Φ75旋流器在超細高嶺土選礦中的應用研究

林寶泰

(龍巖高嶺土股份有限公司，福建 龍巖 364000)

高嶺土是一種重要的粘土礦物，因其具有可塑性、粘結性、分散性、吸附性、化學穩定性等多種優良的工藝性能，已被廣泛應用于油漆、涂料、造紙、橡膠、塑料、電纜、陶瓷等諸多領域[1-3]。高嶺土礦床類型一般劃分為硬質高嶺土、軟質高嶺土和砂質高嶺土，我國高嶺土以砂質高嶺土為主，約占資源儲量的60%以上[4]。

福建龍巖東宮下高嶺土礦是我國20世紀80年代探明的特大型優質砂質高嶺土礦床，具有規模大、有害雜質鐵鈦含量低，自然白度、燒成白度高等特點，可作為高級陶瓷的主要配方原料[5]。隨著高嶺土應用研究的不斷深入，造紙涂料級高嶺土、煅燒高嶺土、超細和提純高嶺土以及其他高端產品的出現將會使高嶺土具有更好的物化性能[6]。如龍巖高嶺土，從325目高嶺土提高至70級超細龍巖高嶺土，其物性指標—可塑性指數從0.658提高到0.878，更好地滿足了陶瓷廠家可塑性技術指標要求[7]。

超細高嶺土常用的加工工藝有機械濕法、干法超細粉磨和小直徑旋流器分級提取超細高嶺土。唐小剛等[8]用BP1000磨剝機，以漳州高嶺土原料，經兩段磨剝，其-2μm含量由最初的51.66%達到了91.38%。李航等[9]采用Φ10mm小直徑旋流器提取出-2μm含量為91%左右的超細高嶺土。本文采用Φ75旋流器對龍巖高嶺土325目礦漿進行分級，提高其-2um含量，再使用攪拌磨進行磨剝(即Φ150旋流器→Φ75旋流器→磨礦工藝)可生產出70級超級高嶺土。

1 試驗設備、儀器、藥劑及原料

1.1 試驗設備、儀器及藥劑

Φ75旋流器(錐度為8°，給礦管直徑為25mm，溢流管直徑為25mm)、Φ150旋流器、GJ5X2雙槽攪拌磨、JL-1177型激光粒度分析儀、六偏磷酸鈉(P2O5＞68%)

1.2 試驗原料

采用Φ150旋流器分選后的325目礦漿，其Al2O3含量35.2%、TFe2O30.57%，1 280℃燒白度85.6，-2μm含量32.88%，濃度5.7%。

2 試驗和結果

2.1 試驗工藝流程

高嶺土原礦經水洗后的溢流礦漿經Φ150旋流器分級，得到325目礦漿(圖1)，再經過篩、除雜后的篩下礦漿經Φ75旋流器進行分選，其溢流產品進行除鐵、磨礦，生產70級超級龍巖高嶺土。

圖1 試驗工藝流程簡圖

2.2 Φ75旋流器試驗

高嶺土原礦經水洗、除砂、分級后，用Φ150旋流器對其進行分級，Φ150旋流器溢流過200目振動篩篩分后，得到325目高嶺土礦漿，然后用Φ75旋流器對325目高嶺土礦漿在不同工況條件下進行一系列分級試驗。

要獲得超細顆粒，采用直徑小的長錐水力旋流器分級效果較好，并且低濃度、高壓力給漿。高入料濃度不利于分選工作的進行，低入料濃度適合旋流器高效率地分選[10-11]。

在相同進漿壓力條件下，隨著排沙嘴尺寸的增大，其溢流濃度、沉砂濃度降低，溢流產品細粒級含量增加(表1)。在相同排沙嘴尺寸情況下，其溢流產品細粒級含量隨著進漿壓力的增加而增加，且壓力越高，在不同排沙嘴尺寸梯度下，其溢流產品細粒級含量增幅越大，但采用過小的排沙嘴，增加進漿壓力，對提高其溢流產品中細粒級含量基本無效。

表1 Φ75旋流器試驗粒度指標情況表

在相同壓力條件下，隨著排沙嘴尺寸增大，其沉砂Al2O3含量及1 280℃燒成白度上升，TFe2O3含量基本不變(表2)。在相同排沙嘴尺寸條件下，隨著進漿壓力增大，其沉砂Al2O3含量及1 280℃燒成白度略微上升。

表2 Φ75旋流器沉砂指標情況表

在相同壓力條件下，隨著排沙嘴尺寸增大，其溢流各項化學指標變化不大(表3)。在相同排沙嘴尺寸條件下，隨著壓力的增加，其溢流1 280℃燒成白度略微上升，Al2O3含量及TFe2O3含量基本不變，對后續除鐵工藝影響不大。

表3 Φ75旋流器溢流指標及其與原漿指標對比情況表

通過Φ75旋流器后，其溢流Al2O3含量可提 高0.73%～1.01%，1 280℃燒 成 白 度 上 升1.8%～3.0%，上升幅度較大；而原漿、Φ75沉砂及溢流Al2O3含量基本差不多。可見，原漿Al2O3嵌布粒度較細，富集在細顆粒中，TFe2O3較均勻地分布在原漿各粒級中。

2.3 連續性試驗

由上述Φ75旋流器條件試驗中可知，在進漿壓力為0.18kPa，排沙嘴尺寸為12mm的條件下，325目礦漿經Φ75旋流器分選后，其溢流產品中-2μm含量提升7.95%，效果最佳。為驗證該試驗數據的可靠性，在該最佳條件下進行為期7天的連續性試驗，從第一天至第七天平均進漿濃度為6.1%、-2μm含量為29.34%，Φ75溢流濃度為4.51%、-2μm含量平均為39.36%，濃度降低了1.59%，-2μm含量提高了10.02%；Φ75旋流器沉砂濃度平均為10.23%。效果較為明顯，達到了預期指標(表4)。

表4 Φ75旋流器連續性試驗數據

2.4 磨礦

磨礦設備采用GJ5X2雙槽攪拌磨，原料為325目礦漿及經Φ75旋流器分級后的325目礦漿(即Φ75溢流礦漿)，分別對兩種原料進行一段磨礦對比。在不同進漿流量下，分散劑添加量、原料濃度等其他條件相同的基礎上，325目礦漿磨礦進漿流量在1.83m3/h時，磨礦產品-2μm含量為67.13%，達不到70級超級龍巖高嶺土的粒度(69%≤-2μm≤74%)指標要求，再降低流量來提高磨礦粒度將會提高磨礦成本，不劃算。而Φ75溢流礦漿在進漿流量為2.06m3/h情況下(表5)，其磨礦產品-2μm含量為69.8%，達到70級超級龍巖高嶺土粒度指標要求(圖2)，增加了攪拌磨處理量，可降低磨礦成本。

圖2 磨礦產品粒度分布曲線圖

表5 磨礦條件

3 結論

(1)通過Φ75旋流器試驗可知，在一般情況下，旋流器溢流產品中細粒級含量隨著排沙嘴尺寸、進漿壓力的增大而增加。使用Φ75旋流器對龍巖高嶺土325目礦漿進行分級，在進漿壓力0.18kPa、排沙嘴尺寸為12mm條件下，通過連續性試驗，其-2μm含量可提高10.02%，效果明顯。

(2)325目礦漿經Φ75旋流器分級后，可提高產品中Al2O3含量及1 280℃燒成白度，TFe2O3含量基本不變。表明325目礦漿中Al2O3嵌布粒度較細，富集在細顆粒中，TFe2O3較均勻地分布在原漿各粒級中。

(3)325目礦漿經Φ75旋流器分級后，再使用單臺攪拌磨進行一段磨礦，可生產出70級超級龍巖高嶺土產品；未經Φ75旋流器分級的325目礦漿，使用單臺攪拌磨進行一段磨礦來生產70級超級龍巖高嶺土較為困難。