川西某地花崗巖中白云母的選礦試驗研究

隆 海，黃 陽，王凡非，馮啟明，王維清

【采選技術】

川西某地花崗巖中白云母的選礦試驗研究

隆 海，黃 陽，王凡非，馮啟明，王維清

（西南科技大學固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室，四川 綿陽 621010）

川西某地花崗巖中白云母的品位高達45.74%，含鐵量低，具有工業開發價值。試驗采用多次破碎篩分及浮選工藝分別分選出6種不同粒徑的品位＞98%的白云母精礦，總回收率達到82.17%。此工藝具有無污染、回收率高等特點，是分選此種花崗巖中白云母的有效方法。

花崗巖；云母；篩分；浮選

云母屬于鋁硅酸鹽礦物，是分布最廣的造巖礦物之一。根據含有金屬離子的不同，云母可分為白云母、黑云母、金云母、鐵鋰云母等，其中白云母[K(A12Si3O10)(OH)2]因具有優良的電絕緣性、耐熱性、耐水性、耐化學腐蝕性、高彈性和剝離性，是電子、建筑、塑料、染料、橡膠、造紙等領域的重要原材料[1]。我國是一個白云母礦產資源儲量豐富的國家，儲量僅次于印度和俄羅斯，居世界第三位，具有明顯的資源優勢[2]。截止2009年底，全國已查明183個礦區(點)，主要有新疆阿爾泰地區，在長300km、寬30km范圍內，已發現10萬條白云母礦脈，儲量占全國的60%；其次是四川丹巴地區，儲量占全國的18%；居第三位的是內蒙古土貴烏拉地區[2-3]。但是，隨著這些地區優質白云母的開采枯竭，碎云母以及貧難選礦比例不斷增大，研究和開發白云母選礦技術顯得越來越迫切和必要。基于此，本文通過研究四川西部某典型花崗巖中白云母分選工藝，期望提高云母的資源回收率，為該地云母選礦提供實踐經驗。

1 試驗部分

1.1 礦石性質

原礦XRD分析可知，其中主要礦物為石英、白云母和斜長石。原礦多元素分析結果(%)為：SiO269.9、K2O 4.97、Na2O 2.16、Fe2O30.37、Al2O322.43、Rb2O 0.08、其他 0.22。經鑒定分析獲知，該礦石中白云母含量高達45.74%，極具回收利用價值。原礦顯微鏡照片見圖1。

圖1 原礦巖石薄片顯微鏡照片

由圖1可知，礦石具有中—粗粒粒狀、鱗片狀變晶結構，石英(Qtz)顆粒結晶較好，粒度在1.8～6mm，部分顆粒具明顯變形，具波狀消光；斜長石(Pl)帶灰色調，多呈自形—半自形柱狀，可見聚片雙晶，多嵌布在石英顆粒之間；白云母(Ms)呈無色，閃突起明顯，干涉色鮮艷，整體晶形較好，解理發育，多呈片狀，部分稍細小呈條狀分布，多嵌布在長石、石英顆粒之間，易于解離。

1.2 藥劑及設備

鹽酸、硫酸、十二胺，均為分析純。PE-150× 250A型顎式破碎機、XPS-Φ250×150型對輥機、XMB-Φ200×240型棒磨機、500mL XFD型浮選機、振動條篩，振動方孔篩等。

1.3 試驗流程

云母晶體的明顯特征是呈片狀，與伴生礦物石英和長石晶體形貌上存在較大的差別。在破碎磨礦過程中，由于存在明顯的選擇性粉碎，因此云母礦物碎磨后仍呈片狀，而其他礦物碎磨后主要呈不規則粒狀。借助破碎產物形狀的不同，能夠實現云母礦物與其他礦物的機械分選[4]。此外，由于片狀的云母在篩分過程中與其他礦物不規則顆粒的運動特性不同，片狀云母易于穿過窄縫，而其他礦物顆粒則難于通過窄縫，故條篩可粗選大粒徑片云母。由此，試驗確定機械篩分大粒徑云母片，浮選回收細粒級云母粉。

圖2 云母礦篩分粗選工藝流程

2 試驗結果

2.1 篩分粗選

原礦經鄂式破碎后直接篩分的工藝流程圖如圖2所示。當原礦經4次不同篩子篩分后，得到三種云母粗精礦和兩種中礦，其品位、產率見表1。原礦經2.36mm方孔篩可將59.06%的細粒徑礦物分離，能減小后續篩分作業的壓力，但云母品位為45.66%，說明細粒級云母未得到富集，需要處理再選。經條篩預處理的云母粗精礦的品位均已達到60%以上，且粒徑越大，品位越高，這說明粗粒級云母易分離富集。中礦II粒徑較大，但云母品位僅有19.38%，通過鏡下觀察得知其中云母與脈石礦物未得到有效解離，需經破碎再選可將其中云母富集。

2.2 對輥—篩選

利用云母具有選擇性破碎的特點，按照圖3流程將粗精礦和中礦II分別經對輥破碎再過2.36mm方孔篩篩選，結果如表2所示。

表1 云母礦振動篩分結果

圖3 云母礦對輥—篩分工藝流程

表2 云母礦對輥—篩分試驗結果

從表2可知，粗精礦經再破后，可篩分得到品位＞99%的云母精礦。入選礦粒徑越大，篩分得到的云母精礦回收率越大。利用振動條篩的形狀篩分機制可有效提高大片云母的回收率，但由于粒級變細后條篩細堵塞及分選效率較低等原因，本試驗在后續篩分中均未再使用條篩[5]。中礦Ⅱ的篩分結果表明，經簡單對輥再篩分工藝仍可從中分選出品質較佳的云母，且其所得尾礦云母品位為6.85%，回收率占原礦的2.86%，考慮再磨再選的成本和回收效益等綜合因素，故將該部分拋尾，能丟棄17.78%的尾礦。

2.3 棒磨—篩選

棒磨磨礦時各棒條之間呈線接觸，它具有破碎大塊而保護細粒和層片物料的特性，故試驗選擇棒磨物料以解離其中的細粒云母[6]。考慮2.1中的中礦Ⅰ和2.2中所有粗精礦的再選尾礦均為2.36mm方孔篩的篩下產物，為減化作業流程，試驗將其混合均勻后棒磨再選。棒磨—再篩選試驗主要影響因素有篩分粒徑的選擇、棒磨時間、棒磨礦漿濃度，因此試驗按照圖4所示研究了三者對篩選云母的影響，以獲得最佳試驗條件。

圖4 云母礦棒磨—篩分工藝流程

稱取混合均勻后的礦樣500g，在礦漿濃度為50%，棒磨時間為1min的條件下，將棒磨得到的礦樣經0.417、0.246、0.175mm方孔篩篩分，可得如表3所示試驗結果。+0.417mm的篩上產物云母含量為94%，產率可達20.36%，這是由于云母獨特的晶體結構使其具有一組極完全的底面解理，且具有較好的彈性和潤滑性，而脈石礦物石英、長石具有脆性，容易在棒磨過程中粉碎和泥化，在一定的磨礦時間下，保留了片狀云母而使脈石礦物細碎和泥化，從而具有篩選的可選性。+0.417mm篩上云母中仍含有少量脈石礦物，這是由于其中磨礦時間不夠，使得云母與脈石未得到充分解離。

表3 不同粒徑的云母品位

分別稱取4份混合均勻后的礦樣500g，在礦漿濃度為50%的條件下，棒磨0.5、1.0、1.5、2.0min，再用0.417mm的方孔篩進行篩選，由此確定最佳磨礦時間，試驗結果如表4所示。從結果可見，當磨礦時間不夠充分時，云母與脈石礦物未解離，難以篩選出品位較高的云母精礦；盡管棒磨時間2min時，云母精礦的品位達到99.75%，但是云母回收率降低至27.64%；棒磨1.5min時，云母品位達到98.74%，回收率達到41.32%，故綜合考慮選擇棒磨1.5min為宜。

表4 棒磨時間試驗結果

分別稱取4份混合均勻后的礦樣500g，按照礦漿濃度30%、40%、50%、60%，各棒磨1.5min，再用0.417mm的方孔篩進行篩選，由此確定最佳磨礦濃度，結果如表5所示。從中可知，隨著磨礦濃度的增大，篩選出的云母品位也有較大影響。當磨礦濃度為30%時，篩選得到的云母精礦僅為91.54%，增加到60%時，篩選云母精礦品位最高，達到99.58%，但是回收率降至39.46%。綜合考慮磨礦成本與云母回收率，試驗選擇棒磨條件為礦漿濃度50%，磨礦1.5 min。

表5 磨礦濃度的試驗結果

圖5 云母礦浮選工藝流程

2.4 浮選

云母浮選有酸性礦漿陽離子浮選法和堿性礦漿陰—陽離子混合浮選法[7]。成熟的長石和石英浮選分離工藝均在酸性礦漿溶液實現，酸性礦漿陽離子浮選云母后可直接浮選分離長石和石英，能夠減少pH值調整劑的用量，因此本試驗選擇該酸性礦漿陽離子浮選云母。具體試驗步驟為在磨礦濃度50%，時間為1.5min條件下，將0.417mm的方孔篩篩下物料直接浮選云母，流程如圖5所示，結果見表6。云母精礦的品位達到99.08%，作業回收率達到97.2%，這說明該云母極易浮選回收。

表6 浮選試驗結果

2.5 精礦分析

表7為各云母精礦的結果分析。由表可見，試驗的云母精礦品位均＞98%，總回收率達到82.17%。其中，篩選作業回收率達到48.57%，浮選作業回收率達到33.60%。篩分作業精礦中含鐵量均低于《我國出口云母粉的質量標準》中規定的0.003%要求[8]，但浮選精礦含鐵量達到0.38%，這可能是由于磨礦過程混入細粒級的機械鐵引起的，故須增加弱磁選除鐵工藝以滿足工業原料要求[9]。幾種不同粒徑的云母精礦可滿足市場上對于云母粒度的不同要求。

表7 云母精礦結果分析

3 結語

該地區花崗巖原礦中云母品位高達45.74%，原礦含鐵量僅為0.37%，白云母晶形較好，解理發育，易于與石英和長石解離，是極具開發價值的白云母礦。試驗采用的多次破碎—篩分工藝可獲得云母精礦品位均＞98%，回收率達到48.57%，精礦中鐵的含量能夠滿足工業原料要求；浮選作業云母精礦品位達到99.08%，回收率可達33.60%。幾種不同粒徑的云母精礦可滿足市場上對于云母粒度的不同要求。該工藝具有產品粒度分布窄、無污染、回收率高等特點，是分選花崗巖中白云母的有效方法。

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[2]炘徐文，郭陀珠，李衡，等.云母礦物材料研究現狀及前景[J].礦產與地質，2001，15(83)：200-203.

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[7]米麗平.從碎云母礦尾礦中回收云母的試驗研究[D].唐山：河北理工大學，2005.

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[9]紀國平，張迎棋.淺析鐵介質磨礦對云母浮選的影響[J].新疆有色金屬，2009(1)：46-47.

Research on Muscovite Mineral Processing for Granite in West Sichuan

LONG Hai, HUANG Yang, WANG Fan-fei, FENG Qi-ming, WANG Wei-qing
(Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle, Ministry of Education, Mianyang 621010, China)

Muscovite grade reaches 45.74% in granite in west Sichuan. The iron content of muscovite is low. So the mineral has the value of industrial development. The different particle size muscovite concentrate were separated from granite using multiple broken, screening and flotation process. The obtain muscovite concentrate grade is greater than 98%, the recovery rate reached 82.17%. Therefore, the technological process of this paper is no pollution and high recovery rate. So it is an effective method for separating the granite in west Sichuan

granite; muscovite; screening; flotation

TD973.4

A

1007-9386(2014)06-0028-04

2014-07-24

西南科技大學實驗技術研究項目(編號：13syjs-24)。