平江某長石礦重磁浮流程試驗(yàn)研究

邢寶寶，任子杰，2，高惠民，2，喻福濤，付長行(.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 40070；2.武漢理工大學(xué)礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 40070；.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都綜合巖礦測試中心，四川 成都 6008)

平江某長石礦重磁浮流程試驗(yàn)研究

邢寶寶1，任子杰1，2，高惠民1，2，喻福濤3，付長行1
(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.武漢理工大學(xué)礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070；3.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都綜合巖礦測試中心，四川 成都 610081)

本文研究了不同重選、磁選、浮選組合流程對某長石礦提純精礦白度和含鐵量的影響。結(jié)果表明：通過磁選-脫泥-浮選流程能得到產(chǎn)率69.52%，F(xiàn)e2O3含量0.008%，白度70.32%的長石精礦；通過脫泥-螺溜重選-中礦再溜-磁選流程得到總產(chǎn)率74.51%，F(xiàn)e2O3含量0.025%，白度高于65%的長石精礦。與磁選-浮選聯(lián)合工藝相比，重選-磁選聯(lián)合工藝可獲得產(chǎn)率更高，且各項(xiàng)符合日用陶瓷用長石要求的長石精礦。

長石；重磁選；浮選

長石是含有鉀、鈉、鈣等堿金屬或堿土金屬元素的鋁硅酸鹽礦物，是主要的造巖礦物之一，因其優(yōu)良的性質(zhì)被廣泛用作玻璃、陶瓷、化工、磨料磨具、玻璃纖維、電焊條等工業(yè)的原料[1]。Fe2O3含量和K2O、Na2O的含量是評價長石質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)。常與石英、金紅石、云母、霞石、角閃石、方解石等礦物共生的長石不經(jīng)分選提純[2]，很難滿足相應(yīng)的工業(yè)要求。

根據(jù)長石性質(zhì)及雜質(zhì)含量、賦存狀態(tài)的不同，采用不同的選礦方法，主要有洗礦、重選、強(qiáng)磁選、高梯度磁選、浮選及聯(lián)合流程[3]。郭保萬等采用皂化油酸為鐵捕收劑，通過脫泥-粗選-四段掃選流程獲得產(chǎn)率為55.83%、Fe2O3為含量0.36%的長石精礦；通過三段磁選-脫泥-粗選-四段掃選聯(lián)合流程獲得產(chǎn)率56.35%、Fe2O3含量0.25%的長石精礦[4]；戚鵬等采用高梯度磁選-脫泥-反浮選除鐵-云母反浮選-長石浮選的工藝流程獲得了產(chǎn)率50.77%、Fe2O3含量0.06%的長石精礦[5]。O.Y.Gulsoy等通過重選在給礦濃度15%、粒徑-212+74 μm的條件下將Fe2O3從0.71%降至0.07%[6]，這說明重選可作為長石除鐵降雜的方法，但研究長石不同流程之間分選效果對比較少。

試驗(yàn)對平江長石礦，采用不同的重選、磁選、浮選組合流程，探究不同流程對長石精礦白度和含鐵量的影響，并得出最佳工藝流程。

1 原料與方法

1.1 試樣性質(zhì)

試驗(yàn)樣取自湖南平江某長石礦。原礦試樣化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。由表1可知該礦主要成分為SiO2和Al2O3，分別占76.24%、14.63%，礦石中K2O+Na2O的含量為7.85%，F(xiàn)e2O3的含量為0.23%，高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中長石的0.05%的標(biāo)準(zhǔn)[7]。由XRD圖譜可知，試樣中主要為長石族、石英、云母類礦物，選礦的目的礦物為長石族礦物，主要雜質(zhì)為石英和云母。根據(jù)化學(xué)成分分析及物相組成分析推算知，長石族礦物占46%左右，石英占38%左右，云母類礦物占15%左右，其他礦物占1%左右。體式顯微鏡下觀察，云母類礦物主要集中在+0.15 mm，且片層較厚。

表1 試樣化學(xué)成分分析(XRF)

1.2 試驗(yàn)設(shè)備及藥劑

實(shí)驗(yàn)室磨礦用XMB-70型三輥四筒棒磨機(jī)，SLon-100周期式脈動高梯度磁選機(jī)用于磁選除磁性礦物，RK/BL Φ400型螺旋溜槽用于重選，RK/FD(0.5L)型浮選機(jī)用于浮選，SRJX-4-13型高溫箱式電阻爐用于烘干，769YP-30T粉末壓片機(jī)和YQ-Z-48A型白度儀用于測量長石精礦的燒成白度。浮選捕收劑椰油胺為工業(yè)級，pH值調(diào)整劑硫酸為分析純。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將試樣破碎至-2 mm后，每次試驗(yàn)取250 g試樣，磨礦至合適的粒度，采用沉降水析法進(jìn)行脫泥，經(jīng)不同重磁浮流程得到產(chǎn)品后，干燥送樣測試并測量燒成白度。原礦測得其燒成白度為34.26%。

2 結(jié)果與討論

棒磨粒度均勻，過磨少，泥化量少，因此采用棒磨，鋼棒填充率為40%。通過條件實(shí)驗(yàn)而知：最佳磨礦細(xì)度為-74 μm含量占41.56%，最佳脫泥粒度為-30 μm，最佳磁選條件為：磁選介質(zhì)為細(xì)鋼棒，脈動頻次為600次/min，磁場強(qiáng)度為1 T，流速為1 cm/s。

長石礦物中的鐵主要賦存于云母、黃鐵礦、少量赤褐鐵礦和含鐵堿金屬硅酸鹽中[8]。根據(jù)礦物組成成分分析，選別工藝主要去除云母類雜質(zhì)礦物。除去長石礦中云母雜質(zhì)一般采用強(qiáng)磁選-反浮選聯(lián)合流程[9-10]。

2.1 磁選-浮選聯(lián)合工藝

浮選具有選擇性高、分離粒度細(xì)等優(yōu)點(diǎn)。對于含少量云母類礦物的長石礦，常采用胺類陽離子捕收劑在酸性介質(zhì)(pH=2～3)反浮選云母類礦物，獲得高品質(zhì)長石精礦。陽離子捕收劑浮選前需要脫泥，脫泥可縮短浮選時間，提高藥劑選擇性，降低捕收劑用量[11]。

2.1.1 脫泥-磁選-浮選

浮選試驗(yàn)用5% H2SO4調(diào)礦漿pH=3，椰油胺作云母類礦物捕收劑，用量為240 g/t。脫泥-磁選-浮選試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表2，長石精礦成分分析(XRF)結(jié)果見表3。

圖1 脫泥-磁選-浮選試驗(yàn)流程圖

表2 脫泥-磁選-浮選試驗(yàn)結(jié)果

由表2和表3可知，試樣經(jīng)先脫泥后磁選流程獲得了產(chǎn)率65.23%，Na2O+K2O 8.71%、Fe2O30.009%的長石精礦，長石精礦燒成白度68.32%。

表3 脫泥-磁選-浮選試驗(yàn)長石精礦成分分析(XRF)

2.1.2 磁選-脫泥-浮選

礦泥由原生礦泥和碎礦、磨礦過程產(chǎn)生的次生礦泥組成，含有較多微細(xì)粒長石，鐵含量較高，因此先磁選后脫泥的流程有利于泥尾礦的綜合利用[5，12]，故對試樣進(jìn)行磁選-脫泥-浮選試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表4，長石精礦成分分析(XRF)結(jié)果見表5。

表4 磁選-脫泥-浮選試驗(yàn)流程結(jié)果

由表4和表5可知，試樣經(jīng)先磁選后脫泥流程獲得了產(chǎn)率69.52%，Na2O+K2O 8.60%、Fe2O30.008%的長石精礦，長石精礦燒成白度70.32%。對比先脫泥后磁選流程，可以得出后一流程能獲得較高產(chǎn)率和白度的長石精礦，且其中Fe2O3含量相差不大。其中泥產(chǎn)品鐵含量從0.43降低至0.08，可單獨(dú)作產(chǎn)品銷售。雖然浮選法選擇性強(qiáng)，分離效率高，但是在酸性條件下浮選時，對設(shè)備要進(jìn)行耐腐蝕處理，且藥劑的使用會對環(huán)境造成影響，不利于水資源匱乏地區(qū)的生產(chǎn)，而重選具有工藝簡單，生產(chǎn)成本低，回水可重復(fù)利用，過程無污染的特點(diǎn)，因此對長石進(jìn)行重選提純試驗(yàn)。

表5 磁選-脫泥-浮選試驗(yàn)長石精礦成分分析(XRF)

圖2 磁選-脫泥-浮選試驗(yàn)流程圖

2.2 重選-磁選聯(lián)合工藝

通過條件實(shí)驗(yàn)得到最佳磨礦細(xì)度為-74 μm含量占41.56%，最佳螺溜條件為給水量1 610 mL/min，給礦濃度25%。

2.2.1 螺溜重選-磁選

云母的層狀結(jié)構(gòu)使其能通過搖床、螺旋溜槽等重選工藝與長石分離[13]。細(xì)粒級礦物由于重力小，在螺旋溜槽橫向水的作用力下，與云母類輕礦物一同甩向外側(cè)，進(jìn)入尾礦。因此，對試樣不脫泥，磨細(xì)后直接進(jìn)行螺溜-磁選試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)流程圖如圖3所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可知，試樣不脫泥進(jìn)行兩段螺旋溜槽、兩段磁選試驗(yàn)，獲得了產(chǎn)率54.22%，F(xiàn)e2O3含量為0.030%、燒成白度62.45%的長石精礦，精礦燒成白度較低。

圖3 重選-磁選試驗(yàn)流程圖

表6 螺溜重選-磁選試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 脫泥-螺溜重選-磁選

磨細(xì)的試樣雖不經(jīng)預(yù)先脫泥工藝，在進(jìn)行螺旋溜槽選礦時，對礦泥有一定的分選效果，但螺旋溜槽產(chǎn)品中都含不同程度的礦泥，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量和回水的再利用速率。因此對磨細(xì)的試樣進(jìn)行預(yù)先脫泥處理，然后進(jìn)行螺旋溜槽和磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖如圖4所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7，精礦成分分析結(jié)果見表8。

由表7和表8可知，試樣經(jīng)圖4試驗(yàn)流程，獲得了K2O+Na2O 9.12%、Fe2O30.021%、燒成白度67.33%的長石精礦，相比未脫泥流程除鐵率提高了3.96個百分點(diǎn)，燒成白度提高了4.88個百分點(diǎn)，驗(yàn)證了預(yù)先脫泥流程可顯著提高長石分選效果的結(jié)論，與文獻(xiàn)[14]相符。長石精礦品質(zhì)雖達(dá)標(biāo)，但長石精礦產(chǎn)率僅為34.11%，回收率僅為39.63%，兩段螺旋溜槽中礦產(chǎn)率較高，因此還需進(jìn)一步回收中礦的長石。

圖4 脫泥-螺溜重選-磁選實(shí)驗(yàn)流程圖

表7 脫泥-螺溜重選-磁選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 脫泥-螺溜重選-中礦再溜-磁選

為提高精礦產(chǎn)率，對螺旋溜槽中礦再溜，對再溜精礦進(jìn)行磁選試驗(yàn)，棒磨-脫泥-螺溜-中礦再溜-磁選試驗(yàn)流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表9，長石精礦成分分析結(jié)果見表10。

由表10和表11可知，試樣經(jīng)圖5試驗(yàn)流程，獲得了三個長石產(chǎn)品，產(chǎn)率分別為39.74%、14.05%、20.72%，K2O+Na2O分別為9.13%、9.18%、8.50%、Fe2O3含量分別為0.022%、0.025%、0.029%，燒成白度分別為65.45%、65.77%、66.75%。三個長石精礦產(chǎn)率之和為74.51%，總回收率達(dá)87.09%，高于磁選-脫泥-浮選流程，且其燒成白度均大于65%，通過重選-磁選工藝即獲得了較好的長石提純效果。

圖5 脫泥-螺溜重選-中礦再溜-磁選試驗(yàn)流程圖

表8 脫泥-螺溜重選-磁選實(shí)驗(yàn)精礦成分分析

表9 脫泥-螺溜重選-中礦再溜-磁選試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

1)長石試樣Na2O+K2O 含量7.85%，F(xiàn)e2O3為0.23%，白度為34.26%，通過磁選-脫泥-浮選流程可得到產(chǎn)率為69.52%，Na2O+K2O 含量為8.60%、Fe2O3為0.008%、白度為70.32%的長石精礦。

表10 脫泥-螺溜重選-中礦再溜-磁選試驗(yàn)長石精礦成分分析(XRF)

2)磁選-脫泥-浮選流程較脫泥-磁選-浮選流程能得到更高產(chǎn)率和白度的長石精礦，且先磁選后脫泥的工藝可降低泥尾礦的鐵含量，有利于微細(xì)粒礦物資源綜合利用。

3)通過重選-磁選聯(lián)合工藝獲得了總產(chǎn)率為74.51%，總回收率為87.09%，燒成白度大于65%、Fe2O3含量為0.024%的長石精礦，長石提純效果較好，重選-磁選工藝具有精礦產(chǎn)率高，工藝簡單，生產(chǎn)成本低，過程無污染的特點(diǎn)。

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Experimental research on gravity-magnetic-flotation process of feldspar ore from Pingjiang

XING Baobao1，REN Zijie1，2，GAO Huimin1，2，YU Futao3，F(xiàn)U Changxing1

(1.School of Resources and Environment Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China；2.Hubei Key Laboratory of Mineral Resources Processing and Environment，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China；3.Sichuan Province Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration and Development Chengdu Integrated Testing Center of Rocks and Ores，Chengdu 610081，China)

Gravity，magnetic and flotation experiment have been carried out to research the effect of different union process on the whiteness and iron content of feldspar concentrate.The results showed that：through the magnetic-gravity separation technology，the feldspar concentrate with productivity of 69.52%，content of 0.008%，whiteness of 70.32% was obtained；through the gravity-magnetic separation technology，the feldspar concentrate with productivity of 74.51%，F(xiàn)e2O3content of 0.025%，whiteness more than 65% was obtained.Comparing with magnetic-gravity separation technology，the later could get the concentrate with higher yield and meet the standard of feldspar for ceramic.

feldspar；gravity-magnetic separation；flotation

2017-02-20 責(zé)任編輯：趙奎濤

邢寶寶，男，碩士生，研究方向?yàn)榉墙饘俚V物材料和選礦。

任子杰，博士，講師，研究方向?yàn)榉墙饘俚V提純與深加工。

TB332

A

1004-4051(2017)06-0137-05