茂名高嶺土精選流程優化探討

王 帥，馮 杰，李 青，張 飛，于 雷，李運宇

(中國高嶺土有限公司，江蘇 蘇州 215151)

高嶺土是一種重要的非金屬礦產資源，主要由＜2μm的微小片狀、管狀、疊片狀等高嶺石簇礦物(高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等)組成[1]。因具有可塑性、粘結性、分散性、耐火性、絕緣性和化學穩定性等優點，已成為陶瓷、造紙、橡膠、耐火材料及化工行業不可缺少的礦物材料[2]。

我國廣東茂名地區的高嶺土資源儲量十分豐富，該地區高嶺土呈砂質特性，可選性較好，高嶺土風化完全，高嶺石晶體為片狀結構，粒度較細，特別適合用作造紙原料[3]。據統計，全國造紙企業使用的高嶺土有80%來自茂名，該地區已成為全國造紙高嶺土最大的生產基地[4]。

目前，茂名高嶺土的精選多采用多級水力旋流器分級→臥式螺旋離心機分級→砂磨機剝片工藝。相比水力旋流器，離心機占地面積大，前期投資大，運行成本高[5]。本文通過采用多級水力旋流器分級→砂磨機剝片工藝對茂名某公司的高嶺土粗精礦進行精選，研究取消臥式螺旋離心機的可能性，優化精選流程。

1 試驗原料

試驗地點在中國高嶺土有限公司中試車間和剝片車間，試驗原料為茂名某公司的φ250mm水力旋流器溢流粗精礦，粗精礦的主要理化指標見表1。

表1 粗精礦的主要理化指標 (單位：%)

2 試驗過程

2.1 試驗設備與儀器

搗漿機、泵、水力旋流器、流量計、砂磨機、沉降粒度儀、濃度瓶。

2.2 試驗流程

首先將粗精礦化漿，礦漿濃度控制在16%左右，然后依次采用φ150mm、φ75mm、φ25mm水力旋流器分選，壓濾出φ25mm溢流干礦。接著對其進行化漿，加入適量分散劑，礦漿濃度控制在45%左右，最后采用砂磨機進行剝片，試驗流程見圖1。

圖1 試驗流程圖

實際生產中，φ25mm溢流剝片前需要除鐵，除鐵后的產品需要壓濾洗滌，然后再化漿進行剝片，本文的研究不涉及除鐵，故而未在圖1中標明。

2.3 水力旋流器工作參數

水力旋流器作為一種高效的細微粒礦物分級、脫泥、濃縮設備，廣泛用于有色金屬選礦、陶瓷、非金屬礦選礦等領域，它具有結構簡單，產能大，占地小，效率高，運行成本低的優點[6]。本次試驗采用的旋流器工作參數見表2。

表2 旋流器工作參數

2.4 砂磨機工作參數

砂磨機是目前物料適應性最廣、最為先進、效率最高的濕法研磨設備，根據使用性能大體可分為臥式砂磨機、籃式砂磨機、立式砂磨機等[7]。砂磨機與球磨機、輥磨機、膠體磨等研磨設備相比較，具有生產效率高、連續性強、成本低、產品細度高等優點。本次試驗采用的臥式砂磨機工作參數見表3。

表3 砂磨機工作參數

3 試驗數據與分析

3.1 旋流器分選數據與分析

在表2的工作參數下，旋流器分選數據見表4。分析表4可知：φ150mm、φ75mm、φ25mm水力旋流器對粗精礦起到了很好的分選作用，鋁含量從33.67% 提升到了 38.37%，-2μm 粒度從 68.80%提升到了85.01%。

表4 旋流器分選數據 (單位：%)

3.2 砂磨機剝片粒度數據與分析

在表3的工作參數下，砂磨機剝片粒度數據見表5。分析表5可知：臥式砂磨機的剝片效果較好，可以將φ25溢流-2μm粒度從85.01%提升到93%。

表5 φ25溢流砂磨機剝片粒度

3.3 流程優化前后對比分析

茂名某公司的高嶺土粗精礦精選采用的是水力旋流器(φ150mm、φ75mm、φ25mm)分級→臥式螺旋離心機分級→砂磨機剝片工藝，根據該公司提供的生產數據可知：臥式螺旋離心機溢流的產率(相對原礦)在8%左右，離心機溢流剝片后的-2μm粒度在93%左右。本文通過采用水力旋流器(φ150mm、 φ75mm、φ25mm)分級→砂磨機剝片工藝對高嶺土粗精礦進行精選。由表4可知，φ25溢流的產率(相對原礦)在9%，比離心機的產率高1%。由表5可知，剝片后的-2μm粒度同樣可提升到93%，達到了造紙用一級土(代號ZT-0A)-2μm粒度≥92%的要求[8]。另外，筆者對φ25溢流進行了除鐵試驗(超導磁選聯合保險粉漂白)，結果可滿足造紙用一級土白度≥88的要求[8]。

4 結論

(1)采用水力旋流器和砂磨機處理茂名某公司高嶺土粗精礦，可使最終產品的-2μm粒度提升到93%，達到了造紙用一級土-2μm粒度≥92%的要求。

(2)與茂名某公司高嶺土粗精礦的精選流程(多級水力旋流器分級→臥式螺旋離心機分級→砂磨機剝片工藝)相比，本文采用的多級水力旋流器分級→砂磨機剝片工藝，產率提高了1%，減少了一道臥式螺旋離心機分級工序，具有投資少、運行成本低的優勢，具備可行性，值得大力推廣。