半風化長石類礦物原料的開采及精細加工

摘要: 本文通過對當地半風化長石類礦物原料的合理開采、精細加工及綜合治理生產實踐，針對礦物原料在陶瓷行業中的應用、加工工藝的選擇和生態環境治理方面，探索了礦物原料可持續發展的新思路。

關鍵詞: 半風化類長石 開采 精細加工 生態環境

1 前 言

我國陶瓷發展歷史悠久，而建筑衛生陶瓷工業在近二十年來發展更是迅速。隨著我國城市化進程的快速發展，陶瓷工業科技創新取得了長足進步。企業的生產規模和產品質量日益提高，對高品位礦物原料的需求量越來越大。許多優質原料幾近枯竭，而且價位高，產量少，遠遠滿足不了需求。因此，需對礦物原料精準定位，合理地分選出優級和次級原料，從礦山的勘探、開采、精細加工、生態環境等方面作系統性分析研究。推廣陶瓷原料的標準化生產，拓寬原材料的采購范圍。這是我國陶瓷產業由大變強的必由之路。本文就半風化長石類礦的開采加工等相關工藝進行了論述，提出普通原材料的應用新途徑。

2 原料的開采

2.1半風化長石礦山簡介

半風化長石礦山位于江西省九江市南約35km處，丘陵地區，屬亞熱帶氣候。礦山自2000年底開始挖掘，由于該礦呈半風化狀，鐵、鈦等雜質含量較多，其中還夾雜白云母、黑云母等。因此一直處于試采階段，俗稱瓷砂。原礦主要銷往礦區周邊200km范圍內的陶瓷企業作普通坯用原料使用，價格較低。

礦區地層呈單斜構造，地層產狀變化穩定，無大的斷層。礦山主要是長石類礦體，地表露頭零星，一般埋于地表下3m左右，礦體斷續延伸達1000m左右、寬約300m、深度約8~20m。局部塊狀長石呈線狀、脈狀產出。根據勘探工程報告，貯量約300~1000萬噸。礦物組份為：（1） 原生礦物以鉀長石、鈉長石、石英為主，白云母為次；（2） 次生礦物為高嶺土、水云母、絹云母等粘土礦物。該礦物得化學成分及其百分比為：SiO2 68.32%、Al2O3 18.39%、Fe2O3 0.73%、TiO2 0.13%、CaO 0.17%、MgO 0.23%、K2O 3.98%、Na2O4.23%、燒失量為 3.56%。原巖以斑狀結構為主，塊狀其次，次生巖石則是料狀、粉末狀、絮狀等結構。該礦體底板均為白云石、大理石，產狀與礦體一致。

2.2開采方式

礦山礦體開采寬度平均20m左右，開采標高約20m，礦體產狀坡度較陡，依據礦山自身特點（風化殘積、礦床及圍巖風化強度大），其物理力學性能差，且礦層延伸不大，不符合洞采、井采條件。基于綜合安全生產和經濟性考慮，選擇露天剝離開采方式，當高度大于15m以上時，分臺階式，并且臺階間保留10m左右平臺。

2.3開采程序及技術指標

根據開采方式的選擇及機械作業情況，首先將近路段的礦區范圍內表土3~5m剝離（前期已有部分礦體顯露）。并按80~100m的距離分片開采。當一片礦體采完后，立即進行廢土回填，恢復植被，并種上樹木，以防止大量的水土流失，之后再按同樣的方法往前推進。

采用機械作業，臺班產量約2000T，按平均年工作150個臺班計算，年產量約為30萬噸。貯量可供開發十年左右。除剝離表土外，其資源利用率約75%左右。

2.4開采區水土保持措施

由于礦區處于丘陵地帶，開采時對表面剝離，造成沙層裸露，為更好配合國家對生態環境治理要求，水土流失和開采的滑坡是礦山開采的常見危害。該礦區巖土層結構松散、空隙大，雨水大時流失嚴重，礦山開采使地形坡度加大，并對原巖石結構進一步破壞。因此，在開采的同時，應做好水土保持。其具體措施為：在近坡角設抗滑樁，在廢料場、半成品堆積場外圍設礦壩護欄或閘山溝，同時回填降低地形坡度。

3 半風化長石礦物的加工工藝與應用

半風化長石礦物主要由鈉長石、鉀長石、高嶺土、白云母、石英等組成。鉀、鈉長石是陶瓷工業中坯釉的主要組份之一，燒成前它作為瘠性原料，燒結時作為熔劑降低燒成溫度。此外，長石玻璃體的生成還能提高坯體、釉料的透光率。實踐表明，礦物原料在陶瓷行業應用中的有害成份是：鐵、鈦及其它重金屬氧化物，它們會影響產品發色，云母類礦物會影響產品成形。因此科學地制訂出切實可行的加工工藝，在原礦中剔除云母類、鐵、鈦以及其它重金屬氧化物，以提高產品的附加值和適應范圍。針對該礦的化學成份、礦物組份特點，綜合采用浮選和高梯度磁選兩種工藝相結合。

3.1工藝流程

半風化長石礦物的加工工藝流程如圖1所示。

該礦呈半風化狀，部分大石塊，約占35%左右，另外云母片夾生，大部分呈粒狀和粉末狀。根據除鐵及浮選工藝要求，應提高雜質的分散度。故采取破碎、細碎及球磨工藝，將原礦由塊狀加工成200目級的漿料。之后，采用浮選工藝在高壓水旋流的作用下，利用云母礦物比重輕的特點去除云母片；再采用重力篩分工藝，利用重力作用，將含鐵、鈦及其它重金屬氧化物雜質分離；然后，漿料通過永磁除鐵設備，特別是高梯度磁選機，可進一步將一些弱磁性的雜質吸附出來。此時的漿料含水率較高，根據水分的多少，采用沉淀、壓濾等方式分級脫水至20%左右沉積塊狀，最后烘干打粉包裝。

3.2產品的應用

通過一系列的精細加工，原料的各方面指標有所提高，其鐵、鈦氧化物含量同比降低67.45%，燒結白度提高了20度，見表1所示。應用范圍由普通墻地磚坯料（由于云母片較多，配方用量較少），到高檔拋光磚和日用陶瓷釉料，其產品售價由20元/噸左右上升為200元/噸左右，去除損耗和加工成本，其利潤有較大幅度的提高。

4 環保治理和回收措施

為加強環境保護和廢料的回收利用，減少三廢的排放，在加工過程中可采取以下幾種措施：

（1） 浮選工藝中，產生大量的富含細顆粒水，經大型的三級循環沉淀，并由渣漿泵抽至壓濾回收。其固化后的尾砂可用于普通墻地磚坯料，沉淀后清水循環使用，無廢水排出；

（2） 在加工工藝中，為減少噪音，整個生產過程在標準鋼結構廠房內，全部采用流水線作業，減少勞動強度；

（3） 工藝流程全部采用物理方法分離雜質，不產生化學污染；

（4） 整個研磨過程均采用噴霧除塵和濕研磨方式，室內產生的灰塵量較少。

5 結論

對半風化長石礦物的加工利用，從工藝方法和經濟效益方面均是可行的，提高了產品的附加值。拓寬了陶瓷原礦利用范圍，由追求單一的高品質原礦，發展到利用當地的普通礦產資源。該工藝為陶瓷工業生產可持續發展的原料需求提供一個新的思路和方法。

參考文獻

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