某中低品位鉀長(zhǎng)石無(wú)氟浮選試驗(yàn)研究

呂振福，李洪潮，張紅新，田 敏

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006；2.國(guó)家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450006)

鉀長(zhǎng)石是一種含鉀架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，為KAlSi3O8的三個(gè)同質(zhì)多像變體透長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石的總稱。天然鉀長(zhǎng)石的雜質(zhì)以石英和氧化鐵為主，氧化鈉和氧化鈣次之，熔點(diǎn)1150±20℃，熔融間隔時(shí)間長(zhǎng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，被廣泛應(yīng)用作玻璃、陶瓷、化工、磨料磨具、玻璃纖維、電焊條等工業(yè)的原料。

由于傳統(tǒng)的氫氟酸法浮選工藝分離鉀長(zhǎng)石與石英會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，一直制約著這一資源的高效開(kāi)發(fā)利用。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)鉀長(zhǎng)石的無(wú)氟浮選工藝研究，成功地實(shí)現(xiàn)了鉀長(zhǎng)石與石英的有效分離，獲得了合格的長(zhǎng)石與石英精礦，實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源的綜合利用[1-3]。

1 原礦性質(zhì)

1.1 原礦化學(xué)多項(xiàng)分析

試驗(yàn)用樣化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原礦化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果/%

1.2 主要礦物組成及特征

礦石中主要非金屬礦物是鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、絹云母，金屬礦物主要是褐鐵礦(圖1)。

圖1 長(zhǎng)石中包裹細(xì)粒的鐵礦物

鉀長(zhǎng)石：屬于微斜長(zhǎng)石，含量在50%左右，大部分微斜長(zhǎng)石中都有細(xì)粒的鐵礦物包體，或者邊緣部分與鐵礦物連生。部分長(zhǎng)石絹云母化和黏土礦化。

斜長(zhǎng)石：含量在10%左右，多以石英和鉀長(zhǎng)石連生體狀態(tài)產(chǎn)出。

石英：含量在30%～35%，粒狀，原生粒度不能測(cè)量。

絹云母：含量較低，為長(zhǎng)石絹云母化的產(chǎn)物，粒度細(xì)小。

金屬礦物：主要是褐鐵礦，粒度在0.01～0.05mm之間，多被長(zhǎng)石、石英包裹。

2 試驗(yàn)方案的選擇

礦石在磨礦過(guò)程中易泥化，加大了浮選過(guò)程中的浮選藥劑用量，在分離長(zhǎng)石與石英之前應(yīng)先進(jìn)行脫泥。為考察不同脫泥流程對(duì)長(zhǎng)石石英分離的影響，試驗(yàn)中進(jìn)行了浮選脫泥和沉降脫泥對(duì)比試驗(yàn)研究。脫泥后浮選分離鉀長(zhǎng)石、石英的關(guān)鍵在于捕收劑的選擇，根據(jù)探索試驗(yàn)結(jié)果本試驗(yàn)最終選擇陰陽(yáng)離子混合捕收劑作為長(zhǎng)石浮選捕收劑，陽(yáng)離子捕收劑選用油胺，陰離子捕收劑選用石油磺酸鈉，其配比關(guān)系為1∶2。

浮選脫泥：浮選脫泥捕收劑為自制羥基羧酸，在以往的鉀長(zhǎng)石礦浮選試驗(yàn)中脫泥效果良好。原礦磨至-0.074mm占70%，加入捕收劑羥基羧酸浮選脫泥，脫泥后礦漿調(diào)整pH為4，加入捕收劑油胺與石油磺酸鈉浮選長(zhǎng)石，試驗(yàn)流程及條件見(jiàn)圖2。

沉降脫泥：原礦磨至-0.074mm占70%，沉降脫泥脫去-0.025mm粒級(jí)產(chǎn)品，脫泥后礦漿調(diào)整pH為4，加入捕收劑油胺與石油磺酸鈉浮選長(zhǎng)石,試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

圖2 浮選脫泥流程

圖3 沉降脫泥流程

表2 脫泥試驗(yàn)結(jié)果

以上對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，采用浮選脫泥和沉降脫泥工藝流程均可獲得品位和回收率較高的長(zhǎng)石精礦，但浮選脫泥流程所得長(zhǎng)石精礦中K2O、Na2O回收率均低于沉降脫泥所得長(zhǎng)石精礦中回收率。因此，從選礦工藝的實(shí)用性、選別指標(biāo)考慮，選用沉降脫泥流程。

3 長(zhǎng)石石英分離試驗(yàn)研究

3.1 磨礦細(xì)度及其他條件的確定

磨礦細(xì)度是浮選分離的重要條件，合理的磨礦細(xì)度既要保證目的礦物的充分單體解離，又要避免過(guò)粉碎發(fā)生。磨礦細(xì)度試驗(yàn)采用沉降脫泥、一次粗選流程，試驗(yàn)流程圖如圖4所示。

圖4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)工藝流程

選礦條件試驗(yàn)結(jié)果如圖5～8所示，經(jīng)比較選擇確定了適宜的試驗(yàn)條件為：磨礦細(xì)度-0.074mm含量占50%、脫泥粒度0.025mm、粗選H2SO4用量1000g/t、油胺∶石油磺酸鈉=800g/t∶1600g/t。

圖5 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

圖6 脫泥細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

圖7 浮選礦漿pH試驗(yàn)結(jié)果

3.2 開(kāi)路流程試驗(yàn)

礦漿pH試驗(yàn)工藝流程及工藝條件見(jiàn)圖9，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

圖8 捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

圖9 開(kāi)路試驗(yàn)工藝流程

表3 開(kāi)路流程試驗(yàn)結(jié)果

開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果表明，在確定的選礦工藝流程及藥劑制度下，可以獲得K2O和Na2O的品位分別為7.74%和4.44%，回收率分別為68.04%和60.87%的長(zhǎng)石精礦。長(zhǎng)石精礦磁選試驗(yàn)結(jié)果表明，因開(kāi)始中鐵礦物細(xì)粒嵌布，磁選后長(zhǎng)石精礦中含鐵量降低不明顯，且磁性物中長(zhǎng)石含量較高，因此閉路試驗(yàn)中取消磁選作業(yè)保證長(zhǎng)石的回收率。

3.3 閉路試驗(yàn)

閉路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖10，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

圖10 閉路試驗(yàn)工藝流程

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果

在確定的選礦工藝流程及藥劑制度下，可以獲得K2O和Na2O的品位分別為7.94%和4.61%，回收率分別為78.56%和74.60%的長(zhǎng)石精礦。同時(shí)還可以獲得產(chǎn)率19.94%的石英產(chǎn)品，經(jīng)化學(xué)分析石英產(chǎn)品中SiO2含量為97.12%。

4 結(jié)論

1)浮選分離長(zhǎng)石之前脫除礦泥是浮選分離成功的關(guān)鍵，不同脫泥方法脫泥效果不同，通過(guò)浮選脫泥和沉降脫泥試驗(yàn)對(duì)比，最終選擇效果較好的沉降脫泥，選擇適宜的脫泥方法有助于降低礦泥對(duì)后序工藝的影響。

2)通過(guò)試驗(yàn)研究，最終獲得長(zhǎng)石產(chǎn)品產(chǎn)率為59%，K2O+Na2O品位為12.55%；石英產(chǎn)品產(chǎn)率為19.94%，SiO2品位為97.12%。原礦利用率達(dá)78.94%。

[1] 田敏，李紅潮，張紅新，等.鉀長(zhǎng)石石英無(wú)氟分離工藝研究及工業(yè)化試驗(yàn)[J].化工礦物與加工，2012(11)：8-12.

[2] 萬(wàn)鵬，王中海.長(zhǎng)石-石英浮選分離工藝研究[J].礦業(yè)工程，2008(2)：32-35.

[3] 于福順.石英長(zhǎng)石無(wú)氟浮選分離工藝研究現(xiàn)狀[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2005(6)：52-54.