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鉀長石選礦除鐵技術研究進展 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2015-02-10 10:21:15 瀏覽次數: |
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1 概述
(中國粉體技術網/班建偉)我國鉀長石礦資源豐富,廣泛應用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、電瓷、研磨材料等工業部門及生產鉀肥。但目前主要還是應用于玻璃和陶器工業,兩者合計占總用量的80%~90%。近些年來,國內對鉀長石特別是高品質礦的需求呈迅猛增長的態勢,與此同時,我國鉀長石礦存在著富礦少、貧礦多的局面,直接導致我國中低檔陶瓷、玻璃產能過剩,而高檔衛生陶瓷、絕緣陶瓷、高檔玻璃嚴重缺乏,需依賴進口的局面。因此,加強鉀長石礦石選礦提純技術研究, 合理開發和利用中低品位鉀長石礦,實現鉀長石礦資源的可持續發展, 對于保障我國玻璃、陶瓷等行業生產及國民經濟的健康發展意義重大。
鉀長石是長石礦物的一種,是含鉀的架狀結構硅酸鹽,為KAlSi3O8的三個同質多相變體透長石、正長石和微斜長石的總稱,理論化學組成K2O 16.9%、SiO2 64.7%、Al2O3 18.4%,密度2.56~2.58g /cm3,莫氏硬度6~6.5,熔點1 200~1 400℃。
在架狀硅酸鹽晶體中,鋁離子置換了一定數量的硅離子,為了保持結構的電中性,當鋁離子取代硅離子時,必然伴隨有陽離子如鉀離子進入結構中。鉀長石中鋁和硅均與氧組成四面體配位,[AlO4]與[SiO4]的大小相近,可以相互替換,這種替換關系,隨著結晶溫度不同而有所不同。
由于長石結構中引進K+ 、Na+等堿金屬離子,這些金屬離子與O2-之間的離子鍵鍵強低,聯結力弱,易在水中解離,使礦物表面留有荷負電的晶格,同時由于Al-O 鍵比Si-O 鍵鍵強低,破碎時Al-O 鍵更易于斷裂,使長石表面暴露大量Al3+化學活性區。這些差異導致石英與長石的可浮性略有不同,為石英與長石的浮選分離提供了依據。
2 選礦技術研究進展
目前鉀長石的選別主要集中在原礦直接除鐵以及石英—長石的分離兩個方面,針對不同類型的長石,國內普遍采用的選礦加工方法為①偉晶巖長石:破碎—分級;②風化花崗巖長石:破碎—磨礦—浮選(除鐵、云母)—浮選(長石、石英分離);③細晶巖長石:破碎—磨礦—篩分—磁選。
2.1 除鐵工藝研究進展
我國直接可以利用的低鐵鉀長石礦資源并不多,而含鐵量高、需進行除鐵才能利用的鉀長石礦居多,尤其在我國分布十分廣闊的花崗巖地區,其表面風化后所形成的風化偉晶花崗巖,是一種很豐富的長石資源,但由于這種類型的長石礦中含云母和其他一些鐵質礦物,致使其含鐵量很高,需經除鐵工藝處理后,才能得到合格的精礦。長期研究發現,長石礦物中賦存的主要含鐵礦物雜質有褐鐵礦、赤鐵礦、云母、石榴子石、鈦鐵礦等,由于這些雜質在物理性質、化學組成、結構構造等方面的不同,因此去除方法也不同。
2.1.1 洗礦除鐵
洗礦適用于產自風化花崗巖或長石質砂礦的長石,主要是去除粘土、細泥和云母等含鐵雜質,這樣一方面降低長石礦中Fe2O3含量,另一方面可以相對提高長石礦中鉀、鈉含量。洗礦一般采用振動篩或洗礦槽,它是利用粘土、細泥、云母等粒度細小或沉降速度慢的特點,在水流作用下易與粗粒長石分開。目前該方法在許多長石礦除雜中都有應用。
2.1.2 磁選除鐵
由于長石中的鐵礦物、云母和石榴子石等都具有一定的磁性,因此在外加磁場的作用下可與長石分離。一般地,長石中的鐵礦物、云母等磁性較弱,只有采用強磁選設備才能獲得較好的分選效果。目前,國內用于長石除雜的磁選設備主要有永磁輥式強磁選機、永磁筒式中強磁場磁選機、濕式平環強磁選機和高梯度強磁選機等。
林海清采用脈動高梯度磁選技術對安徽省明光市長石礦進行了磁選除鐵試驗。該長石為風化偉晶二長斑巖礦,首先經洗礦篩出大部分石英后,應用脈動高梯度磁選機脫除云母、角閃石等弱磁性含鐵礦物,當原料含Fe2O3為1.45%時,獲得長石精礦含Fe2O3為0.26%,除鐵率在84%以上,長石回收率達86.9%。
周岳遠等研制的CRIMM系列永磁輥式強磁選機先后在安徽明光長石礦、四川樂山長石礦和山東威海長石礦中應用。應用結果表明,在原礦粒度為-120目,含鐵0.5%~0.8%時,采用該設備可得到含鐵0.15%~0.3%的長石產品,除鐵效果明顯。在長石礦除鐵提純生產應用中,以CRIMM 稀土永磁輥式強磁選機作為磁選主體設備的干法生產工藝流程生產高檔玻陶原料與濕式電磁強磁選相比,產品技術指標相同,但經濟效益明顯占優,是一種推廣應用前景很好的高效節能型新設備。
濕式平環強磁選機是國內外礦山應用最為廣泛的電磁強磁選設備,其背景磁感應強度為1.2~1.7T。長沙礦冶研究院采用Shp濕式強磁選機對四川德昌—1mm長石礦進行除雜研究,試驗結果表明,在原礦含鐵0.5%時,經過1次磁選可得到含鐵0.2%以下的長石產品。該設備的優點是入選粒級較寬,設備處理能力較大。
陳國安采用“錘式破碎—擺式粉磨—干式強磁選”工藝對丹鳳縣堿長石礦進行了除鐵研究,在原礦含Fe2O3為0.24%的情況下,可獲得含Fe2O30.05%的精礦產品,產品達到了出口標準和彩色玻殼質量標準。該工藝流程簡單,易管理,生產量大,生產成本低。
李小靜分析了江西某地鉀長石礦尾礦性質,采用磁選工藝對該礦進行了詳細的研究,通過采用粗顆粒干式磁選拋尾—陶瓷球磨礦—永磁高梯度磁選—電磁高梯度磁選工藝流程除鐵,磁選精礦Fe2O3含量由原礦的1.06%降低到0.075%,獲得高檔鉀長石粉產品,除鐵效果非常明顯。
2.1.3 聯合工藝除鐵方法
李靜玲等報道了馬鞍山林里鉀長石礦除鐵技術,由于該礦中鐵氧化物與長石礦物共生密切, 部分鐵氧化物與鉀長石在成礦過程中形成玻璃熔體, 使得該礦除鐵極為困難,該研究采用浮選—硫酸酸浸方法,Fe2O3含量即可降至0.112%左右, 符合市場對該產品術指標中要求。整個工藝流程操作簡單、易控制, 設備投資小, 而且酸浸的溶液可循環使用, 清洗稀酸可考慮采用中和法清除其對周圍環境的影響。
王婷對河南某鉀長石礦研究了鉀長石經重選、磁選后,利用Jc-c0P鐵活化劑、增浸劑在堿性條件下分離鉀長石中浸染型鐵,可使鉀長石中Fe2O3含量從4.05%降低至0.l%~0.2%范圍,鉀長石由淡紅變為純自然色,達到鉀長石優質標準。采用化學方法分離長石中的鐵,工藝流程先進,設備簡單,具有投資小、見效快的優點。堿性洗滌液及含鐵廢水經凈化處理后可循環利用。與其他工藝相比,本法生產成本低,競爭力強,經濟效益顯著。
孫德四等采用硫酸作為浸出劑,通過單因素條件試驗與正交試驗,對河南洛陽嵩縣金都礦業公司的鉀長石粉進行了硫酸酸浸除鐵試驗。試驗結果表明,在硫酸體積分數40%、溫度94℃、酸浸時間為210min的優化條件下,鉀長石粉鐵的浸出率為93.2%,除鐵效果顯著。
郭保萬等對高鐵鉀長石礦進行了試驗研究,通過對磁選、浮選及其聯合工藝流程的研究,查明了不同工藝流程除鐵的效果。最終確定采用磁選—浮選聯合工藝流程,在原礦Fe2O32.79%情況下,得到精礦產率56.35%、鐵品位0.25%、除鐵率94.96%的較好選別指標。
龐玉榮等分析了某長石礦的主要礦物成分,通過試驗,首先采用陰離子、陽離子混合捕收劑反浮選工藝除去細粒的含鐵礦物,然后采用強磁選工藝除去粗粒的鐵礦物和黑云母,制定的反浮選—強磁選聯合工藝流程,在原礦Fe2O3含量為2.49%情況下,可獲得K2O +Na2O 含量為13.92%、Fe2O3含量為0.20%的品質較高的鉀長石精礦。
綜上所述,今后對于鉀長石礦的合理開發利用,重點應放在如下幾個方面:①磁選除鐵方面應加強高場強、處理量大、永磁磁選設備的研究;②加強無氟弱酸工藝的工業化應用研究;③加強浮選除鐵工藝的研究工作;④進行長石—石英分離新型高效組合捕收劑、特效抑制劑及其作用機理的研究,以實現在弱酸或中性條件下,石英—長石高效分離研究;⑤鉀長石礦差異化利用方案的研究。
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