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粒花崗巖兩種。中粗粒花崗巖呈淺灰—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.