選礦尾礦中絹云母的回收、表征及應用研究

王全亮,徐 勇,周虎強,戴艷萍,代奕華

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

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選礦尾礦中絹云母的回收、表征及應用研究

王全亮,徐 勇,周虎強,戴艷萍,代奕華

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

研究從尾礦的工藝礦物學入手,介紹了絹云母的回收工藝,探討了絹云母產品的表征及其在橡膠制品中的應用情況。

選礦尾礦;絹云母;回收;表征;橡膠

絹云母是白云母的亞種,與白云母一樣屬于層狀結構的高鉀高鋁硅酸鹽礦物。它的化學通式為: KAl2[AlSi3O10](OH)2,化學成分的理論值為:SiO245.3%、Al2O338.4%、K2O 11.8%、H2O 4.5%。絹云母具有與白云母相類似的性質,如:片狀、彈性、抗拉、抗壓、抗剪、阻燃、耐熱絕緣和化學性質穩定、有吸濕、吸水性等,濕水后具滑感而具粘結性和可塑性。因此,和白云母一樣,絹云母可廣泛用于橡膠、塑料、涂料、絕緣材料、建材等行業。本文主要介紹選礦尾礦中絹云母礦物的回收、表征及其在橡膠制品中的應用技術研究。

1 試樣工藝礦物學研究

1.1 試樣化學多元素分析

本次回收絹云母的原料為某選金、銻后的尾礦,其化學多元素分析結果列于表1。從表1分析數據可知,試樣中主要化學成分為 SiO2、Al2O3、K2O、Na2O。

表1 試驗樣品化學多元素分析結果 %

1.2 試樣的礦物組成及其相對含量

試樣中礦物組成及其相對含量列于表2。從表2分析數據可知,試樣中礦物組成主要由絹云母、石英等構成,金屬礦物如輝銻礦等含量低。

表2 礦物組成及其相對含量 %

1.3 試樣絹云母解離度測定

試樣中絹云母解離度測定結果列于表3。從表3分析數據可知,試樣中絹云母主要在細粒級中存在,且粒級越細,絹云母含量越高。絹云母的單體解離度為83.78%。

表3 試樣中絹云母解離度測定結果 %

1.4 主要礦物的工藝特性

絹云母:分子式 KAl2[AlSi3O10](OH)2是白云母的亞種,在試樣中呈細鱗片狀。自然色為銀灰色,呈珍珠光澤,在正交偏光下呈絢麗的絲絹色。絹云母在原礦中大部分為單體形式存在,少部分與石英連生,兩者之間連生關系簡單。

石英:呈不規則粒狀,大部分為單體,少部分與絹云母、綠泥石連生,自然色為乳白色,透明至半透明。正交偏光下為灰色。

2 絹云母回收試驗

對絹云母在原料中各粒級范圍的含量分布和絹云母解離度的測定結果表明:絹云母絕大多數分布在細粒級中,其中在10μm以下粒級中的絹云母占65.12%,而且在此粒度基本單體解離。因此可以用物理處理為主的選礦方法回收。

2.1 工藝流程

尾礦中絹云母回收的工藝流程如圖1所示。

圖1 尾礦綜合利用原理工藝流程圖

2.2 回收試驗

2.2.1 預選拋粗丟尾

由于試樣中的絹云母礦物絕大部分存在于-0.037 mm的細顆粒中,所以首先要預選拋棄粗顆粒大量丟尾,同時富集絹云母。螺旋溜槽具有占地面積小、設備投資少、分選粒度適中、易于操作控制、動力消耗低等優點,十分適合尾礦的預選拋粗丟尾,本次試驗采用螺旋溜槽拋棄粗顆粒大量丟尾。

2.2.2 有價金屬的脫除

選礦尾礦中的有價金屬含量盡管很低,尾礦中的有價金屬大多以硫化物形式存在,經預選拋粗丟尾后,有價金屬大多存在于較粗的粒級(即溜槽精礦)中,但細粒徑的溜槽尾礦中也存在一定的有色金屬,它的存在會影響絹云母的回收工藝和產品質量,因此必須在絹云母回收前先脫去尾礦中的有價金屬。

2.2.3 絹云母與脈石礦物的超細分離

溜槽尾礦經脫除有色金屬后,石英、白云石等非金屬礦物是絹云母礦物的主要伴生礦物,絹云母與石英、白云石等礦物的可浮性、比重、可磁化系數相近,要實現絹云母的富集就必須解決絹云母與其它非金屬礦物的分離問題。本次試驗采用超細分級技術難以使絹云母與石英有效分離,其試驗結果列于表4。

表4 選礦尾礦回收絹云母全流程試驗指標%

3 絹云母產品的表征

3.1 絹云母產品的化學多元素分析結果

絹云母產品的化學多元素分析結果列于表5。

表5 絹云母產品化學多元素分析結果 %

3.2 絹云母產品的礦物組成結果

絹云母產品的礦物組成及其相對含量結果列于表6。

表6 絹云母產品礦物組成及相對含量結果%

3.3 絹云母產品的粒度分析結果

絹云母產品的粒度分析結果列于表7。

表7 絹云母一級品粒度分析結果 μm

3.4 絹云母產品的掃描電鏡分析結果

絹云母產品的掃描電鏡分析結果如圖2所示。從圖2可知絹云母產品的片狀結構較好,具有較細的粒徑、較大的徑厚比。

4 絹云母在橡膠中的應用

絹云母由于其表面性質、形狀及粒度等理化特性,是一種良好的橡膠填充劑,可做橡膠的增強劑,增加橡膠的耐磨性,抗拉強度和抗撕裂性,其耐熱性也較炭黑為優。

絹云母粉在天然橡膠的應用試驗結果列于表8,絹云母粉在丁苯膠中的應用試驗結果列于表9。

圖2 絹云母產品的掃描電鏡分析結果

表8 絹云母在天然橡膠中性能對比

表9 絹云母在丁苯膠中的性能對比

從表8、表9結果可知,本項目開發的絹云母產品具有優良的綜合補強性能。從膠料的硫化速度來看,絹云母粉使硫化速度有加快趨勢。從拉伸強度來看,加入絹云母粉的膠料拉伸強度超過了其它如輕鈣、絹英粉等無機填料,達到了通用炭黑的水平。其他定伸應力、撕裂強度等也均為較高的水平。

本試驗開發的絹云母粉具有粒子細、表面活性好、經厚比大等特點,這正是它在橡膠中比目前常見的無機填料具有更好補強性能的最根本原因。

5 結 語

1.某金、銻尾礦主要由SiO2、Al2O3、K2O等組成,主要礦物為石英、絹云母等,有回收價值的礦物主要為絹云母。

2.根據尾礦物質成分研究結果采用螺旋溜槽預選拋粗丟尾-溜槽尾礦浮選脫除硫化礦-超細分離回收絹云母的試驗流程,可使尾礦中的絹云母得到較好的回收。

3.本試驗開發的絹云母粉具有粒子細、表面活性好、經厚比大等特點,這正是它在橡膠中比目前常見的無機填料具有更好補強性能的最根本原因。

[1] 許時.礦石可選性研究[M].北京:冶金工業出版社,1995.

[2] 劉忠榮.尾礦回收超細絹云母工藝及產品應用研究[J].湖南有色金屬,2003,(6):13-15.

[3] 盧壽慈,李茂林,王躍林.多粒徑絹云母分級試驗研究[J].礦冶工程,2000,(3):31-33.

Study on Recovery,Characterization and Utilization of Sericite from Tailings

WANGQuan-liang,XU Yong,ZHOU Hu-qiang,DAI Yan-ping,DA Yi-hua
(Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

The study based on the craft mineral in tailings,introduced the recovery process of sericite from tailings and explored the characterization of sericite and utilization in rubber.

tailings;sericite;recovery;characterization;rubber

TD98

A

1003-5540(2010)05-0001-03

王全亮(1974-),男,高級工程師,主要從事固體廢棄物資源綜合利用與選礦工藝研究工作。

2010-08-17