江蘇某難選藍晶石礦石選礦試驗

2013-08-25 08:28:14高惠民管俊芳張凌燕

金屬礦山 2013年8期

路洋高惠民王芳洪禮管俊芳張凌燕

(1.武漢理工大學資源與環境工程學院;2.礦物資源加工與環境湖北省重點實驗室)

藍晶石是一種天然高鋁礦物，與紅柱石、硅線石成同質異形體，統稱“三石”，其分子式為Al2(SiO4)O，理論組成為 SiO237.10%、Al2O362.90%［1］。藍晶石煅燒后形成莫來石，具有耐火度和機械強度高、熱膨脹率低、抗化學腐蝕性和抗熱沖擊性強的特點，因此主要用于生產冶金工業耐火材料如各種耐火磚和耐火砂漿等，此外還可用作陶瓷原料和生產硅鋁合金等。藍晶石礦產品中藍晶石礦物含量的高低及雜質含量的多少直接影響其性能和用途［2］，因此低品位的藍晶石礦礦石需要進行選礦提純。本研究對江蘇某低品位難選藍晶石礦石進行選礦試驗，為該藍晶石資源的開發利用提供技術支持。

1 試樣性質

1.1 試樣物質組成

試樣的化學多元素分析結果見表1。

表1 試樣化學多元素分析結果 %

結合化學成分分析結果、顯微鏡觀察和XRD分析結果，試樣的礦物組成主要為藍晶石、石英、葉臘石、白云母、黑云母、高嶺石、黃玉、赤褐鐵礦、磷鈣鋁石等，有少量的金紅石、鈦鐵礦、磷灰石和鈣鐵榴石。各礦物的含量見表2。

表2 試樣礦物組成 %

1.2 藍晶石嵌布特征

采用德國徠卡公司產DMLP型透/反兩用偏光顯微鏡對礦物進行形貌分析，結果如圖1所示。可見，藍晶石晶體中包裹著石英、赤褐鐵礦，或與金紅石緊密共生，這將給分選帶來較大難度。

圖1 礦石的偏光顯微鏡照片

2 試驗方案

藍晶石礦石的選礦一般以浮選為主，且浮選在酸性、堿性、中性條件下均可進行，堿性條件(pH=8.5～9.5)下使用脂肪酸捕收劑如油酸、油酸鈉、氧化石蠟皂、癸脂、脂肪酸類乳濁液等，酸性條件(pH=3～4)下使用磺酸鹽捕收劑(主要是石油磺酸鹽)，中性條件(pH=6.5～7.5)下使用磺酸鹽和脂肪酸混合捕收劑［3-9］。對于本試驗礦樣，前期探索試驗發現:磨礦后進行全粒級浮選，無論是在酸性條件下以石油磺酸鈉為捕收劑，還是在堿性條件下以油酸為捕收劑，均難以獲得高品位的藍晶石精礦，且鏡下觀察發現精礦中的鐵鈦雜質主要分布在細粒級;而將磨后原礦按45μm分為粗細兩級分別在酸性條件下以石油磺酸鈉為捕收劑進行浮選，并對細粒級在浮選前進行脫泥，則可取得較好的選別效果——通過粗粒級浮選得到高品位精礦，通過細粒級浮選提高回收率。

試樣中的赤褐鐵礦、黑云母、金紅石、鈦鐵礦等含鐵鈦雜質礦物均具有一定的弱磁性，可以采用簡單又高效的高梯度磁選方法將它們去除。考慮到浮選后再高梯度磁選時，浮選精礦所帶藥劑易將磁性和非磁性顆粒凝聚成團而使高梯度磁選過程中產生較多的夾帶損失［10］，因而高梯度磁選應在浮選前進行。

綜上所述，確定采用磨礦—高梯度磁選除鐵鈦—按45μm分級—細粒級脫泥—脫泥沉砂和粗粒級分別進行石油磺酸鈉酸性浮選的試驗方案。

3 試驗結果與討論

3.1 條件試驗

鑒于高梯度磁選比較簡單，故僅進行磨礦細度、－45μm細粒級脫泥粒度、浮選粗選藥劑用量等條件試驗，并且為簡化試驗，這些條件試驗在不經過高梯度磁選的情況下進行。

3.1.1 磨礦細度試驗

將原礦磨至不同細度，分別按45μm篩分為粗細兩級，然后在硫酸和石油磺酸鈉用量均為1 000 g/t(藥劑用量均對原礦量計，下同)的條件下對+45 μm粗粒級進行浮選粗選，試驗結果如圖2所示(Al2O3回收率對原礦計，下同)。

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圖2 不同磨礦細度下粗粒級的浮選粗選指標

由圖2可見，粗粒級浮選粗精礦的Al2O3回收率在磨礦細度為－74μm占65.28%時出現最大值，Al2O3品位在磨礦細度超過－74μm占65.28%后急劇下降。因此，確定磨礦細度為－74μm占65.28%。在此磨礦細度下，磨礦產品的篩分分級結果見表3。

表3 －74μm占65.28%磨礦產品分級結果 %

3.1.2 +45μm粒級浮選粗選硫酸用量試驗

固定磨礦細度為－74μm占65.28%、石油磺酸鈉用量為1 000 g/t，考察硫酸用量對+45μm粒級浮選粗選指標的影響，試驗結果如圖3所示。

圖3 粗粒級浮選粗選硫酸用量試驗結果

由圖4可見，隨著硫酸用量的增加，+45μm粒級浮選粗精礦的品位和回收率均先上升后下降，并都在硫酸用量為800 g/t時達到最大值，故確定+45 μm粒級浮選粗選硫酸用量為800 g/t，此時礦漿pH為3.5。

3.1.3 +45μm粒級浮選粗選石油磺酸鈉用量試驗

固定磨礦細度為－74μm占65.28%、硫酸用量為800 g/t，考察石油磺酸鈉用量對+45μm粒級浮選粗選指標的影響，試驗結果如圖4所示。

圖4 粗粒級浮選粗選石油磺酸鈉用量試驗結果■—品位;□—回收率

由圖4可見:隨著石油磺酸鈉用量的增加，+45 μm粒級浮選粗精礦的品位逐漸下降而回收率先上升后微幅下降;當石油磺酸鈉用量為1 000 g/t時，+45μm粒級浮選粗精礦的回收率達到最大值，品位也較高。故確定+45μm粒級浮選粗選的石油磺酸鈉用量為1 000 g/t。

3.1.4 －45μm粒級脫泥粒度試驗

－45μm粒級含大量礦泥，嚴重影響浮選過程，因此需進行脫泥。采用自然沉降法分別按不同粒度對－45μm粒級進行脫泥，然后在硫酸用量為500 g/t(pH為3.5)、水玻璃用量為200 g/t、石油磺酸鈉用量為500 g/t條件下對沉砂進行浮選粗選，試驗結果如圖5所示。

圖5 不同脫泥粒度下沉砂的浮選粗選指標■—品位;□—回收率

由圖5可見，隨著脫泥粒度的增大，沉砂浮選粗精礦的品位先提高后趨于穩定，回收率則先變化不大后急劇下降，當脫泥粒度為20μm時，沉砂浮選粗精礦的品位和回收率都處于較高水平，故確定脫泥粒度為20μm。在此粒度下的脫泥結果見表4。

表4 脫泥粒度為20μm時的脫泥結果 %

3.1.5 脫泥沉砂浮選粗選水玻璃用量試驗

固定硫酸用量為500 g/t(pH為3.5)、石油磺酸鈉用量為500 g/t，考察抑制劑水玻璃用量對－45 μm粒級脫泥沉砂浮選粗選指標的影響，試驗結果如圖6所示。

由圖6可見:隨著水玻璃用量的增加，沉砂浮選粗精礦的品位逐漸增加而回收率逐漸降低，且品位比回收率變化明顯;當水玻璃用量達到160 g/t后，兩者均變化甚微。綜合考慮，確定－45μm粒級脫泥沉砂浮選粗選的水玻璃用量為160 g/t。

圖6 沉砂浮選粗選水玻璃用量試驗結果

3.1.6 脫泥沉砂浮選粗選石油磺酸鈉用量試驗

固定硫酸用量為500 g/t(pH為3.5)、水玻璃用量為160 g/t，考察石油磺酸鈉用量對－45μm粒級脫泥沉砂浮選粗選指標的影響，試驗結果如圖7所示。

圖7 沉砂浮選粗選石油磺酸鈉用量試驗結果

由圖7可見，隨著石油磺酸鈉用量的增加，沉砂浮選粗精礦的品位和回收率均先上升后下降，并都在石油磺酸鈉用量為480 g/t時達到最大值，故確定－45μm粒級脫泥沉砂浮選粗選的石油磺酸鈉用量為480 g/t。

3.2 流程試驗

在上述條件試驗基礎上，按照所制定的工藝方案，以磁介質為 2 mm鋼棒、脈動沖次為400次/min、脈動沖程為10 mm、背景磁感應強度為1.0 T條件下的SLon－100高梯度磁選機作為除鐵鈦手段，進行了磨礦—高梯度磁選除鐵鈦—按45μm分級—細粒級脫泥—脫泥沉砂和粗粒級分別酸性浮選開路流程試驗，然后根據開路流程試驗結果，按圖8進行了閉路流程試驗，獲得了 Al2O3品位為55.69%、Al2O3回收率為69.23%的藍晶石精礦1和Al2O3品位為50.17%、Al2O3回收率為 15.16%的藍晶石精礦2，Al2O3綜合回收率達84.39%(見表5)。