湖北某長(zhǎng)石礦石綜合除鐵試驗(yàn)研究

江良　袁勇　饒宗旺　朱俊　徐志芳　袁航

【摘 要】分析了湖北某長(zhǎng)石礦石性質(zhì)，其屬于高含鐵量長(zhǎng)石礦。為了提高長(zhǎng)石的除鐵增白效果，試驗(yàn)采用磁選加混合酸酸洗工藝。試驗(yàn)表明，采用電磁除鐵器對(duì)長(zhǎng)石除鐵，其含鐵量從0.92%降到0.59%，白度從24.1%提升到38.4%，但未完全滿足工業(yè)應(yīng)用要求。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行酸洗除鐵，通過研究不同酸洗組合，發(fā)現(xiàn)三元混酸（HCl、 HNO3、 HF）除鐵效果最好。使用三元混酸，濃度V酸：V水=1：2，65℃水浴時(shí)，長(zhǎng)石含鐵量降低至0.25%，白度提升至53.6%，達(dá)到了陶瓷行業(yè)用長(zhǎng)石精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】長(zhǎng)石；磁選，酸洗；除鐵

中圖分類號(hào)： TD924 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）36-0185-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.078

Experimental study on comprehensive iron removal from a feldspar ore in Hubei

JIANG Liang YUAN Yong RAO Zong-wang ZHU Jun XU Zhi-fang YUAN Hang

（China Light Industry Ceramics Research Institute， Jingdezhen Jiangxi 333000， China）

【Abstract】The properties of a feldspar ore in Hubei Province are analyzed. It belongs to a feldspar ore with high iron content. In order to improve the iron removal and whitening effect of feldspar， magnetic separation plus mixed acid pickling process was used in the experiment. The test results show that the iron content of feldspar is reduced from 0.92% to 0.59% and the whiteness is increased from 24.1% to 38.4% by using electromagnetic iron remover， but it does not fully meet the requirements of industrial application. On this basis， iron removal by acid pickling was carried out. By studying different acid pickling combinations， it was found that ternary mixed acid （HCl， HNO 3， HF） had the best iron removal effect. When using ternary mixed acid， the concentration of V-acid： V-water = 1：2， 65 C water bath， the iron content of feldspar decreases to 0.25%， whiteness increases to 53.6%， which meets the quality standard of feldspar concentrate used in ceramic industry.

【Key words】Feldspar； Magnetic separation； Pickling； Iron removal

0 引言

長(zhǎng)石是陶瓷、玻璃、電子工業(yè)的常用原料[1-4]。目前，我國(guó)可直接開采利用的長(zhǎng)石精礦較少，大部分長(zhǎng)石礦石中均含有較多的鐵雜質(zhì)，不僅降低了長(zhǎng)石的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也影響了其在許多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。長(zhǎng)石礦石中的鐵主要以云母、鐵礦物、黃鐵礦、含鐵堿金屬硅酸鹽形式存在，使用鐵介質(zhì)磨礦過程中，也會(huì)帶入部分機(jī)械鐵。這些含鐵雜質(zhì)一般可以通過物理方法和化學(xué)方法進(jìn)行除出[5]。物理方法一般包括： 水洗方法、磁選方法、浮選方法、分級(jí)脫泥擦洗方法和超聲波方法；化學(xué)方法包括：?jiǎn)嗡崴峤?、混合酸酸浸絡(luò)合法等[6-7]。

針對(duì)貴溪某長(zhǎng)石含鐵礦物含量較高，試驗(yàn)采用磁選和混酸酸洗相結(jié)合的方法，通過分析礦石性質(zhì)進(jìn)行綜合除鐵試驗(yàn)研究，目標(biāo)是獲得高品級(jí)的陶瓷工業(yè)用長(zhǎng)石精礦，為該長(zhǎng)石的高附加值利用提供理論依據(jù)。

1 礦物性質(zhì)分析

試驗(yàn)所用貴溪某長(zhǎng)石外表呈灰白色，表面和裂隙包裹大量的雜質(zhì)礦相。對(duì)其進(jìn)行化學(xué)成分，分析結(jié)果該長(zhǎng)石礦樣主要雜質(zhì)為含鐵礦物，含鐵量達(dá)0.92%；而碳酸鹽礦物和含鈦礦物相對(duì)較低，因此影響該礦物白度的主要因素是鐵。經(jīng)白度儀檢測(cè)，長(zhǎng)石礦樣白度僅為24.1%。

通過對(duì)長(zhǎng)石礦樣進(jìn)行XRD射線衍射分析和顯微鏡觀察， 結(jié)果表明長(zhǎng)石礦物中主要礦物是鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石，白云母、石英，雜質(zhì)礦物主要是磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦以及一些鐵堿金屬硅酸鹽，此外還有少量的碳酸鹽礦物和含鈦礦物。

2 試驗(yàn)方法

2.1 電磁除鐵器除鐵

采用電磁除鐵器對(duì)長(zhǎng)石礦樣進(jìn)行物理除鐵。除鐵后對(duì)長(zhǎng)石進(jìn)行了化學(xué)常規(guī)分析和白度測(cè)試。結(jié)果表明電磁除鐵器對(duì)長(zhǎng)石有一定的除鐵作用，鐵含量從0.92%下降到0.59%，長(zhǎng)石白度也從24.1度提高到38.4度，但并未完全滿足工業(yè)應(yīng)用要求（Fe2O3<0.3%），因此在此基礎(chǔ)上，本次除鐵試驗(yàn)進(jìn)行了酸浸除鐵試驗(yàn)（化學(xué)除鐵）。

2.2 酸浸除鐵

此次試驗(yàn)采用三種常用酸：鹽酸、硝酸和氫氟酸，對(duì)這三種無機(jī)酸進(jìn)行7種組合，并保持每種類型的酸溶液中氫離子含量為2mol/L，混酸中各類型酸1：1配比；酸洗液固比1：2，使用65℃水浴加熱，反應(yīng)時(shí)間為24h；每組使用長(zhǎng)石礦80g。通過鄰啡啰啉法則測(cè)試酸長(zhǎng)石中鐵含量，得出酸液最佳組合。

2.3.1 不同類型酸溶液對(duì)長(zhǎng)石除鐵的影響

經(jīng)不同類型酸溶液處理后結(jié)果表明三元酸（HCl、HNO3、HF）組合去除率為52.6%；二元酸分別為32.2%（HCl、HNO3）、47.5%（HCl、HF）、33.9%（HNO3、 HF）；一元酸為42.4%（HCl）、23.7%（HNO3）、38.9%（HF）。試驗(yàn)表明單獨(dú)使用硝酸酸浸，鐵去除率最低；二元酸（HCl、 HF）去除率47.5%，僅次于三元混酸（HCl、HNO3、 HF）52.6%去除率。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，三元混酸（HCl、HNO3、HF）除鐵的效果最好。其中鹽酸具有較好的金屬溶解能力，對(duì)鐵離子有絡(luò)合性，因此單獨(dú)除鐵的效果較好；硝酸能與金屬元素發(fā)生氧化反應(yīng)生成可溶性鹽，但單獨(dú)使用時(shí)效果一般；氫氟酸對(duì)硅酸鹽、云母、長(zhǎng)石等都具有明顯的溶蝕作用，混合酸中加入氫氟酸可明顯提升除鐵效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，三種混酸酸洗可產(chǎn)生相互協(xié)同效應(yīng)，除鐵效果最好；因此采用三元混酸作為酸浸劑。

2.2.2 酸浸溫度對(duì)長(zhǎng)石除鐵效果的影響

試驗(yàn)中采用三元混合酸，混酸濃度為V酸：V水=1：2，酸浸時(shí)間為24h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著溫度的升高，F(xiàn)e2O3含量不斷降低，60℃時(shí)下降到0.29%，70℃、80℃、90℃、100℃時(shí)鐵去除率相近，結(jié)果表明，60℃時(shí)比40℃時(shí)鐵去除率提高了0.07%，而70℃時(shí)之后只比60℃時(shí)提高了0.01%。這是因?yàn)樵诜磻?yīng)初始階段，溫度的升高，激活了更多活化分子，加快了富鐵物質(zhì)的溶解速度，特別是樣礦中存在的可溶性的氧化礦物；但是溫度過高時(shí)，隨著反應(yīng)迅速進(jìn)行，樣礦表面產(chǎn)生難溶物附著在物料表面，浸出困難，導(dǎo)致除鐵效果降低，且酸洗溫度的高低對(duì)產(chǎn)物層有很大影響，高溫反應(yīng)更容易形成產(chǎn)物層[8]。由此可知，酸洗溫度的提升會(huì)明顯提高除鐵效果，但這種提升效果會(huì)隨溫度的增高趨于減弱，因此酸洗最佳溫度選擇為65℃。

2.2.3 酸浸濃度對(duì)除鐵效果的影響

試驗(yàn)中采用三元混合酸，稀釋至不同的濃度，65℃水浴酸洗，酸浸時(shí)間為24h。隨著酸濃度V酸：V水由1：4到1：1，鐵的含量在減少，除鐵效果明顯。對(duì)比酸濃度1：3到1：2時(shí)，除鐵效果增強(qiáng)很多，有較大提升，1：1到1：2除鐵的效果接近，1：1時(shí)除鐵效果最好。試驗(yàn)表明酸液濃度的增加會(huì)增強(qiáng)除鐵效果，激活更多的活化分子，提高除鐵效果；但濃度過高會(huì)加大反應(yīng)速度，迅速生產(chǎn)產(chǎn)物會(huì)限制反應(yīng)進(jìn)行，除鐵效果提升變緩。因此以濃度比為1：2時(shí)效果最佳。

由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，貴溪某長(zhǎng)石礦石經(jīng)永磁除鐵器預(yù)除鐵后，再采用三元混合酸酸洗 V酸：V水=1：2，65℃水浴，酸浸時(shí)間24h，最終精礦鐵量降低至0.25%，煅燒后長(zhǎng)石礦樣白度為53.6%，達(dá)到陶瓷行業(yè)用長(zhǎng)石精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[9]。

3 結(jié)論

（1）采用電磁除鐵器對(duì)貴溪某長(zhǎng)石礦石有一定的除鐵作用，其鐵含量從0.92%降到0.59%，白度從24.1%提升到38.4%，但未完全滿足工業(yè)應(yīng)用要求。

（2）通過不同類型酸溶液酸洗試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三元混酸（HCl、HNO3、 HF）除鐵效果最好，三種混酸使用可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，有利于提高除鐵效果。

（3）通過不同溫度酸洗試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)60℃比40℃鐵去除率提高了0.07%，而70℃之后只比60℃提高了0.01%。由此可知，酸洗溫度的提升會(huì)明顯提高除鐵效果，但這種提升會(huì)隨溫度的增高趨于平緩，因此酸洗最佳溫度選擇為65℃。

（4）通過研究酸浸濃度對(duì)除鐵效果的試驗(yàn)，結(jié)果表明酸液濃度的增大會(huì)明顯提升除鐵效果，但濃度過高除鐵效果提升變緩。因此以濃度比為1：2時(shí)效果最佳。

【參考文獻(xiàn)】

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