山東某長石礦高梯度磁選除鐵實驗研究分析*

王寶春

(山東華特磁電科技股份有限公司 山東 臨朐 262000)

前言

長石是主要成分為鋁硅酸鹽礦物，主要成分為SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO等。熔點為1 100～1 300 ℃，化學穩定性好，在與石英及鋁硅酸鹽共熔時有助熔作用，常被用于制造玻璃及陶瓷坯釉料的助熔劑，并可降低燒成溫度，節約能耗。工業應用中，對長石原料的含鐵量有一定限制，低鐵鉀長石的需求量越來越大。受資源限制，高質量的鉀長石供不應求。我國鉀長石資源豐富，但可直接開采應用的低鐵鉀長石資源并不多，大多數礦石含鐵量較高，需要降鐵提純，才能滿足工業生產的需求。本試驗采用平板高梯度磁選機、LHGC型立環高梯度磁選機與HTDZ型高梯度磁選機對山東某鉀長石礦進行了磁選除鐵的提純工藝研究。

1 礦石特性分析

1.1 礦石的主要元素組成

該礦石主要有用成分為鉀微斜長石、鈉長石，其中夾雜的雜質有石英、白云母、黑云母、赤鐵礦、硫化物、磁鐵礦、褐鐵礦及含鐵硅酸鹽，并且有少量含鈦礦物，原礦化學成分分析結果(見表 1)。

表1 礦石化學成分分析結果(質量%)

1.2 礦石特性與組成分析

表2 原礦中鐵的化學物相分析結果

從外觀觀測，該實驗礦樣為粉粒狀(-5 mm)，呈白褐色。長石含量為62%左右，K2O+Na2O=11.97%可以作為日用陶瓷的坯體配料和釉料配料。但該礦石中含有的Fe、Ti是影響該長石礦質量的主要元素，Fe2O3+TiO2=0.98%含量偏高，造成原礦白度低，制約該礦石的開發利用。原礦中鐵的化學物相分析結果如表2所示。

2 實驗流程與結果分析

該試驗采用磨礦、篩分、脫泥、永磁強磁選、電磁強磁選的工藝路線(見圖1)。

圖1 長石磨礦粒度探索小樣試驗流程

需要的實驗設備與儀器主要有強磁棒(表面磁場1.0 T)、 LHGC-500立環磁選機(1.4 T)、HTDZ-150漿料磁選機(1.5 T)、圓形篩，電子秤，托盤天平，電熱干燥箱，真空過濾機，手動液壓打餅機，QM-30陶瓷球磨機，萬用電阻爐，馬弗爐，白度儀，多元素快速分析儀。

2.1 磨礦粒度要求

為了確定合適的磨礦粒度，取小樣(每次用料2 kg)進行磨礦粒度試驗研究，同時為避免在試驗過程中有其它機械鐵混入，采用陶瓷球磨機對原礦進行研磨。分別將小樣原礦磨至200目顆粒占40%、55%、65%、75%進行小流程實驗，化驗長石精礦中含鐵的指標。 該小樣試驗物料濃度為24%，第一道永磁選采用表面場強為1.0 T的永磁棒，可在礦漿中多次攪拌，選出小樣物料中的磁性物。電磁強磁選采用LHGC-500立環磁選機，選礦試驗時背景磁場為1.4 T，分選介質盒的介質棒為2 mm，轉環轉速為3 r/min,不開脈動。長石磨礦粒度探索小樣試驗流程見圖1；不同粒度試樣磁選實驗對比結果見表3。

表3 不同粒度磁選實驗對比結果(%)

通過磨礦粒度小樣實驗，隨著物料粒度越小非長石精礦鐵含量逐漸下降，在物料粒度超過200目占75%時，含鐵量上升。因此物料粒度并非越小越好，當粒徑繼續變小時，物料存在泥化現象。用LHGC-500立環磁選機除鐵時，可能存在2種情況：一種情況由于磨礦粒度太小，部分細物料存在團聚現象，將磁性物包裹，不利于磁選；第二種情況由于物料粒度太小，介質盒中的介質棒在捕捉磁性顆粒時，無法捕捉，造成跑礦現象。因此試驗磨礦細度以200目顆粒占65%為宜。

2.2 立環磁選除鐵試驗條件

2.2.1 立環磁選機背景場強的確定

在磨礦粒度200目占65%、通過永磁棒(表面磁場強度1.0 T)除去部分磁性物的條件下，按圖1流程進行一段立環磁選，分選介質盒的介質棒為2 mm，轉環轉速為3 r/min,不開脈動，LHGC-500立環磁選機的背景磁場分別為1.0 T、1.1 T、1.2 T、1.3 T、1.4 T、1.5 T。實驗結果見圖2。

圖2 立環磁選機背景磁場強度實驗結果

由圖2可知，隨著立環磁選機背景磁場的提高，長石精礦中含鐵量逐漸下降，因此磁場的提高對磁性礦物的去除有利；但當背景磁場超過1.4 T后，長石精礦中鐵含量不再下降，或者下降不明顯。同時背景磁場提高后，設備的運行功率提高，增加選礦成本，因此確定立環磁選機背景磁場強度為1.4 T。

將一道立環強磁長石精礦，用LHGC-500立環磁選機1.4 T的立環進行二次強磁選與三次強磁選，背景磁場1.4 T，分選介質盒的介質棒為2 mm，轉環轉速為3 r/min,不開脈動，按照圖3長石立環磁選試驗流程進行試驗。

圖3 長石立環磁選試驗流程

得到的二道立環強磁長石精礦含鐵量為0.17，白度為52.6；三道立環強磁長石精礦鐵含量為0.16，白度53.8。由此可知，該物料再通過兩道立環強磁磁選后再用立環磁選機進行除鐵，白度指標與除鐵指標效果提高不明顯，并且增加選礦成本。

2.2.2 立環磁選機介質盒類型的確定

表4 介質盒類型選礦試驗結果

在物料粒度200目占65%、脫泥粒度為325目、永磁棒表面磁場強度1.0 T、LHGC-500立環磁選機的背景磁場1.4 T的條件下，根據圖1所示選礦工藝流程，采用試驗介質盒(1.5 mm、2 mm、3 mm、組合式)對長石除鐵效果，結果如表4所示。

由表4可知，隨著介質盒中磁選介質棒直徑的增大，電磁一遍長石精礦鐵含量呈上升趨勢。為保證除鐵效果，同時考慮到工業生產時介質盒的使用壽命(1.5 mm棒介質盒耐磨性差)，使用1.5 mm與2 mm棒組合式介質盒作為分選介質，獲得良好的分選效果。綜合考慮產品選礦指標及介質使用情況，確定磁介質為組合式介質盒。

為保證各個實驗的對比性，以上在LHGC-500立環磁選機上所做的背景磁場與分選介質的實驗，立環礦漿流速為12 mm/s。燒制白度樣品的方法按照磨礦細度200目含量90%，在KS×1400型馬弗爐中設定燒成溫度1 200 ℃，恒溫煅燒30 min。

2.3 漿料磁選除鐵

根據圖3長石立環磁選試驗流程可以看出，經過兩道立環磁選機后，需要調整選礦設備才能進一步提高長石精礦的品質，所以第三道強磁選改為HTDZ-150漿料高梯度磁選機，背景磁場為1.5 T。選礦工藝流程如圖4所示。

圖4 立環磁選與漿料磁選串連工藝流程試驗圖

漿料高梯度磁選機的分選介質為菱形介質網，該類介質按照對角線長度分為3種規格14 mm×28 mm、12 mm×24 mm、8 mm×16 mm，漿料高梯度機的進料方式分為上進料跟下進料2種，其中進料方式與進料速度對長石的除鐵效果有很大影響。

2.3.1 下進料磁選試驗

試驗采用150濕式漿料高梯度磁選機，固定磁選條件為：下進料，磁場強度為1.5 T，礦漿濃度22%，磁介質為鋼網(鋼網搭配為：14 mm×28 mm、12 mm×24 mm共210片)，變頻控制的渣漿泵進料，進料速度分別為15 mm/s與18 mm/s，進行試驗，HTDZ-150電磁高梯度磁選機處理物料為二次立環磁選選后的長石精礦。工藝流程參照圖4，試驗結果見表5。

表5 下進料磁選試驗

由表6可知，進漿速度增大時，除鐵效果降低。

2.3.2 上進料磁選試驗

試驗采用150濕式電磁漿料機，固定磁選條件為：上進料，磁場強度為1.5 T，礦漿濃度22%，磁介質為鋼網(鋼網搭配為：12 mm×24 mm、8 mm×16 mm共210片)，變頻控制的渣漿泵進料，進料速度分別為15 mm/s與18 mm/s，進行試驗，HTDZ-150電磁高梯度磁選機處理物料為二次立環磁選選后的長石精礦。工藝流程參照圖4，試驗結果見表6。

表6 上進料磁選試驗

由表7可知，進漿速度增大時，除鐵效果降低。

綜上所述，采用上進料時的精礦指標比下部給料的精礦指標效果要好，同時精礦產率高。綜合以上分析進行漿料磁選作業時，采用上進料，礦漿流速為15 mm/s。

3 實驗結論

1)通過對該物料的磁選實驗最終可獲得長石精礦，鐵含量 0.08%，白度值為60.7的良好指標，顯著提高了長石精礦的品質。

2)LHGC型立環磁選機與HTDZ型電磁漿料機在長石除鐵時各有優勢，立環具有連續運行、處理量大、能快速降低長石物料中磁性物的含量的特點，但降低到一定指標后除鐵效果不明顯，或者無法進一步降低鐵含量，主要原因是分選介質為棒介質，在捕捉弱磁性顆粒時，造成弱磁性顆粒流失，無法降低鐵含量，而HTDZ型電磁漿料機分選介質為菱形介質網，存在尖角棱邊，在磁場中產生很高的感應場強，可以捕捉立環精礦中的弱磁性物，進一步提高了長石精礦的品質。

3)通過該實驗的探索，在山東某地建成了長石精選廠，按照磨礦-脫泥-永磁平板磁選機-電磁強磁機(LHGC-2000立環磁選機1.4 T)-電磁強磁機(LHGC-2000立環磁選機1.4 T)-電磁強磁機(HTDZ-1250漿料磁選)的工藝流程選礦，長石精礦的產出率為81.7%、白度為60.2，年處理量礦石10萬t，產品質量達到陶瓷行業所用鉀長石精礦一級品標準，給用戶帶來良好的經濟效益。

4)選用LHGC型立環磁選機與HTDZ型電磁漿料機作為主要的磁選設備，無需額外冷卻水，可以采用沉淀后的選礦水進行卸鐵和冷卻，達到設備污水零排放，將選礦與環境保護有機結合起來，起到重要的示范作用。