.38%，其次為綠泥石、白云母、獨(dú)居石等，金屬礦物有褐鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦和赤鐵礦等，礦物組成見表2。

表2　原礦礦物組成（%）

長石和石英為礦石中主要礦物，對其粒度分布統(tǒng)計，結(jié)果見表3，長石與石英嵌布關(guān)系照片見圖2。

表3　主要礦物粒度統(tǒng)計結(jié)果

圖2　長石（Fs）和石英（Q）嵌布照片

從表3可以看出，長石和石英在0.15mm以上粒級中的分布率分別為91.88%和89.97%，0.075mm以下粒級中的分布率分別為1.37%和3.45%，可見長石和石英的粒度十分粗大。但是，長石與石英嵌布關(guān)系密切，并相互交代，長石中常含有石英的包裹體，包裹體一般較細(xì)小，二者不易完全解離，石英容易混入長石精礦中。因此，在確定磨礦粒度時不宜太粗，以免長石和石英不能完全分離。

2 試驗(yàn)方案

原礦中的雜質(zhì)礦物磁鐵礦為強(qiáng)磁性礦物，角閃石、獨(dú)居石、綠泥石、褐鐵礦、赤鐵礦均為弱磁性礦物，采用中磁—強(qiáng)磁—提純機(jī)的磁選除雜工藝可以將磁性雜質(zhì)礦物去除。但是原礦中仍含有大量的石英、白云母、粘土等非磁性礦物，并且化學(xué)分析結(jié)果顯示原礦中還含有少量的Ta2O5和Nb2O5。因此，本試驗(yàn)在磁選工藝之前采用脫泥+重選的工藝以除去非磁性雜質(zhì)礦物。

試驗(yàn)所用磁選設(shè)備為沈陽隆基電磁科技股份有限公司生產(chǎn)的LCTY系列磁選機(jī)、LGS系列立式轉(zhuǎn)環(huán)感應(yīng)式濕法強(qiáng)磁選機(jī)、LJTC系列提純機(jī)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦脫泥階段

脫泥是利用細(xì)泥、粘土、云母等粒度細(xì)小沉降速度快的特點(diǎn)，在旋流器內(nèi)離心力、重力、浮力的作用下使其粗細(xì)粒級分離。脫泥一方面降低了長石中的Fe2O3含量，提高Na2O、K2O含量；另一方面脫去原生礦泥和磨礦產(chǎn)生的次生礦泥。取原礦采用XMQL型格子球磨機(jī)進(jìn)行磨礦，其中粗粒級返回球磨機(jī)中繼續(xù)磨礦；由于長石和石英嵌布關(guān)系密切，如果磨礦粒度較粗則不能使其徹底分離，影響除雜效果；如果磨礦粒度過細(xì)，則會對生產(chǎn)應(yīng)用帶來一定困難。綜合考慮，最終使磨礦分級后細(xì)粒級粒度控制在-100目占95%，并對合格細(xì)度產(chǎn)品進(jìn)行粒級篩分，篩分結(jié)果如表4所示。

表4　磨礦后原礦粒級篩分結(jié)果

由表4篩分結(jié)果可以看出，F(xiàn)e主要分布在細(xì)粒級，由此可見脫泥對整個除雜工藝的重要性。

經(jīng)分級機(jī)后物料由立式砂漿泵送入旋流器中，本試驗(yàn)采用0.21Pa進(jìn)行脫泥，所得脫泥后物料Fe2O3含量為2.146%，K2O含量為6.862%，Na2O含量為3.969%，白度為10.03%，并對0.21Pa條件下得到的粗粒級產(chǎn)品進(jìn)行粒級篩分，篩分結(jié)果見表5。

表5　脫泥后原礦粒級篩分結(jié)果

經(jīng)脫泥后Fe2O3含量降到了2.146%，-400目粒級含量明顯降低，細(xì)粒級中Fe2O3含量相比于脫泥前略有降低，白度與原礦相比也有所提高。

3.2 重選階段

由原礦化學(xué)分析可知該長石中含有一定量的Ta2O5和Nb2O5，對產(chǎn)物白度有很大的影響，但是Ta2O5和Nb2O5比重較大，經(jīng)分級脫泥后仍存在于粗粒級礦物中，因此本試驗(yàn)對脫泥后的粗粒級物料送入搖床進(jìn)行二段重選試驗(yàn)，分別得到兩個比重不同的產(chǎn)品，并對兩種產(chǎn)品的產(chǎn)率、Fe2O3含量、Ta2O5含量、Nb2O5含量、白度進(jìn)行測定，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6　重選試驗(yàn)結(jié)果（%）

由表6試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以明顯看出，經(jīng)過兩段重選試驗(yàn)輕產(chǎn)物白度提高到了16.81%，Ta2O5含量和Nb2O5含量相比于原礦明顯降低。并且通過重選的方法可以將Ta2O5和Nb2O5有效的富集在重產(chǎn)物中，Ta2O5+Nb2O5含量為0.043 3%＞0.022%，已經(jīng)達(dá)到了鉭鈮礦工業(yè)生產(chǎn)的最低品位要求，對該長石礦物中的有價元素回收具有重大意義。

3.3 磁選階段

由于該長石礦含有大量的磁性雜質(zhì)，需要對重選精礦進(jìn)行強(qiáng)磁選除雜試驗(yàn)。為了保護(hù)強(qiáng)磁設(shè)備，在強(qiáng)磁選試驗(yàn)之前進(jìn)行一段中磁選，以去除礦物中的強(qiáng)磁性雜質(zhì)；然后將中磁除雜精礦送入LGSΦ500立式強(qiáng)磁選機(jī)中進(jìn)行二段強(qiáng)磁選，所得試驗(yàn)結(jié)果見表7。

經(jīng)過強(qiáng)磁選后Fe2O3含量降到0.187%，K2O含量為6.804%，Na2O含量為4.199%，白度為55.56%。為了考查磁選精礦各粒級Fe2O3含量的分布，對二段強(qiáng)磁精礦進(jìn)行粒級篩分，篩分結(jié)果見表8。

表7　磁選試驗(yàn)結(jié)果（%）

表8　磁選精礦粒級篩分（%）

通過粒級篩分結(jié)果可以看出-500目Fe2O3含量相比于其他粒級明顯偏高，白度也偏低，解決超細(xì)粒級礦物的除雜問題是該長石礦提純的關(guān)鍵所在。

3.4 提純階段

為了解決超細(xì)粒級除雜問題，本試驗(yàn)采用LJTC系列提純機(jī)對磁選精礦進(jìn)行一段除雜，將磁選精礦送入提純機(jī)中進(jìn)行一段提純試驗(yàn)，所得試驗(yàn)結(jié)果見表9。精礦粒級篩分結(jié)果見表10。

表9　提純試驗(yàn)結(jié)果（%）

表10　提純機(jī)精礦粒級篩分（%）

經(jīng)過提純后Fe2O3含量降到0.106%，已經(jīng)達(dá)到了優(yōu)質(zhì)長石的標(biāo)準(zhǔn)，K2O含量為6.901%，Na2O含量為4.212%，白度為61.30%，通過粒級篩分結(jié)果可以看出-500目Fe2O3含量相比于磁選精礦明顯降低，白度也有明顯提高，可見LJTC提純機(jī)對于細(xì)粒級非金屬礦除雜具有顯著的效果。

3.5 試驗(yàn)流程

原礦經(jīng)過磨礦—分級—脫泥—重選—一段中磁—一段強(qiáng)磁—二段強(qiáng)磁—一段提純的試驗(yàn)流程，最后將Fe2O3含量由2.56%降到了0.106%，TiO2含量由0.204%降到了＜0.001%，白度由4.33%提高到了61.30%，并且對原礦中含有的微量Ta2O5和Nb2O5進(jìn)行了富集，試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表11。

圖3　試驗(yàn)流程圖

4 結(jié)論

（1）對于雜質(zhì)成分復(fù)雜的長石礦除雜，采用單一的磁選工藝無法達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求，采用磨礦—分級—脫泥—重選—磁選—提純的工藝流程能夠有效地除雜提純。

表11　試驗(yàn)流程數(shù)據(jù)（%）

（2）原礦經(jīng)過重選后，輕產(chǎn)品Fe2O3含量降到了1.941%，Ta2O5含量＜0.001%，Nb2O5含量為0.003%，并且Ta2O5和Nb2O5有效的富集在重產(chǎn)品中，Ta2O5+Nb2O5含量為0.043 3%＞0.022%，已經(jīng)達(dá)到了鉭鈮礦工業(yè)生產(chǎn)的最低品位要求。

（3）LJTC系列提純機(jī)對于處理超細(xì)粒級非金屬礦物具有顯著的效果。重選精礦經(jīng)過磁選—提純后Fe2O3含量降到0.106%，K2O含量為6.901%，Na2O含量為4.212%，白度為61.30%，達(dá)到了優(yōu)質(zhì)長石的標(biāo)準(zhǔn)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］任子杰，羅立群，張凌燕.長石除雜的研究現(xiàn)狀與利用前景［J］.中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2009（1）：19-22.

［2］李小靜，張福存，方大文.長石精礦加工現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.金屬礦山，2003（2）：46-47.

［3］李文軍，岳鐵兵，呂良.某鉀長石選礦除鐵試驗(yàn)研究［J］.礦冶工程，2014（2）：40-50.

Study of A Feldspar Impurity Process

LI Rui1， REN Rui-chen2， WANG Jue1， XU Tian-yu1， YANG Yan-ping1
（1.Longi Magnet Co.， Ltd， Fushun 113122， China； 2.Institute of Mining Technology，Liaoning Technical University， Fuxin 123000， China ）

Abstract:Use raw potassium feldspar from He'nan province， through a combined technology of gravity separation and high intensity magnetic separation to study the method of purification， effectively removed the detrimental impurities like Fe2O3and TiO2in raw feldspar.The content of Fe2O3is reduced to 0.106% in the concentration， and its whiteness increased to 61.30%， Ta2O5and Nb2O5in raw material are concentrated and removed through this purifying technology.Not only solved the purification of multiple impurities in feldspar， this paper also sets foundation for the usage of low quality potassium feldspar and provides a new thought for the enrichment of nonferrous elements.

Key words:feldspar； impurity； magnetic separation； re-election； purification

【中圖分類號】TD973.5

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1007-9386（2016）02-0020-04

【收稿日期】2015-11-23