皖北礦區煤系高嶺土濕法除鐵應用研究

2018-12-27 06:37:06劉少林李祥飛

中國非金屬礦工業導刊 2018年4期

朱玲，劉少林，李祥飛

（安徽省皖北煤電集團有限責任公司含山恒泰非金屬材料分公司，安徽馬鞍山 238171）

1 引言

高嶺土資源分為非煤系和煤系高嶺土。我國煤系高嶺土儲量居世界首位，在煤層中頂底板、夾矸或單獨形成礦層獨立存在，主要分布在山西大同、懷仁、內蒙古準格爾、安徽淮北、陜西韓城等地。煤系高嶺土礦床屬含煤建造沉積型，加工方式主要為干法磨礦分級、次選除鐵、超細磨礦、煅燒增白等。其中煤系煅燒高嶺土以其特有的假六方片晶形結構、高孔隙率等特點，使其具有折光散射率高、遮蓋力強、松厚度好等優點。磨細煅燒后的高白度、高細度硬質高嶺土經表面改性處理，為不同的工業部門帶來理想的使用效果，市場需求十分旺盛。

鐵質是煤系高嶺土中最為常見、最為主要的染色雜質[1]。由于鐵質的存在而使煤系高嶺土呈紅、紫、褐、黃、棕、綠灰等色，大大降低了煤系高嶺土的白度和其他工藝技術指標，影響了礦石的品級、使用和銷售價值。鐵質致色，大致有三種方式：①吸附和夾雜鐵質礦物顆粒致色，如粉末狀的赤鐵礦和針鐵礦可使之變成紅色和紫色，褐鐵礦可使之成為褐色和黃褐色；②鐵離子被高嶺土吸附；③鐵離子進入礦物晶格中而致色，如夾雜綠泥石所呈現的綠色，就是Fe2＋進入綠泥石礦物晶格所致。煤系高嶺土在自然界中通過以上三種方式使自身的含鐵量增高，因而呈現各種色調。其中Fe3＋與Fe2＋的含量多少及比例不同所呈現的色調也不同。

皖北礦區富含大量的煤系高嶺土資源，但由于其含鐵量高，難以在高檔煅燒高嶺土領域應用[2]。為了提高皖北礦區煤系高嶺土的綜合利用價值，我們對皖北礦區煤系高嶺土的有害物質Fe2O3進行濕法除鐵技術研究，效果明顯。

2 原材料與試驗方法

2.1 原材料

煤系高嶺土。皖北礦區毛郢孜組煤系高嶺土，其化學成分見表1。

表1 高嶺土化學成分(%)

從表1可以看出，皖北礦區毛郢孜組煤系高嶺土資源賦存穩定，其含鐵量較高。經過X-射線等方式證明，其鐵的賦存狀態以晶格鐵和機械鐵存在，主要為赤鐵礦(Fe2O3)、針鐵礦(FeO(OH))和菱鐵礦(FeCO3)，晶格鐵約占總含鐵量的25%，一般占原礦質量的0.4%，物理法無法去除，化學法也只能去除表面，作用很小。赤鐵礦和針鐵礦約占礦物總含鐵量的60%，菱鐵礦磁性極弱，不利于除鐵[2]。皖北煤電集團雪納分公司利用干法永磁磁選工藝時，其含鐵量只能降至0.9%左右，精料產量約60%[3]。

本次試驗的樣品取自不同鐵含量的高嶺土原礦，通過鄂式破碎—雷蒙機細破碎制成325目高嶺土生粉備用。

2.2 濕法除鐵技術原理

本次使用“佛山市萬達利除鐵設備公司”生產的“WD-250型”新型漿料電磁除鐵機。該機原理是：礦物在水介質中充分暴露其表面性質，減弱靜電包覆現象，在高磁場(高達20 000GS)引力作用下，利用介質格子有效吸附磁性顆粒和弱磁性顆粒，降低鐵鈦等雜質含量。其顯著特點是：通過整個工作區的磁化場是均勻磁場，這意味著不管磁選機處理能力大小，在工作區中任何一個顆粒都受到同等大小的磁力作用。磁化場均勻地通過工作區，介質被均勻的磁化，磁場強度約20 000～30 000GS，為磁性顆粒提供了強大的磁力來克服流體阻力和重力，使微細粒弱磁性顆粒可以得到有效的分選。同時，該機裝備了振動裝置，可有效防止介質堵塞。

該濕法除鐵機的工作過程主要分為三個循環：①沖磁除鐵過程：在這個過程中磁場接通電源，漿料從下部由進漿口進入分選區，磁性顆粒被吸附在介質格子上，其余的漿料通過上部的出漿口排出；②回漿過程：經過一段時間，介質格子上的磁性物質飽和后，停止給料，打開沖洗閥，清水從下面的水箱給入并通過分選介質，將夾雜在介質格子上的非磁性顆粒沖洗出去；③排鐵過程：切斷磁場電源，打開沖洗閥，給入高壓沖洗水，吸附在介質格子上的磁性顆粒被沖洗干凈，由下部的排料閥排出。完成上述一個過程為一個工作周期，完成一個工作周期后開始下一個周期的工作，時間可通過控制柜進行調節[4]。