細(xì)粒級長石尾泥的磁選除鐵研究

王 龍 賈洪利 丁長田 陳傳君 李巧英

(山東華特磁電科技股份有限公司 山東 臨朐 262000)

前言

我國長石資源豐富，但是能夠滿足工業(yè)要求的優(yōu)質(zhì)長石礦較少，礦物中絕大部分都含有石英、白云母、黑云母、金紅石、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦，有些長石原礦中還含有磷灰石、黃鐵礦、榍石、角閃石、電氣石等，鐵含量比較高，致使長石白度或燒成白度達(dá)不到要求。為了提高長石的工業(yè)價(jià)值，滿足工業(yè)對優(yōu)質(zhì)長石礦的需求，必須從劣質(zhì)長石礦中去除礦物雜質(zhì)，尤其是對鐵、鈦氧化物的去除。長石常被用于制造玻璃及陶瓷坯釉的助熔劑，并可降低燒成溫度。一般來說玻璃行業(yè)對長石要求為：K2O+Na2O≥10.0%，F(xiàn)e2O3<0.3%，陶瓷行業(yè)對鐵要求更高(一般對長石要求：陶瓷Fe2O3<0.2%，高檔陶瓷Fe2O3<0.1%)。長石尾泥作為長石選礦廠脫泥部分，由于粒度細(xì)，含鐵量高，在選礦盈利條件的約束下，一般磁選設(shè)備無法進(jìn)行有效的除鐵使其成為合格產(chǎn)品。許多長石選礦選擇將這些細(xì)粒級的長石尾泥拋棄，但大量的尾泥不僅造成環(huán)境污染而且造成資源的浪費(fèi)。如何將這些尾泥有效分選并加以利用成為了一個(gè)亟待解決的問題。針對長石尾泥的特點(diǎn)，經(jīng)過長期的理論研究和大量的試驗(yàn)，我們制訂了一套合理的工藝流程來處理長石尾泥，并通過山東誠泰礦業(yè)有限公司長石選礦廠的試驗(yàn)驗(yàn)證而進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)。

1 礦石成分

1.1 概述

山東誠泰礦業(yè)有限公司長石選礦廠的長石屬于鈉長石，該礦石產(chǎn)于由“二云母-淡花崗巖類”構(gòu)造組成的花崗深層巖中成礦，結(jié)構(gòu)是典型的偉晶巖型，主要礦物成分是堿性斜長石、鈉長石或鈉長石-肖鈉石雙晶、石英、鐵磁性綠泥石，綠、黑云母和副礦物(綠簾石、榍石)，長石礦多元素化學(xué)成分見表1。

表1 長石礦多元素化學(xué)成分(質(zhì)量%)

1.2 細(xì)粒級長石尾泥的性質(zhì)

該尾泥所含的雜質(zhì)成分有(質(zhì)量%)：Fe2O3為2.93,TiO2為0.20，由該化驗(yàn)成分可知，鐵含量高達(dá)2.93，無法直接進(jìn)行有效利用。長石尾泥粒度組成見表2。

表2 長石尾泥粒度組成

由表2可以看出，尾泥粒度200目以下所占比例超過90%，屬于細(xì)粒級尾泥。對細(xì)粒級尾泥進(jìn)行燒結(jié)處理后化驗(yàn)白度為4.0度。

2 試驗(yàn)工藝流程

2.1 設(shè)備選用

針對該尾泥鐵含量高達(dá)2.93%，為了提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，需要在工藝流程初始時(shí)選用耗能低的永磁弱磁設(shè)備，然后使用強(qiáng)磁設(shè)備二次精選；針對該尾泥粒度細(xì)的特點(diǎn)，選用立環(huán)高梯度磁選機(jī)和電磁漿料高梯度磁選機(jī)兩種設(shè)備串聯(lián)使用。由此看來，針對該礦的特點(diǎn)，該工藝流程應(yīng)包含3類主要設(shè)備：平板磁選機(jī)(永磁磁選機(jī)類)、立環(huán)高梯度磁選機(jī)(強(qiáng)磁機(jī))、電磁漿料高梯度磁選機(jī)(強(qiáng)磁機(jī))。

2.2 選礦工藝制定

根據(jù)設(shè)備選用特點(diǎn)，將所需的磁選設(shè)備串聯(lián)起來，即得到所需的工藝流程，如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

3 試驗(yàn)研究

3.1 去除磁性鐵的研究

長石類礦物的磁性較弱，高梯度磁選機(jī)是目前從微細(xì)粒礦物中去除鐵礦物、云母最有效的磁選設(shè)備，其背景磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)到1.6 T，可對長石礦進(jìn)行有效提純。但電磁高梯度磁選機(jī)的設(shè)備成本和生產(chǎn)成本較高，為了提升其處理能力，提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)過程中常用永磁磁選機(jī)進(jìn)行粗選，然后使用電磁高梯度磁選機(jī)進(jìn)行精選。在本實(shí)驗(yàn)中，使用1.2 T永磁平板磁選機(jī)進(jìn)行粗選，然后使用1.4 T立環(huán)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行二次精選，以達(dá)到除掉大部分鐵雜質(zhì)的目的。

試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過一段永磁平板磁選機(jī)，尾泥的含鐵量由2.93%下降到1.52%，白度由4度提高到5.7度；經(jīng)過二段立環(huán)高梯度磁選機(jī)精選含鐵量進(jìn)一步使尾泥含鐵量降低至0.96%，白度提升至9.6度。結(jié)果顯示，經(jīng)過兩段磁選，含鐵量有較明顯的降低，但白度提升不明顯。

3.2 細(xì)粒級長石尾泥的精選

尾泥粒度在200目以下的部分占比達(dá)到了90%以上，對于該類粒度的長石在含鐵量較低時(shí)，立環(huán)高梯度磁選機(jī)效果不是十分明顯。大量試驗(yàn)表明，電磁漿料高梯度磁選機(jī)針對此類礦物除鐵有較好的效果。本實(shí)驗(yàn)為了使長石達(dá)到高檔陶瓷所需原料標(biāo)準(zhǔn)，選用兩段電磁漿料高梯度磁選機(jī)進(jìn)行除鐵。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過一段電磁漿料高梯度磁選機(jī)，尾泥的含鐵量由0.96%下降到0.32%，白度由9.6度提高到42.3度；再經(jīng)過二段電磁漿料高梯度磁選機(jī)精選含鐵量進(jìn)一步降低至0.09%，白度則提升至59.4度。結(jié)果顯示，經(jīng)過兩段磁選，含鐵量有了較大幅度的降低，白度達(dá)到了高檔陶瓷所需原料的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 經(jīng)濟(jì)性分析

3.3.1 設(shè)備投資

山東誠泰礦業(yè)有限公司按此工藝采購設(shè)備處理長石尾泥，建成了一條生產(chǎn)線需要1臺平板磁選機(jī)、1臺立環(huán)高梯度磁選機(jī)、4臺電磁漿料高梯度磁選機(jī)共6臺設(shè)備，估計(jì)需要投資430萬元。

3.3.2 電費(fèi)

6臺設(shè)備按處理量匹配具體型號，功耗估計(jì)每小時(shí)560 kW·h，工業(yè)電價(jià)格按1元/kW·h計(jì)，設(shè)備年平均工作350 d，年電費(fèi)估計(jì)需560×24×1×350=4 704 000元，約470萬元。

3.3.3 年生產(chǎn)產(chǎn)值

6臺設(shè)備按此工藝進(jìn)行生產(chǎn)，理論上可以處理長石尾泥干礦至少13 t/h，受該選礦處理能力影響，每小時(shí)可提供8 t尾泥供應(yīng)該生產(chǎn)線，產(chǎn)出率為39.89%，每小時(shí)可產(chǎn)精礦8×39.89%=3.2 t，按每年工作350 d，高檔陶瓷用長石粉市場價(jià)格為500元/t，年產(chǎn)值可達(dá)3.2×24×350×500=1 344萬元。

3.3.4 其他費(fèi)用

該生產(chǎn)線人工費(fèi)及其他費(fèi)用估計(jì)20萬元。

按以上分析，該生產(chǎn)線第一年年盈利可達(dá)1 344-430-470-20=424萬元，第二年及以后設(shè)備投資已回收，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

4 結(jié)論

1)山東誠泰礦業(yè)有限公司長石尾泥Fe2O3的含量為2.93%，白度為4.0度，經(jīng)過平板磁選機(jī)，立環(huán)高梯度磁選機(jī)，電磁漿料高梯度磁選機(jī)一次粗選，電磁漿料高梯度磁選機(jī)二次精選工藝流程，可以得到Fe2O3含量為0.09%，白度為59.4度的長石礦精礦產(chǎn)品。

2)初步估算經(jīng)濟(jì)效益表明，該項(xiàng)目不僅可以減少長石尾泥對環(huán)境的污染，而且可以將長石尾泥有效的加以利用，加工得到高檔長石粉，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。