河南方城花崗巖型長石礦選礦提純技術優化

郝小非，張成強，胡宏杰

（1.中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所,鄭州 450006；2.國家非金屬礦資源綜合利用工程技術研究中心，鄭州 450006）

1 前言

長石是一種重要的工業礦物，由于熔點在1100～1300℃之間，并具有較好的化學穩定性，以及在與石英及硅酸鹽共熔時有助熔作用等特點，因此被廣泛用作制造玻璃和陶瓷坯釉的助熔劑。在玻璃工業中，長石的用量約占其消費總量的50%～60%；在陶瓷工業中，長石的用量約占其消費總量的30%[1]。而河南方城某礦山的長石礦類型為斑狀二長花崗巖和中粗?；◢弾r兩種。中粗?；◢弾r呈淺灰—淡肉紅色，粗粒結構，塊狀構造。斑狀二長花崗巖呈淡肉紅色，主要由鉀長石斑晶（15%）、，鉀長石（25%）、斜長石（28%）和石英（25%）基質組成；次要礦物主要是黑云母（2%）和白云母（＜1%）；微量礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鋯石、褐簾石、磷灰石；次生礦物主要為絹云母（3%）、綠簾石（＜1%）、綠泥石（＜1%）。該礦石為斑狀結構，基質半自形粒狀，交代蠕蟲、交代凈邊結構，塊狀構造，其工藝礦物學光學顯微結構如圖1～圖4所示。原礦的化學成份及含量分析如表1所示。由于原礦中含有云母、褐鐵礦、磁鐵礦類雜質，該類雜質嚴重影響礦石的燒成白度，必須除去才能應用于陶瓷與玻璃原料。根據市場調研，此類礦石重點研究方向是提高產品白度。根據前期探索試驗，提高白度的有效方法是降低產品中的Fe2O3含量，礦石產品白度與Fe2O3含量關系如圖5所示。目前降低產品中的Fe2O3含量的有效選礦手段有磁選、浮選或磁浮聯合的方法。由于浮選方法需要調節pH值，加入捕收劑，勢必影響環境。因而,磁選方法為較理想的選擇。

表1 原礦的化學成份及含量/wt/%

圖1 薄片斜長石（正交偏光）

圖2 薄片微斜長石（正交偏光）

圖3 薄片黑云母（正交偏光）

圖4 薄片磁鐵礦（正交偏光）

2 試驗內容

2.1 試驗儀器與設備

本試驗所采用的設備為鄂式破碎機（PEX-100×125）、輥式破碎篩分機（XPS-250×150）、快速瓷襯研磨機（HYB-500）、多用真空過濾機（XTLZ-260×200）、高梯度磁選機（Slon-100）、恒溫鼓風干燥箱（GF-9240A）；壓片機（32T）；硅碳棒實驗電爐（SX2-6-13）。

圖5 礦石產品白度與Fe2O3含量的關系

2.2 原礦粒徑性能分析

原礦取自河南方城，將其塊狀和碎石狀混合均勻一次達20 kg，并將原礦經破碎篩分-2 mm進行分級，其篩分分級如表2所示。

由表2可知，礦石經過破碎，細粒級別氧化鐵含量較高，粒度越細氧化鐵含量越高。由于該部分產率較低，可以考慮脫泥工藝。同時，較細粒級別產品中鉀鈉長石含量較高，說明長石比石英較易破碎。

2.3 試驗工藝流程

本試驗的工藝流程如圖6所示。

圖6 低品位鉀長石礦磁選除鐵流程示意圖

2.4 影響河南方城花崗巖型長石礦選礦提純技術的條件

2.4.1 脫泥粒度

在保持磨礦細度-0.074 mm占50%、磨礦濃度50%、強磁磁場強度13000 Gs條件不變情況下，選擇不同的脫泥粒度進行試驗，分析其對河南方城花崗巖型長石礦選礦提純技術的影響。試驗結果如表3所示。

表2-2 mm原礦粒度篩析結果

表3 不同脫泥粒度條件試驗結果

從表3中可以看出，當脫泥粒度為0.038 mm時，較適宜產品選礦。

2.4.2 磨礦細度

在保持脫泥粒度為0.038 mm、磨礦濃度為60%、磁場強度為13000 Gs條件不變情況下，選擇不同的磨礦細度進行試驗，分析其對河南方城花崗巖型長石礦選礦提純技術的影響。試驗結果如表4所示。

表4 不同磨礦細度試驗結果

從表4中可以看出，在綜合考慮產率和氧化鐵含量的前提下，不同的磨礦細度對試驗的影響很大，當磨礦細度較細時，磁選雜質夾雜嚴重；當磨礦粒度較粗時，雜質礦物和主礦石未充分解理，氧化鐵無法降下。故而必須選擇合適的磨礦細度，使其雜質礦物充分解理。當磨礦細度在-0.074 mm占50%時，較適宜產品選礦。

2.4.3 磨礦濃度

在保持脫泥粒度為0.038 mm、磨礦細度-0.074mm占50%、磁場強度為13000 Gs條件不變情況下，選擇不同的磨礦濃度進行試驗，分析其對河南方城花崗巖型長石礦選礦提純技術的影響。試驗結果如表5所示。

表5 不同磨礦濃度試驗結果

從表5中可以看出，在綜合考慮產率和氧化鐵含量的前提下，磨礦濃度對礦石解理影響較大。當磨礦濃度為60%時，可獲得較好的試驗效果。

2.4.4 磁選條件

在保持脫泥粒度為-0.038 mm、磨礦細度為-0.074 mm占50%條件下，進行磁場強度條件試驗，分析其對河南方城花崗巖型長石礦選礦提純技術的影響。試驗結果如表6所示。

從表6中可以看出，在磁場強度大于12000 Gs之后，除鐵效果基本一樣，而且隨著磁場強度增加，耗電成本增大。因此，當磁場強度為12000 Gs時，試驗效果較佳。

表6 不同磁場強度磁選試驗結果

表7 產品成份及含量分析（%）

2.5 優化試驗結果分析

選擇優化條件進行進一步的試驗分析，其優化試驗流程如圖7所示。

圖7 優化試驗工藝流程示意圖

通過進一步的優化試驗，其所得河南方城花崗巖型長石礦的外觀及產品白度如圖8所示。產品化學成份及含量如表7所示。

圖8 最終產品的外觀圖

從圖8中可以看出，精礦顏色較白、組成較純。燒成小餅后表面無黑點、白度好。經測試，其白度為62。

3 結論

（1）河南方城花崗巖型長石礦為風化花崗巖型，主要類型為斑狀二長花崗巖和中粗粒花崗巖；主要礦物為斜長石、微斜長石；雜質礦物主要為磁鐵礦、黑云母。

（2）原礦破碎后，粗級別精礦Fe2O3含量低，細粒級Fe2O3含量較高。即粒度越細，Fe2O3含量越高。

（3）長石比石英較易磨，細粒級中鉀鈉品位較高。

（4）河南方城花崗巖型長石礦選礦提純技術的最佳試驗條件為：脫泥粒度為0.038 mm、磨礦細度為-0.074 mm并占50%、磨礦濃度為60%、磁選強度為12000 Gs。在此條件下，原礦Fe2O3的含量為0.62%、TiO2的含量為0.055%。經加工后產品Fe2O3的含量為0.12%、TiO2的含量為0.015%，產品白度為62。

[1]董偉霞，顧辛勇，包啟富.長石礦物及其應用[M].北京：化學工業出版社，2010：15-59.