1、前言
花崗巖是火成巖的一種,在地殼上分布廣泛,是巖漿在地殼深處逐漸冷卻凝結成的結晶巖體,主要成分是石英、長石和云母。一般呈黃色、肉紅~粉紅色,也有灰白色的,因質地堅硬,色澤美麗,主要用作建筑石材。根據花崗巖中富含長石和石英的特點,本文探討選礦分離工藝,將石英和長石從中提取出來,應用于玻璃、陶瓷領域,使其具有一種新的工業價值,鑒于花崗巖資源分布的廣泛性,將極大的降低傳統建材行業對石英長石礦山資源的依賴程度,具有重要的科技意義和社會意義。
本文以國內某地一種典型的花崗巖礦為例,通過試驗,最終得到石英和長石產品的質量如下:
石英:產率γ=24.79%, SiO2=99.33%,Al2O3=0.17%,Fe2O3=0.018%; 長石:產率γ=48.49%, K2O +Na2O =12.55%;Fe2O3 =0.28%;Al2O3 =18.42% 石英達到優質浮法汽車玻璃及超白器皿玻璃用硅質原料的質量要求,長石達到玻璃、陶瓷等行業的要求。
2、試驗樣品
試驗用原礦為國內某地花崗巖礦,有一定程度的風化,似斑狀產出。肉眼觀察可見肉紅色鉀長石與灰白色石英及少量黑色云母伴生,表面及縫隙處有部分泥質及膠結物,外觀呈褐紅黑色。主要礦物成分為石英礦物(含量30%~40%),長石(含量55%~60%),黑云母(含量1%~2%),其它雜質礦物約占1%~5%。 原礦多元素化學分析結果見表1。
化學分析結果表明,原礦用作石英礦,SiO2含量偏低,其它雜質偏多;用作長石礦,Al2O3、K2O、Na2O含量偏低,Fe2O3含量偏高。如不經過選礦處理,無法得到工業運用。
3、選礦試驗研究
針對原礦的性質,結合試驗的目標,確定試驗工藝流程圖見圖一。
3.1“破碎—篩分—分級”試驗
主要目的在于控制產物的粒級符合使用要求,采用三段一閉路流程進行粉碎,并通過蚌埠玻璃設計院研發的水力分級設備控制試樣中的過粉碎粒級含量,最后得到的試樣粒級分布為:+0.71mm =0;-0.71+0.1mm =99.03%;-0.1mm=0.97%,滿足玻璃、陶瓷原料對粒度控制的要求。
3.2磁選試驗
原礦Fe2O3含量高達1.46%,磁性礦物主要為褐鐵礦、赤鐵礦、(黑)云母等伴生弱磁性礦物,還有破碎過程中帶入的機械鐵。磁選試驗條件及結果見表2。
表2 磁選實驗條件及結果
試樣經過兩次磁選后Fe2O3含量降至0.22%。磁選作業降鐵效果非常明顯。
3.3浮選試驗
浮選是利用石英和長石、云母類礦物在不同環境中的ξ電位的差異,借助表面活性劑有選擇性地吸附在長石、云母類礦物表面,使該類礦物表面產生疏水性并與氣泡粘附上浮,從而實現二者的分離。
3.3.1粗(?。┻x
在長石和石英的粗(浮)選分離中,先將長石從礦物中提取出來,然后再對石英進行精選,粗(?。┻x試驗條件及結果見表3。
試驗結果表明,當浮選藥劑用量為4.0kg/t時,浮出的長石中Al2O3、K2O、 Na2O含量都達到一個較好的水平,但石英產品中Fe2O3含量偏高,需要進一步提純。
3.3.2石英精(?。┻x提純試驗
石英精(?。┻x采用混合捕收劑,試驗條件及結果見表4。
試驗結果表明:隨用藥量的增加,石英產率下降,Fe2O3含量也有顯著下降。當采用編號5所示試驗條件時,浮選作業產率及浮選精砂中Fe2O3含量達到一個穩定的水平,再增加藥劑用量,效果已不明顯。
4、結語
1)對國內某種典型的花崗巖礦采用“破碎—篩分—分級—磁選—浮選—浮選”的選礦工藝,分離提純得到石英和長石,其中石英產率γ=24.79%,SiO2=99.33%,Al2O3=0.17%,Fe2O3=0.018%;長石產率γ=48.49%,K2O=8.35%,Na2O =4.20%,Fe2O3 =0.28%,Al2O3 =18.42%。滿足優質玻璃和高級陶瓷原料的要求,可望在上述行業得到廣泛使用。
2)本研究開發了花崗巖礦物的一種新工業用途,可望降低傳統建材行業對石英長石礦山資源的依賴程度,尤其適用花崗巖板材行業碎礦的綜合利用。
作者:楊明星 (蚌埠玻璃工業設計研究院 安徽蚌埠 233018)
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