細粒級長石尾泥的磁選除鐵研究

王 龍 賈洪利 丁長田 陳傳君 李巧英

(山東華特磁電科技股份有限公司 山東 臨朐 262000)

前言

我國長石資源豐富，但是能夠滿足工業要求的優質長石礦較少，礦物中絕大部分都含有石英、白云母、黑云母、金紅石、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦，有些長石原礦中還含有磷灰石、黃鐵礦、榍石、角閃石、電氣石等，鐵含量比較高，致使長石白度或燒成白度達不到要求。為了提高長石的工業價值，滿足工業對優質長石礦的需求，必須從劣質長石礦中去除礦物雜質，尤其是對鐵、鈦氧化物的去除。長石常被用于制造玻璃及陶瓷坯釉的助熔劑，并可降低燒成溫度。一般來說玻璃行業對長石要求為：K2O+Na2O≥10.0%，Fe2O3<0.3%，陶瓷行業對鐵要求更高(一般對長石要求：陶瓷Fe2O3<0.2%，高檔陶瓷Fe2O3<0.1%)。長石尾泥作為長石選礦廠脫泥部分，由于粒度細，含鐵量高，在選礦盈利條件的約束下，一般磁選設備無法進行有效的除鐵使其成為合格產品。許多長石選礦選擇將這些細粒級的長石尾泥拋棄，但大量的尾泥不僅造成環境污染而且造成資源的浪費。如何將這些尾泥有效分選并加以利用成為了一個亟待解決的問題。針對長石尾泥的特點，經過長期的理論研究和大量的試驗，我們制訂了一套合理的工藝流程來處理長石尾泥，并通過山東誠泰礦業有限公司長石選礦廠的試驗驗證而進行了工業化生產。

1 礦石成分

1.1 概述

山東誠泰礦業有限公司長石選礦廠的長石屬于鈉長石，該礦石產于由“二云母-淡花崗巖類”構造組成的花崗深層巖中成礦，結構是典型的偉晶巖型，主要礦物成分是堿性斜長石、鈉長石或鈉長石-肖鈉石雙晶、石英、鐵磁性綠泥石，綠、黑云母和副礦物(綠簾石、榍石)，長石礦多元素化學成分見表1。

表1 長石礦多元素化學成分(質量%)

1.2 細粒級長石尾泥的性質

該尾泥所含的雜質成分有(質量%)：Fe2O3為2.93,TiO2為0.20，由該化驗成分可知，鐵含量高達2.93，無法直接進行有效利用。長石尾泥粒度組成見表2。

表2 長石尾泥粒度組成

由表2可以看出，尾泥粒度200目以下所占比例超過90%，屬于細粒級尾泥。對細粒級尾泥進行燒結處理后化驗白度為4.0度。

2 試驗工藝流程

2.1 設備選用

針對該尾泥鐵含量高達2.93%，為了提高生產效率和降低生產成本，需要在工藝流程初始時選用耗能低的永磁弱磁設備，然后使用強磁設備二次精選；針對該尾泥粒度細的特點，選用立環高梯度磁選機和電磁漿料高梯度磁選機兩種設備串聯使用。由此看來，針對該礦的特點，該工藝流程應包含3類主要設備：平板磁選機(永磁磁選機類)、立環高梯度磁選機(強磁機)、電磁漿料高梯度磁選機(強磁機)。

2.2 選礦工藝制定

根據設備選用特點，將所需的磁選設備串聯起來，即得到所需的工藝流程，如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

3 試驗研究

3.1 去除磁性鐵的研究

長石類礦物的磁性較弱，高梯度磁選機是目前從微細粒礦物中去除鐵礦物、云母最有效的磁選設備，其背景磁感應強度可達到1.6 T，可對長石礦進行有效提純。但電磁高梯度磁選機的設備成本和生產成本較高，為了提升其處理能力，提高生產效率，生產過程中常用永磁磁選機進行粗選，然后使用電磁高梯度磁選機進行精選。在本實驗中，使用1.2 T永磁平板磁選機進行粗選，然后使用1.4 T立環高梯度磁選機進行二次精選，以達到除掉大部分鐵雜質的目的。

試驗結果表明，經過一段永磁平板磁選機，尾泥的含鐵量由2.93%下降到1.52%，白度由4度提高到5.7度；經過二段立環高梯度磁選機精選含鐵量進一步使尾泥含鐵量降低至0.96%，白度提升至9.6度。結果顯示，經過兩段磁選，含鐵量有較明顯的降低，但白度提升不明顯。

3.2 細粒級長石尾泥的精選

尾泥粒度在200目以下的部分占比達到了90%以上，對于該類粒度的長石在含鐵量較低時，立環高梯度磁選機效果不是十分明顯。大量試驗表明，電磁漿料高梯度磁選機針對此類礦物除鐵有較好的效果。本實驗為了使長石達到高檔陶瓷所需原料標準，選用兩段電磁漿料高梯度磁選機進行除鐵。實驗結果表明，經過一段電磁漿料高梯度磁選機，尾泥的含鐵量由0.96%下降到0.32%，白度由9.6度提高到42.3度；再經過二段電磁漿料高梯度磁選機精選含鐵量進一步降低至0.09%，白度則提升至59.4度。結果顯示，經過兩段磁選，含鐵量有了較大幅度的降低，白度達到了高檔陶瓷所需原料的標準。

3.3 經濟性分析

3.3.1 設備投資

山東誠泰礦業有限公司按此工藝采購設備處理長石尾泥，建成了一條生產線需要1臺平板磁選機、1臺立環高梯度磁選機、4臺電磁漿料高梯度磁選機共6臺設備，估計需要投資430萬元。

3.3.2 電費

6臺設備按處理量匹配具體型號，功耗估計每小時560 kW·h，工業電價格按1元/kW·h計，設備年平均工作350 d，年電費估計需560×24×1×350=4 704 000元，約470萬元。

3.3.3 年生產產值

6臺設備按此工藝進行生產，理論上可以處理長石尾泥干礦至少13 t/h，受該選礦處理能力影響，每小時可提供8 t尾泥供應該生產線，產出率為39.89%，每小時可產精礦8×39.89%=3.2 t，按每年工作350 d，高檔陶瓷用長石粉市場價格為500元/t，年產值可達3.2×24×350×500=1 344萬元。

3.3.4 其他費用

該生產線人工費及其他費用估計20萬元。

按以上分析，該生產線第一年年盈利可達1 344-430-470-20=424萬元，第二年及以后設備投資已回收，經濟效益十分可觀。

4 結論

1)山東誠泰礦業有限公司長石尾泥Fe2O3的含量為2.93%，白度為4.0度，經過平板磁選機，立環高梯度磁選機，電磁漿料高梯度磁選機一次粗選，電磁漿料高梯度磁選機二次精選工藝流程，可以得到Fe2O3含量為0.09%，白度為59.4度的長石礦精礦產品。

2)初步估算經濟效益表明，該項目不僅可以減少長石尾泥對環境的污染，而且可以將長石尾泥有效的加以利用，加工得到高檔長石粉，增加企業經濟效益。