河南方城花崗巖型長(zhǎng)石礦選礦提純技術(shù)優(yōu)化

郝小非，張成強(qiáng)，胡宏杰

（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所,鄭州 450006；2.國(guó)家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，鄭州 450006）

1 前言

長(zhǎng)石是一種重要的工業(yè)礦物，由于熔點(diǎn)在1100～1300℃之間，并具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，以及在與石英及硅酸鹽共熔時(shí)有助熔作用等特點(diǎn)，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(yè)中，長(zhǎng)石的用量約占其消費(fèi)總量的50%～60%；在陶瓷工業(yè)中，長(zhǎng)石的用量約占其消費(fèi)總量的30%[1]。而河南方城某礦山的長(zhǎng)石礦類型為斑狀二長(zhǎng)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(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑狀二長(zhǎng)花崗巖呈淡肉紅色，主要由鉀長(zhǎng)石斑晶（15%）、，鉀長(zhǎng)石（25%）、斜長(zhǎng)石（28%）和石英（25%）基質(zhì)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(jié)構(gòu)，基質(zhì)半自形粒狀，交代蠕蟲、交代凈邊結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，其工藝礦物學(xué)光學(xué)顯微結(jié)構(gòu)如圖1～圖4所示。原礦的化學(xué)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(zhì)，該類雜質(zhì)嚴(yán)重影響礦石的燒成白度，必須除去才能應(yīng)用于陶瓷與玻璃原料。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，此類礦石重點(diǎn)研究方向是提高產(chǎn)品白度。根據(jù)前期探索試驗(yàn)，提高白度的有效方法是降低產(chǎn)品中的Fe2O3含量，礦石產(chǎn)品白度與Fe2O3含量關(guān)系如圖5所示。目前降低產(chǎn)品中的Fe2O3含量的有效選礦手段有磁選、浮選或磁浮聯(lián)合的方法。由于浮選方法需要調(diào)節(jié)pH值，加入捕收劑，勢(shì)必影響環(huán)境。因而,磁選方法為較理想的選擇。

表1 原礦的化學(xué)成份及含量/wt/%

圖1 薄片斜長(zhǎng)石（正交偏光）

圖2 薄片微斜長(zhǎng)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(yàn)內(nèi)容

2.1 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

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

圖5 礦石產(chǎn)品白度與Fe2O3含量的關(guān)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(dá)20 kg，并將原礦經(jīng)破碎篩分-2 mm進(jìn)行分級(jí)，其篩分分級(jí)如表2所示。

由表2可知，礦石經(jīng)過破碎，細(xì)粒級(jí)別氧化鐵含量較高，粒度越細(xì)氧化鐵含量越高。由于該部分產(chǎn)率較低，可以考慮脫泥工藝。同時(shí)，較細(xì)粒級(jí)別產(chǎn)品中鉀鈉長(zhǎng)石含量較高，說明長(zhǎng)石比石英較易破碎。

2.3 試驗(yàn)工藝流程

本試驗(yàn)的工藝流程如圖6所示。

圖6 低品位鉀長(zhǎng)石礦磁選除鐵流程示意圖

2.4 影響河南方城花崗巖型長(zhǎng)石礦選礦提純技術(shù)的條件

2.4.1 脫泥粒度

在保持磨礦細(xì)度-0.074 mm占50%、磨礦濃度50%、強(qiáng)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度13000 Gs條件不變情況下，選擇不同的脫泥粒度進(jìn)行試驗(yàn)，分析其對(duì)河南方城花崗巖型長(zhǎng)石礦選礦提純技術(shù)的影響。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表2-2 mm原礦粒度篩析結(jié)果

表3 不同脫泥粒度條件試驗(yàn)結(jié)果

從表3中可以看出，當(dāng)脫泥粒度為0.038 mm時(shí)，較適宜產(chǎn)品選礦。

2.4.2 磨礦細(xì)度

在保持脫泥粒度為0.038 mm、磨礦濃度為60%、磁場(chǎng)強(qiáng)度為13000 Gs條件不變情況下，選擇不同的磨礦細(xì)度進(jìn)行試驗(yàn)，分析其對(duì)河南方城花崗巖型長(zhǎng)石礦選礦提純技術(shù)的影響。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 不同磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從表4中可以看出，在綜合考慮產(chǎn)率和氧化鐵含量的前提下，不同的磨礦細(xì)度對(duì)試驗(yàn)的影響很大，當(dāng)磨礦細(xì)度較細(xì)時(shí)，磁選雜質(zhì)夾雜嚴(yán)重；當(dāng)磨礦粒度較粗時(shí)，雜質(zhì)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(xì)度，使其雜質(zhì)礦物充分解理。當(dāng)磨礦細(xì)度在-0.074 mm占50%時(shí)，較適宜產(chǎn)品選礦。

2.4.3 磨礦濃度

在保持脫泥粒度為0.038 mm、磨礦細(xì)度-0.074mm占50%、磁場(chǎng)強(qiáng)度為13000 Gs條件不變情況下，選擇不同的磨礦濃度進(jìn)行試驗(yàn)，分析其對(duì)河南方城花崗巖型長(zhǎng)石礦選礦提純技術(shù)的影響。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 不同磨礦濃度試驗(yàn)結(jié)果

從表5中可以看出，在綜合考慮產(chǎn)率和氧化鐵含量的前提下，磨礦濃度對(duì)礦石解理影響較大。當(dāng)磨礦濃度為60%時(shí)，可獲得較好的試驗(yàn)效果。

2.4.4 磁選條件

在保持脫泥粒度為-0.038 mm、磨礦細(xì)度為-0.074 mm占50%條件下，進(jìn)行磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，分析其對(duì)河南方城花崗巖型長(zhǎng)石礦選礦提純技術(shù)的影響。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

從表6中可以看出，在磁場(chǎng)強(qiáng)度大于12000 Gs之后，除鐵效果基本一樣，而且隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，耗電成本增大。因此，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為12000 Gs時(shí)，試驗(yàn)效果較佳。

表6 不同磁場(chǎng)強(qiáng)度磁選試驗(yàn)結(jié)果

表7 產(chǎn)品成份及含量分析（%）

2.5 優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析

選擇優(yōu)化條件進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)分析，其優(yōu)化試驗(yàn)流程如圖7所示。

圖7 優(yōu)化試驗(yàn)工藝流程示意圖

通過進(jìn)一步的優(yōu)化試驗(yàn)，其所得河南方城花崗巖型長(zhǎng)石礦的外觀及產(chǎn)品白度如圖8所示。產(chǎn)品化學(xué)成份及含量如表7所示。

圖8 最終產(chǎn)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(diǎn)、白度好。經(jīng)測(cè)試，其白度為62。

3 結(jié)論

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

（2）原礦破碎后，粗級(jí)別精礦Fe2O3含量低，細(xì)粒級(jí)Fe2O3含量較高。即粒度越細(xì)，F(xiàn)e2O3含量越高。

（3）長(zhǎng)石比石英較易磨，細(xì)粒級(jí)中鉀鈉品位較高。

（4）河南方城花崗巖型長(zhǎng)石礦選礦提純技術(shù)的最佳試驗(yàn)條件為：脫泥粒度為0.038 mm、磨礦細(xì)度為-0.074 mm并占50%、磨礦濃度為60%、磁選強(qiáng)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(jīng)加工后產(chǎn)品Fe2O3的含量為0.12%、TiO2的含量為0.015%，產(chǎn)品白度為62。

[1]董偉霞，顧辛勇，包啟富.長(zhǎng)石礦物及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：15-59.