沉積巖型鉀長石除鐵工藝試驗研究

王 晟，向廣軍，王 霞

（中材地質工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

【試驗研究】

沉積巖型鉀長石除鐵工藝試驗研究

王 晟，向廣軍，王 霞

（中材地質工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

通過分析鉀長石原礦性質并結合生產實踐，針對沉積巖型鉀長石礦確定了以“脫泥—濕式高梯度強磁選—浮選”為核心的工藝流程。原礦經選別后可獲得綜合產率為72.66%的鉀長石精礦，Fe2O3含量從0.32%降至0.088%。除鐵效果明顯，工藝指標穩定。

沉積巖；鉀長石；選礦；除鐵

鉀長石作為一種富含鉀的硅酸鹽礦物，被廣泛地應用于玻璃和陶瓷等工業領域。我國鉀長石儲量大，沉積巖是主要來源之一。沉積巖型鉀長石礦物組成粒度細、基質和膠結物較多。受成礦條件影響常含有云母類、綠泥石等含鐵量較高的碎屑，給鉀長石的應用造成了困難。大多數礦石必須經過除鐵方能滿足高級工業生產需求，因此鉀長石的選礦提純尤為重要。

1 原礦性質

1.1 巖礦鑒定

經巖礦鑒定得知該沉積巖型鉀長石為細粒、砂狀結構、次生加大邊構造，由碎屑和膠結物共同組成。主要礦物為長石和石英，其余礦物有粘土和云母，還有少量電氣石、鋯石、鐵質、綠泥石等。

1.2 XRD分析

X-射線衍射結果表明其主要礦物為長石和石英，有少量云母，偶見高嶺石峰。

1.3 原礦化學分析

原礦化學分析結果見下表。

原礦化學分析結果(%)

由上表可知：原礦K2O含量相對Na2O較高，屬于鉀長石。有害元素Fe2O3含量高達0.32%，影響其在玻璃、陶瓷行業中的應用，必須采取有效方法降低Fe2O3含量。

1.4 原礦篩析

原礦各粒級產率與Fe2O3分布率見圖1。

圖1 原礦各粒級產率與Fe2O3分布率

由圖1可知：原礦各粒級產率和Fe2O3分布變化規律基本一致。從-0.030mm開始Fe2O3分布率超出產率，在-0.020mm粒級中出現大幅增加。此時-0.020mm粒級的Fe2O3分布率之和高達31.75%，而產率僅為5.32%。

1.5 原礦性質小結

分析以上結果可知：該沉積巖型鉀長石礦屬于細粒砂巖，原礦含鐵物質在微細粒級富集的趨勢十分明顯，通過脫泥可顯著降低入選物料的Fe2O3含量。由此確定在磨礦后除去-0.020mm泥。脫泥后礦石中的鐵質等磁性物可通過磁選有效去除，殘余的粘土、云母則可以通過浮選有效去除。

2 試驗部分

2.1 試驗藥劑

pH值調整劑：含量98%的H2SO4(優級純)；捕收劑：DKY211。

2.2 磨礦細度試驗

本試驗用磨礦時間反映磨礦細度。為兼顧玻璃工業對原料的粒度要求，在磨礦后脫去+0.45mm粗顆粒。該部分可返回磨機再磨，然后脫泥除去-0.020mm部分。

本次試驗所采用的磨礦濃度和鋼棒配比均為經驗值。濕式弱磁選場強定為0.4T，濕式高梯度強磁選場強為1.0T。磨礦時間分別為4、5、6、7min。試驗流程見圖2，試驗結果分別見圖3、圖4。

圖2 磨礦細度—磁選試驗流程

圖3 磁選精礦產率隨磨礦時間變化關系

圖4 磁選精礦鐵含量和回收率隨磨礦時間變化關系

由圖3、圖4可知：當磨礦時間接近6min時，磁選精礦產率達到最大值并趨于穩定；在6min之后磁選精礦的Fe2O3含量和回收率基本不再變化。由此選擇磨礦時間為6min。此時磁選精礦產率為73.54%、Fe2O3含量為0.14%。

2.3 磁場強度試驗

本試驗考察磁選產品含鐵量隨磁場強度變化關系，見圖5。磁場強度條件為0.8、1.0、1.3T。

圖5 磁選精礦鐵含量與回收率隨磁場強度變化關系

目前工業中應用的高梯度磁選機的磁場強度最高可以達到1.3T。由圖5可以得知：隨著磁場強度的增加，磁選精礦Fe2O3的含量和回收率不斷下降。為保證磁選效果，磁場強度選擇1.3T較為合適。此時磁選精礦產率為73.08%、Fe2O3含量為0.13%。

2.4 磁選流程試驗

通過前面的條件試驗，確定了磨礦時間為6min、濕式高梯度強磁選場強為1.3T。在此基礎上，增加濕式高梯度強磁選作業段數，以考察磁選的降鐵效果。試驗流程見圖6，試驗結果見圖7。

圖6 磁選段數流程

圖7 磁選精礦鐵含量與回收率隨作業段數變化關系

由圖7可知：磁選精礦Fe2O3含量與回收率隨磁選段數的增加快速降低并趨于穩定，其中第三段作業后已無明顯變化。所以濕式高梯度強磁選作業段數選擇兩段較為合適。此時磁選精礦產率為71.16%、Fe2O3含量為0.12%。由此亦可看出，單一磁選無法取得較好指標。

2.5 浮選工藝試驗

試驗內容包括pH值條件試驗、捕收劑用量條件試驗、流程試驗。其中下文所述入選礦樣如無特殊說明均指的是經過磁選工藝處理后的磁選精礦。

2.5.1 pH值試驗

固定條件： DKY211用量為0.25kg/t；可變條件：pH值分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0。試驗流程見圖8，試驗結果見圖9。

圖8 浮選條件試驗流程

圖9 浮選精礦鐵含量與回收率隨pH值變化關系

由圖9可知：pH值=3時降鐵效果最好。確定pH值為3。此時浮選精礦作業產率為94.94%、Fe2O3含量為0.096%。

2.5.2 捕收劑用量試驗

固定條件：pH值=3.0；可變條件：DKY211用量，分別為0.15、0.25、0.35、0.45、0.55kg/t。試驗流程見圖8，試驗結果見圖10。

由圖10可知：當捕收劑用量達到0.35kg/t時降鐵效果最好。確定捕收劑用量為0.35kg/t。此時浮選精礦作業產率為94.02%、Fe2O3含量為0.095%。2.5.3 浮選流程試驗

圖10 浮選精礦鐵含量與回收率隨捕收劑用量變化關系

由以上條件試驗確定了最佳浮選條件為pH值=3，捕收劑用量為0.35kg/t。在此基礎上增加精選段數，考查浮選階段降鐵效果。試驗流程見圖11，試驗結果見圖12。

圖11 浮選段數流程

圖12 浮選精礦鐵含量與回收率隨浮選段數變化關系

由圖12可知：隨著浮選精選次數的增加，浮選精礦的Fe2O3含量與回收率迅速降低并趨于穩定。第二段精選作業指標與第一段差別較小，再次精選作業意義不大。由此確定浮選流程為一段粗選，一段精選。此時浮選精礦作業產率為91.57%、Fe2O3含量為0.086%。

2.6 最佳工藝流程

通過上述最佳試驗條件，將+0.45mm粗顆粒返回磨機再磨最終可獲得產率為72.66%，Fe2O3含量為0.088%的鉀長石精礦，精礦中63.21%的粒度在0.074mm以上，這部分產品可以用于玻璃行業。而各種尾礦和礦泥的Fe2O3含量偏高，回收意義不大。由此推薦的最佳工藝流程為：閉路磨礦—脫泥—濕式弱磁選—濕式高梯度強磁選—浮選。推薦的最佳工藝流程見圖13。

Research of Sedimentary-potash Feldspar Purification Process

WANG Sheng, XIANG Guang-jun, WANG Xia
(SINOMA Geological Engineering Exploration Academic Co., Ltd., Beijing 100102, China)

The research of potash feldspar in this article is one kind of sedimentary rock. Combine experience and practice with analyze by modem test way on this ore, we confirm a core-process: desliming-wet HIMS-flotation. Under this solution, the productivity of concentrate could up to 72.66%, Fe2O3with high range reduced, from 0.32% to 0.088%.

sedimentary rock; potash feldspar; mineral process; deironing

TD973.5

A

1007-9386(2014)01-0023-03