鉀長石的工藝礦物學(xué)特征

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

鉀長石的工藝礦物學(xué)特征

吳慶杰馬雪峰

(成都理工大學(xué)四川成都610059)

闡述XRD、XRF、紅外光譜分析、掃描電子顯微鏡等測試方法，簡述鉀長石礦化學(xué)成分的分析以及有害元素鐵的賦存狀態(tài)的等工藝礦物學(xué)特征進(jìn)，對比國內(nèi)近幾年的除去鐵的除雜工藝。

鉀長石；選礦；測試方法

一、緒論

長石是一種鋁硅酸鹽類造巖礦物。長石族礦物是地殼上分布最廣泛的造巖礦物，約占地殼總重量的50%，其中60%賦存在巖漿巖中，30%分布在變質(zhì)巖中，10%分布在沉積巖中，但只有在相當(dāng)富集時長石才可能成為工業(yè)礦物。化學(xué)上，長石是用于表示含有鉀、鈉或鈣的鋁硅酸鹽的一個統(tǒng)稱，其種類較多，形狀也多種多樣，形狀有塊狀、柱狀或針狀等。常見的長石有鉀長石、鈉長石等，不同種類間的長石可以混溶，形成同象共溶體。

鉀長石是一種含鉀架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，是KAlSi3O8的三個同質(zhì)多像變體透長石、正長石和微斜長石的總稱，理論上含K2O 16.9%，SiO2 64.7%，Al2O3 18.4%。天然鉀長石的雜質(zhì)以石英或氧化鐵為主，氧化鈉和氧化鈣次之，一般含K2O 9%～14%，SiO2 50%～65%，Al2O3 12%～18%，密度2.56～2.58g/cm3，莫氏硬度6～6.5，熔點(diǎn)1200～1400℃。

二、長石的選礦方法

長石的選礦方法隨礦床類型及礦石性質(zhì)而異。一般來說，高品位礦石手選后進(jìn)行破碎、磨礦、磁選等作業(yè)，即可生產(chǎn)出符合工業(yè)要求的產(chǎn)品。長石的主要選礦方法：(1)手選：可除去礦石中的云母、石榴子石、電氣石等雜質(zhì)礦物；(2)光選：代替手選，從大塊礦石中除去暗色廢石；(3)水洗、脫泥、分級：可除去黏土、云母等較容易泥化的雜質(zhì)礦物；(4)浮選：除去云母、石英、鐵礦物等雜質(zhì)；(5)磁選：除去鐵等磁性礦物；(6)電選：除去石英等伴生雜質(zhì)礦物；(7)酸浸：對于鐵有嚴(yán)格要求，利用強(qiáng)酸進(jìn)行化學(xué)處理除鐵。

三、測試方法

(一)X射線熒光分析

X射線熒光分析是檢測礦石定性、定量分析的主要手段，它具有檢測元素范圍廣、X射線譜線簡單、相互干擾少、分析濃度范圍較寬、從常量到微量都可分析、檢測樣品不被破壞，檢測快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，利用X射線熒光光譜儀測定樣品中各種元素的種類及含量，進(jìn)而判斷長石樣品中影響其品質(zhì)的主要元素。

(二)X射線衍射分析

X射線也叫倫琴射線，它同Y射線、紫外線、可見光和紅外線一樣，都屬于電磁波。X射線的波長只有0.001～10nm，用于晶體分析的X射線，其波長介于0.05～0.25mn之間。為了測定礦石物相組成和晶體結(jié)構(gòu)，多采用X射線衍射法。利用X射線對物質(zhì)內(nèi)部的原子和離子作用，產(chǎn)生散射現(xiàn)象，散射波之間會發(fā)生干涉作用，導(dǎo)致某些方向上散射波加強(qiáng)，從而顯示出與結(jié)晶結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的特有的衍射現(xiàn)象。根據(jù)X射線衍射圖譜中的強(qiáng)衍射峰的位置，判斷長石的礦物組成、鐵在長石中的賦存狀態(tài)及處理后的長石的物相變化。

(三)掃描電子顯微鏡

利用掃描電子顯微鏡觀察長石顆粒處理前后的電子成像的輪廓、顆粒形狀、大小、顆粒層間結(jié)構(gòu)等，分析長石結(jié)構(gòu)的變化，判斷處理方法的可行性。觀察過程如下：將長石顆粒粘在載物臺上，抽凈儀器內(nèi)空氣，使之處于真空狀態(tài)，然后對準(zhǔn)物鏡，選擇合適的物鏡調(diào)整顯微鏡的焦距，調(diào)整顯微鏡的亮度和光圈的大小。通過調(diào)整顯微鏡，觀察視頻圖像窗口中的成像效果，抓拍所需的圖像。

(四)紅外光譜分析

采用紅外光譜儀進(jìn)行浮選藥劑與礦物間作用機(jī)理的研究。采用KBr壓片法測定，觀察油酸鈉作用前后長石特征峰的變化。紅外分析樣品制備過程如下：在浮選槽中加入一定量的長石樣品，用去離子水調(diào)成40%的礦漿濃度，加入pH調(diào)整劑，然后加入一定量的捕收劑油酸鈉，攪拌5min后，采用離心機(jī)固液分離，將所得樣品在50℃以下烘干，將烘干后的樣品研磨與溴化鉀粉末混勻壓片，然后進(jìn)行紅外光譜掃描。

四、鉀長石除鐵的相關(guān)研究

(一)鉀長石中鐵礦物分布狀態(tài)

一般來說，鉀長石中鐵礦物有兩種分布狀態(tài)。第一種是粗粒鐵礦物單體、集合體：粗粒的赤鐵礦、褐鐵礦單體、集合體分布在鉀長石粒間，有的呈細(xì)脈狀貫穿在鉀長石中。第二種是浸染鐵礦物：鐵染形成的氧化鐵淋漓滲透污染鉀長石的表面，氧化鐵沿著裂隙、礦一物間及鉀長石的解理縫貫入分布，解理縫的寬度僅1微米左右。在薄片中能看到赤、褐鐵礦單體周圍分布著氧化鐵的擴(kuò)散暈,它往往污染周圍的鉀長石，也就是鐵染成片。呈鐵染的氧化鐵本身為質(zhì)點(diǎn)分散分布，粒度細(xì)小，僅幾至十幾微米。這種鐵染形成的氧化鐵大大地增加了除鐵的難度。

(二)鉀長石礦中除鐵的相關(guān)工藝

在郭保萬等人的實(shí)驗中，可得出采用單一磁選工藝得到鉀長石精礦產(chǎn)率66.60%、鐵品位0.37%,除鐵率91.24%。單一浮選精礦產(chǎn)率55>83%、鐵品位0.36%。磁浮聯(lián)合流程的精礦產(chǎn)率56.35%、鐵品位0.25%、除鐵率94.96%，磁浮聯(lián)合流程取得了較好的結(jié)果。

在李靜玲等人的試驗中，研究了具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)鉀長石礦除鐵方法，根據(jù)鉀長石與含鐵礦物在物理及表面物理化學(xué)性質(zhì)方面的差異，采用了如下試驗方法:①單一磁選流程；②單一浮選流程；③浮-磁選流程；④浮選-酸浸法；⑤浮選-氯化法。在經(jīng)過5種試驗方法過后，考慮到產(chǎn)品生產(chǎn)成本問題，在試驗采用浮選-硫酸酸浸方法，F(xiàn)e2O3含量即可降至0.12%左右，符合市場對該產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)中Fe2O3的要求。

五、結(jié)語

隨著當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展，針對鉀長石礦的工藝特征，采用多種巖礦現(xiàn)代測試分析方法(XRD、XRF、紅外光譜分析、掃描電子顯微鏡)，對該礦工藝礦物學(xué)進(jìn)行研究，對其礦物化學(xué)元素、有害元素及雜質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的精確的分析，同時，對其工藝進(jìn)行試驗。

目前對于鐵雜質(zhì)，主要是采用磁選-反浮選、酸浸等工藝，盡管各個分離鐵雜質(zhì)的研究可能大部分停留在實(shí)驗室，或者是其對性的工藝還未得到普及，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得實(shí)際應(yīng)用的例子很少，但是這些工藝方法值得去做進(jìn)一步的探討和改進(jìn)，望能夠廣泛應(yīng)用與實(shí)際，實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，以獲取經(jīng)濟(jì)效益。

[1]胡波,韓效釗,肖正輝等.我國鉀長石礦產(chǎn)資源分布、開發(fā)利用、問題與對策[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì),2005,27(1):25-31.

[2]李東明.高鐵低品位鉀長石選礦實(shí)驗[D].碩士學(xué)位論文,遼寧工程技術(shù)大學(xué),2013.

[3]郭保萬,張艷嬌,趙平,楊欣劍.某高鐵鉀長石除鐵工藝流程研究[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2000,(2):22-26.

[4]李靜玲,黃沖,王叢標(biāo).馬鞍山林里鉀長石礦除鐵試驗研究[J].礦業(yè)快報,2001,(19):17-20

馬雪峰(1992-)，男，碩士研究生，成都理工大學(xué)，地質(zhì)工程；吳慶杰(1992-)，男，碩士研究生，成都理工大學(xué)，固體地質(zhì)勘察。