酒泉某難選紅柱石礦選別工藝對比試驗研究

盧　佳，高惠民，金俊勛

(1.武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070；2.礦物資源加工與環境湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430070)

酒泉某難選紅柱石礦選別工藝對比試驗研究

盧佳1，2，高惠民1，2，金俊勛1，2

(1.武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070；2.礦物資源加工與環境湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430070)

摘要：針對酒泉某難選紅柱石礦開展了球磨和棒磨的磨礦細度對比試驗、脫泥粒度試驗和堿性與酸性介質浮選工藝對比試驗研究。試驗結果表明，該紅柱石礦適合棒磨磨礦，較優磨礦細度為-0.074mm占85.19%，較優脫泥粒度為20μm，堿性介質浮選工藝的精礦指標較優。在確定堿性介質浮選工藝基礎上，試樣經過磨礦-脫泥-磁選-1粗8精1掃的閉路流程試驗，獲得了Al2O3品位為52.94%、紅柱石回收率為54.10%、紅柱石含量為83.88%的精礦。

關鍵詞：紅柱石；磨礦細度；脫泥；堿性介質；酸性介質；浮選

紅柱石的化學式為Al2O3·SiO2，理論化學組成Al2O362.92%，SiO237.08%，一般呈柱狀晶體。紅柱石熔融點高、耐火性能好，常壓下加熱至1350℃重結晶為針狀富鋁紅柱石(又稱莫來石)[1-2]。莫來石具有很高的耐火性能，耐火度可達1800℃，且耐驟冷驟熱，機械強度大，抗熱沖擊力強，抗渣性強，荷重轉化點高，并具有極高的化學穩定性和極強的抗化學腐蝕性，因此紅柱石可以作為一種高級耐火材料原料[3]。

紅柱石選別工藝的選擇取決于晶體的大小，晶體較粗的紅柱石一般采用重選—強磁選流程[4]。晶體較細的紅柱石，一般采用浮選-強磁選工藝流程。晶體不均勻的紅柱石，根據具體情況采用重選—浮選聯合流程或者采用單一浮選流程[5]。針對酒泉細粒級紅柱石礦擬定了磨礦-脫泥-磁選-浮選的原則流程，開展了磨礦細度、脫泥粒度試驗，堿性介質和酸性介質浮選工藝的對比試驗，并且在堿性介質浮選工藝的基礎上進行了閉路試驗，獲得了具有較高品位和回收率的紅柱石精礦，為該紅柱石礦資源的合理利用提供參考。

1實驗部分

1.1試樣性質

試樣經肉眼觀察呈深灰色，致密塊狀構造，斑雜結構，可見淺灰色柱狀紅柱石斑晶。試樣的化學多元素分析結果見表1。

試樣XRD圖譜見圖1。經XRD分析，主要礦物為紅柱石、云母類礦物(黑云母、絹云母)、石英、鈉長石、其他炭鐵質物。結合偏光顯微鏡觀察可知，試樣礦物組成見表2。

表1　試樣化學多元素分析結果/%

表2　試樣礦物組成 /%

A—紅柱石；B—黑云母；Q—石英；F—鈉長石圖1　試樣XRD圖譜

1.2選礦試劑

碳酸鈉，分析純；磷酸氫二鈉，分析純；油酸鈉，分析純；硫酸，分析純；水玻璃，工業純；石油磺酸鈉，工業純。

1.3主要設備

XMB-70型三輥四筒棒磨機；XMQ-70型三輥四筒球磨機；RK/FD-1.0L型單槽浮選機；Slon-100型高梯度磁選機。

2結果與討論

該紅柱石礦表面強烈絹云母化，而且大量紅柱石內部包裹微細粒炭質物或黑云母，屬于難選紅柱石礦。紅柱石在磨礦過程中容易泥化，不同的磨礦介質對紅柱石與脈石礦物的解離具有重要影響，為了綜合考慮紅柱石的品位和回收率，進行了球磨和棒磨的磨礦細度對比試驗。原礦中的泥和磨礦過程中產生的次生泥會降低浮選藥劑的選擇性，因此，脫泥是浮選前的重要環節。通過脫泥粒度試驗探究該紅柱石礦的較優脫泥粒度。

紅柱石浮選可以在堿性和酸性介質中進行，堿性介質浮選一般采用NaCO3作為pH調整劑，用油酸、氧化石臘皂等脂肪酸類作為捕收劑[6]；酸性介質浮選則采用H2SO4作為pH調整劑，礦漿pH為2.0～4.0，以石油磺酸鹽為捕收劑[7-8]。通過堿性與酸性介質浮選工藝的對比試驗來探究較優的選別工藝。

2.1磨礦細度試驗

在磨礦濃度為70%，脫泥粒度為20μm，磨礦時間分別為4.0min、5.0min、6.0min、7.0min的條件下進行了球磨和棒磨的磨礦細度對比試驗，試驗結果采用粗選精礦指標進行評價，綜合考慮精礦品位和回收率，采用選礦效率作為主要評價指標。試驗流程見圖2，試驗結果見表3。

圖2　磨礦細度試驗流程圖

由表3可知，當磨礦時間從4.0min升至7.0min：在磨礦介質為鋼球時，精礦Al2O3品位先升高后降低，Al2O3回收率依次升高，磨礦時間6.0min時選礦效率達到最大為6.69%，此時-0.074mm含量達到82.38%，因此較優的球磨磨礦細度為-0.074mm占82.38%；在磨礦介質為鋼棒時，精礦Al2O3品位先升高后降低，Al2O3回收率依次升高，磨礦時間6.0min時選礦效率達到最大為6.93%，此時-0.074mm含量達到85.19%，因此較優的棒磨磨礦細度為-0.074mm占85.19%。

表3　磨礦細度試驗結果/%

對比球磨和棒磨較優磨礦細度下的精礦指標可知，精礦Al2O3品位、回收率和選礦效率均比較接近，球磨和棒磨效果相近。但針對該紅柱石礦，球磨更容易產生泥化現象而使紅柱石回收率降低，棒磨能使礦物粒度分布更加均勻，因此本試驗確定的較優磨礦介質為鋼棒。

2.2脫泥粒度試驗

在磨礦介質為鋼棒，磨礦濃度為70%，磨礦細度為-0.074mm占85.19%，脫泥粒度分別為10μm、20μm、30μm、40μm的條件下，考察了脫泥粒度對浮選的影響，試驗結果采用粗選精礦指標進行評價，綜合考慮精礦品位和回收率，采用選礦效率作為主要評價指標。試驗流程與圖2一致，試驗結果見表4。

表4　脫泥粒度試驗結果/%

由表4可知，當脫泥粒度從10μm升至40μm，選礦效率先升高后降低，在脫泥粒度為20μm時，選礦效率達到最大為5.55%，因此較優的脫泥粒度為20μm。

2.3酸、堿性介質浮選工藝對比試驗

通過磨礦-脫泥-磁選-1粗5精1掃的工藝流程試驗對比堿性介質和酸性介質的選別效果，磨礦介質為鋼棒，脫泥粒度為20μm。

圖3　酸、堿性介質浮選工藝對比試驗流程圖

通過單因素試驗確定堿性和酸性介質浮選的較優條件為：堿性介質浮選用NaCO3為調整劑，調節礦漿pH=7.5；磷酸氫二鈉為抑制劑，用量560g/t；油酸鈉為捕收劑，粗選用量2000g/t，掃選用量1000g/t，精選1用量1000g/t，精選2用量500g/t，精選3～5用量250g/t。酸性介質浮選用H2SO4為調整劑，調節礦漿pH在3.0～3.5；水玻璃為抑制劑，用量200g/t；石油磺酸鈉為捕收劑，粗選、掃選用量5000g/t，精選1用量3000g/t，精選2用量2000g/t，精選3用量1000g/t，精選4用量500g/t，精選5用量250g/t。試驗流程見圖3。試驗結果見表5。

表5　酸、堿性介質浮選工藝對比試驗結果/%

由表5可知，堿性工藝的精礦產率為7.71%，Al2O3品位為49.46%，紅柱石回收率為60.39%；合中礦(中1～中5)Al2O3品位為15.05%，Al2O3回收率為9.42%。酸性工藝的精礦產率為6.87%，Al2O3品位為49.21%，紅柱石回收率為51.51%；合中礦Al2O3品位為33.50%，Al2O3回收率為13.45%。

對比堿性和酸性工藝的試驗結果，堿性工藝的精礦產率比酸法的精礦產率高0.8%，紅柱石回收率高8.9%。并且酸性介質浮選對設備腐蝕強，廢水容易污染環境，綜合考慮精礦指標及實際生產情況確定較優工藝為堿性介質浮選工藝。

圖4　閉路試驗數質量流程圖

2.4開路流程試驗

在確定的堿性介質浮選工藝的基礎上，因為精礦品位未達到我國行業標準YB/T4032-2010中HZ-52級產品要求，因此繼續增加精選次數以提高精礦品位，試驗流程在圖3的基礎上精選次數增加到8次，其中精選1～5條件不變，精選6～8油酸鈉用量250g/t。試驗結果見表6。

由表6可知，試樣經過磨礦-脫泥-磁選-1粗8精1掃的開路流程試驗，精礦Al2O3品位達到了53.78%，紅柱石含量達到了85.19%，但是精礦Al2O3回收率較低只有13.92%，紅柱石損失在中礦，因此需要中礦返回進行閉路試驗提高紅柱石回收率。

2.5閉路流程試驗

在磨礦-脫泥-磁選-1粗8精1掃的開路流程試驗基礎上，通過顯微鏡觀察開路試驗的中礦，發現中礦已單體解離，無連生體現象，因此無需再磨。合并后的中礦回收率有15.29%，而且品位與進入粗選時的精礦品位接近，因此為了進一步提高精礦回收率，開展了8次精選中礦合并返回到粗選的閉路試驗。閉路試驗數質量流程圖見圖4(見上頁)，試驗結果見表7。

表6　開路流程試驗結果/%

表7　閉路流程試驗結果/%

由表7可知，通過閉路流程獲得Al2O3品位為52.94%、紅柱石含量為83.86%，紅柱石回收率為54.09%的最終精礦，達到了我國行業標準YB/

T4032-2010中HZ-52級產品的要求。

3結論

1)酒泉某紅柱石礦，紅柱石含量10%，表面強烈絹云母化，而且內部包裹微細粒炭質物或細粒石英或黑云母等脈石礦物，屬難選低品位紅柱石礦。

2)磨礦細度、脫泥粒度試驗及酸、堿性介質浮選工藝對比試驗結果表明，該紅柱石礦適合棒磨磨礦，較優磨礦細度為-0.074mm占85.19%，較優脫泥粒度為20μm，堿性介質浮選工藝的精礦指標較優。

3)試樣經磨礦-脫泥-磁選-1粗8精1掃浮選閉路流程試驗，獲得了Al2O3品位為52.94%、紅柱石回收率為54.10%、紅柱石含量為83.88%的最終精礦。紅柱石精礦Al2O3品位達到我國行業YB/T4032-2010中HZ-52級產品的要求。

參考文獻

[1]南京大學地質學系巖礦教研室.結晶學與礦物學[M].北京：地質出版社，1978.

[2]林彬蔭.藍晶石 紅柱石 硅線石[M].北京：冶金工業出版社，2011.

[3]丁玉芬，楊子亭.紅柱石的選礦及其應用[J].礦產綜合利用，1994(5)：31-34.

[4]張一敏，劉惠中.超極限h/D螺旋溜槽的研究及應用[J].礦產綜合利用，2000(5)：43-46.

[5]繆鋒.紅柱石選礦試驗概況及應加強研究的幾個問題[J].非金屬礦，1988(5)：15-18.

[6]羅清平.紅柱石礦及其選礦特點[J].湖南有色金屬，1990(6)：15-16.

[7]樊紹良，黎燕華.甘肅漳縣紅柱石礦浮選工藝的研究[J].金屬礦山，1999(12)：37-39.

[8]胡志剛，代淑娟.遼寧某紅柱石礦工藝礦物學特征及選礦流程選擇[J].有色金屬：選礦部分，2004(6)：29-31.

Comparative experiment research on beneficiation process of a refractory andalusite ore in Jiuquan

LU Jia1，2，GAO Hui-min1，2，JIN Jun-xun1，2

(1.College of Resourceful and Environmental Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China；2.Key Laboratory of Hubei Province for Mineral Resource Processing & Environment，Wuhan 430070，China)

Abstract:For a refractory andalusite mine in Jiuquan carried out the comparative test of grinding fineness between ball mill and rod mill、desliming size and carried out the comparative test between alkaline medium flotation process and acid medium flotation process.The results showed that rod mill grinding is suitable for this andalusite mine，the better grinding fineness was -0.074mm accounted for 85.19%，the better particle size of desliming was 20μm and the concentrate indicator of alkaline medium flotation process was better.Based on the definited alkaline medium flotation process，sample after grinding-desliming-magnetic separation- a roughing，eight concentration and a scavenging of the closed circuit process test，get the concentrate with the grade of Al2O3 52.94%，the recovery of andalusite 54.10%，the content of andalusite 83.88%.

Key words：andalusite；grinding fineness；desliming；alkaline medium；acid medium；flotation

收稿日期：2015-03-02

作者簡介：盧佳(1992- )，男，碩士研究生，攻讀武漢理工大學礦物加工工程專業，主要從事非金屬礦選礦試驗研究。E-mail：lujiapeter@163.com。

中圖分類號：TD923

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)03-0127-05