山东某钾钠长石矿提纯工艺的试验研究.pdf

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第34卷第l期非金属矿Vb1．34No．12011年1月Non．MetallicMinesJanuary，2011山东某钾钠长石矿提纯工艺的试验研究张凌燕潘力邱杨率黄雯(武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070)摘要采用“磨矿一脱泥一磁选一浮选”的．Y-艺流程，对山东某地长石矿进行精选，可以得到最终精矿中TFe20含量0．12％、CaO含量0．26％的技术指标，该精矿达到了我国长石产品在釉料、陶瓷白坯及平板玻璃等方面应用一级质量指标。关键词长石磨矿脱泥磁选浮选中图分类号：TD97文献标识码：A文章编号：1000-8098(2011)01．0033-04ExperimentalStudyonPurificationTechnologyofPotashandSodaFeldsparOrefromShandongZhangLinyanPanLiQiuYangshuaiHuangWen(SchoolofResourceandEnvironmentalEngineerin，WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070)AbstractThetechnologicalprocessof’grinding—desliming—magneticseparation—floatation’wasadoptedtoconcentratethefeldsparorefromShangdongsomewhere．Thefinalconcentratecouldbeobtainedwhichthecontentoftotalironoxidewas0．12％andcalciumoxidewas0．26％．Thisfinalconcentratereachedthefirstqualitystandardoffeldsparforglaze，whiteblankofporcelainandplateglass．Keywordsfeldsparoregnndingdeslimingmagneticseparationfloatation长石是由钾、钠、钙和钡的铝硅酸盐组成的一族级品标准。矿物，它是地壳中最常见的矿物，比例达到60％，在原矿经XRD分析可知，矿石中主要成分为钠长火成岩、变质岩、沉积岩中都可出现。长石的熔点在石49％、钾长石16％、石英l8％和云母类矿物9o／0'还1100~1300~C之间，化学稳定性好，在与石英及铝硅酸有少量赤褐铁矿、金红石和锆石。铁矿物赋存在黑云盐共熔时有助熔作用，常被用于制造玻璃及陶瓷坯釉母中，还有少量铁呈游离单矿物存在于赤褐铁矿中。的助熔剂，并可降低烧成温度；此外，长石玻璃体的生原矿磨矿分级后，经分析各粒级产品中铁、钙元成还能提高坯体的透光性]。实践证实，长石中的铁、素的分布情况得知，含铁矿物和方解石主要分布在细钙等元素含量的高低决定了陶瓷产品的优劣，铁含量粒级中，并且随着粒度的变细而进一步富集，主要富过高，烧成制品会出现黑色斑点，钙主要以碳酸盐存集在一0．030mm以下的细粒级中。在)含量过高，烧成制品会出现凹凸不平的气孔，故在1．2实验药品与仪器长石提纯工艺中必须降低铁和钙的含量。实验药剂：脂肪酸盐类捕收剂，水玻璃，碳酸钠，长石一般与石英、云母类矿物、方解石、黏土矿物硫酸，胺类阳离子捕收剂，非极性油(均为市售)。和金红石共生。铁的存在形式主要有两种情况，一是实验仪器：XMB．70型三辊四筒磨矿机，湖北探存在于赤褐铁矿等游离矿物中，二是赋存在云母矿物矿机械厂；Slon．100周期式脉动高梯度磁选机，江西中，而钙元素主要赋存在方解石中，赤褐铁矿可以通赣州冶金研究所；RK／FD型lL单槽浮选机，武汉洛过高梯度磁选去除，云母类矿物可以通过高梯度磁选克粉碎设备制造有限公司；XTLZq~260／qo200多用真和浮选去除，方解石主要通过浮选去除。空过滤机，西昌102厂。1实验部分1．3磨矿细度的确定在磨矿浓度为50％条件下，1．1矿石性质矿样为山东某地长石矿，原矿化学变化磨矿时间进行磨矿分级试验，产品分成3个粒多元素分析结果(w)为：SiO2，68．68；A120，17．37；级：+0．074narn，一0．074ram+0．045mm和一0．0451／llrl。TFe203，0．34；MgO，0．15；CaO，1．02；Na20，6．05；K2O，磨矿时间分别为8min、10min、12rain、14min和4．64；TiO2，0．11；P2O5，0．04；MnO，0．02；H2O，0．11；烧16min，磨矿采用XMB一70型三辊四筒磨矿机。试验失量，1．47。原矿中Na20+K20为l0．69％，低于l1％结果见表1和图1。的长石一级品标准，TFe203含量为0．34％，高于0．2％由表1和图l可知，当磨矿时间从8min增加到的一级品标准，CaO含量为1．02％，也高于1．0％的一10min时，磨矿细度变化不大；从10min增加到12rain收稿日期：2010—11．29时，-0．074mm含量增加较明显，达到了63．68％，继续．33． 第34卷第1期非金属矿2011年1月增加磨矿时问，磨矿细度曲线而趋于平稳，⋯0．074mm细泥中，将一0．030inin粒级的细泥除去，可有效降低精和一0．045nlin含量增加的趋势逐渐变小。矿中铁、钙元素的含量，故在选别之前进行脱泥作业。表1磨矿细度与磨矿时间的关系表为将一0．030rnlTl级别的细粒级矿泥去除，根据斯托克斯沉降公式，确定沉降时间为6min。1．5磁选场强条件试验磁选采用Slon一100周期式脉动高梯度磁选机，在磨矿细度和沉降脱泥时间确定80的条件下，磁选条件定为：磁选上升下降水流的脉动7。60为400次／min，矿浆流速为0．8cm／s，场强分别为0．7T、0．8T、0．9T和1．0T。试验结果见表3。：30表3场强条件试验结果2。磨五r。日寸J日J／mi图1磨矿细度曲线磨矿细度通过全流程试验进行确定，试验流程见图2，试验结果见表2。其中混合捕收剂是一种胺类和非极性油的复配捕收刹。试验结果表明：随着场强的增加，精矿中Fe20原矿含量逐渐降低，铁去除率越来越高，当磁场强度为()．9T时，精矿TFe，O含量为0．25％，铁去除率为38．12％，再增加场强，精矿中TFeO含量和铁去除率变化不大，故确定磁选场强为0．9T。1．6方解石的浮选条件试验浮选采用武汉洛克粉碎设备制造有限公司生产的RK／FD型1L单槽浮选机。该长石矿中的钙元素主要赋存在方解石中，实践证明，脂肪酸盐类捕收剂可以很好的浮选方解石，在钙离子或者钡离子等的活化下，还可以浮选石英，为长白精矿云母抑制石英的浮选，可以添加水玻璃增加石英等脉石矿图2磨旷细度验证试验流程图物的亲水性，抑制其随气泡上浮。试验研究进行pH表2磨矿细度验证试验结果值调整剂、抑制剂和捕收剂的条件试验。pH值调整磐矿畸i司o．074mm鹄矽产晕{铁去f祭镳妒钙去f套剂采用Na2CO，捕收剂采用脂肪酸盐，抑制剂采用水rnin含量，％，，TFe2O／％率／％CaO／％s~a／％玻璃。试验流程见图3。84304754901566．70027gO()2原矿l048577l960．】47(}11702n8l66l263．6870350l373ifl0．258276l468．3367750l276090．2682．73167l8O63870．1277．460248493山衷2可知，随着磨矿时问的增加，精矿产率逐渐降低，磨矿时间超过l2min后，产率下降明显，故磨脂肪酸盐矿时间不宜过长。铁去除率随着磨石，‘时问的增加逐渐升高，钙去除率变化不大，当磨矿时间为12min时，精矿中铁和钙的含壤分别为0．13％和0．25％，再增加长石精矿方蔫翠石磨矿时间各指标变化不大，反而会加火磨矿功耗、减图3浮选方解石试验流程图少精矿产率。综合考虑，确定磨矿}1Ij问为12min，即1．6．1pH值调整剂条件试验：在磨矿细度、沉降脱泥磨矿细度为-()．074ram63．68％。时问和磁选场强都已确定的条件下，确定脂肪酸盐用1．4沉降脱泥时间的确定对原矿中的铁、钙分布分量为1200，水玻璃用量为80，改变Na2C0用量析可知，Fe203和CaO主要分布在～0．03011"11"1以下的进行pH值调整剂条件试验。试验结果见表4。．34． 张凌燕，潘力，邱杨率，等山东某钾钠长石矿提纯工艺的试验研究表4pH值调整剂条件试验结果电性很强，零电点很低，采用阳离子捕收剂浮选时，云碳酸钠．精矿产率精矿铁去除率精矿钙去除率母在极宽的pH值范围内均有很好的可浮性。试验采用~-／(g／t)pH4／[／％TFe20／％／％CaO／％／％用胺类和非极性油的混合捕收剂，H2SO作为pH值06．076．340．1957．340．3077．55调整剂，分别进行条件试验。试验流程见图4。6007．077．130-2O54．630．2481．85原矿l2o08．075．970．1957．550．23828718009．077．530．1956．670．2481．76试验结果表明：随着Na2CO用量增加，精矿中CaO和TFe：O3含量变化都不大。当Na2CO用量为1200g／t时，精矿中CaO的含量最低为0．23％，此时500g／t钙去除率为最高，为82．87％，再增IJIlN~CO用量，铁、钙的去除率均下降，故确定Na2CO用量为1200g／t，混此时pH值为8。1．6．2抑制剂条件试验：确定Na2CO，用量为1200g／t，长石矿云母改变水玻璃用量，进行抑制剂条件试验，水玻璃用量图4浮选云母试验流程图为0、40、80和12og／t。试验结果见表5。1．7．1pH值凋整剂(SO4)条件试验：在磨矿细度、表5抑制剂条件试验结果沉降脱泥时间、磁选场强和浮选方解石药剂用量都已确定的条件下，确定捕收剂用量为1600g／t，改变Hs04用量进行pH值调整剂条件试验，Sq用量分别为1000g／t、1500g／t、2000g／t和2500g／t，试验结果见表7。表7pH值调整~tJ(HSO)条件试验结果硫量精率精砌钙率试验结果表明：铁钙去除率变化不大，加大水玻璃的用量，最终精矿中TFe20和CaO的含量几乎没有变化，提高抑制剂的用量并没有显著地提高方解石的浮选效果，故不推荐添加抑制剂水玻璃。1．6-3捕收剂条件试验：在确定不添加抑制剂的条件下，改变脂肪酸盐用量，进行捕收剂条件试验，用量分试验结果表明：随着S04用量增加，铁去除率别为500g／t、1000g／t、1500g／t和2000g／t，试验结果见先升高后降低，钙去除率相对稳定，当用量为2000g／t表6。时，精矿中T卜e，o含量最低，为0．12％，铁去除率最高，表6捕收剂条件试验结果为79．86％，再增加}{1SO4用量，精矿中TFe0含量增加，铁去除率下降，且最终精矿中含有较多长石，这表明当pH<3．5时，捕收剂对云母的捕收作用降低，综合考虑，确定H，SO用量为2000g／t，此时pH值为3．5。1．8捕收剂条件试验确定H，SO用量为2000g／t，改变混合捕收剂的用量，进行捕收剂的条件试验。试试验结果表明：随着捕收剂用量的增加，精矿中验结果见表8。铁、钙含量逐渐降低，当捕收剂用量超过1500g／t以表8捕收剂条件试验后，铁、钙去除率变化不大，继续增加用量不能更好地提高浮选效果，由此确定捕收剂用量为1500g／t。1．7云母的浮选条件试验该长石矿中铁元素大部分富集在云母矿物中，为了降低矿物中的TFeO含量，须将其中云母矿物去除。云母属于层状结构的硅酸盐矿物，在水中表面负一35一 第34卷第1期非金属矿2011年1月试验结果表明：随着捕收剂用量的增加，精矿产表9浮选药剂成本表率和TFc20逐渐降低，当用量超过160g／t，精矿中的TFeO的含量变化不大，铁、钙的去除率相对稳定。综合考虑，确定捕收剂用量为160g／t。2推荐工艺流程通过磨矿细度确定试验、沉降脱泥试验、磁选场强试验、反浮方解石的条件试验和反浮云母的条件试类、石英、方解石，还有少量的赤褐铁矿、金红石和锆验，确定了最佳的试验流程工艺，结果见图5。石。含铁、钙矿物主要分布在细粒级中，其中铁主要赋原矿存在黑云母和赤褐铁矿中，钙主要赋存在方解石中。2．通过磨矿细度试验，确定了该矿石的磨矿细度为一0．074IIUTI63．68％；3．通过脱泥，可以有效去除赋存在一0．0301TUTI细粒级中的铁、钛矿物，降低后续作业的选别难度，提高精矿质量，并确定了沉降脱泥时间为6rain；4．通过磁选场强条件试验，确定了场强为0．9T。5．通过方解石浮选的条件试验，确定了浮选最佳药剂制度为：pH值调整剂Na~CO，用量为1200g／t，脂长石精矿云母肪酸盐类捕收剂用量为1500g／t。图5推荐的最佳试验流程6．通过云母浮选的条件试验，确定了浮选最佳药在推荐流程下，进行全流程试验，可以得到的最剂制度为：pH值调整剂H2SO用量为2000g／t，胺类终精矿指标为：Na20+K20含量为l1．05％、TFe2O3为和非极性油的混合捕收剂用量为160g／t。0．12％、CaO为0．26％，三项指标均达到长石一级品的质量标准。参考文献：在推荐流程下，对处理单位质量(1t)的原矿所[1]高惠民，袁继祖，张凌燕，等．长石除铁试验研究【J]．中国陶瓷，需的药剂成本进行估算，各浮选药剂的价格见表9。2006，42(4)：46_48．3结论[2]戴强，唐甲莹．石英一长石浮选分离的进展．非金属矿，1997(2)：1．该长石矿的组成成分为钠长石、钾长石、云母l6—21．觚(上接第20页)4．在两个月的时问周期内，不论何种投加方式，2003，36(7)：54—55．都没有出现脱吸附现象，表明吸附较为稳定，酸锰改[6]刘开平，陆盘芳．改性海泡石填充不饱和聚酯复合材料的热性能研究泰山学院学报，2004，26(5)：63—65．性海泡石吸附有效性较好。[7】李双双，戴友芝，于磊，等．铁改性海泡石除锑的影响因素研究．环境工程学报，2009，3(3)：486-486．参考文献：[8]谢治民，陈镇，刘伟光，等．铁改性海泡石的研制及稳定性研究．[1】GTartaglione，DTabuani，GCamino．ThermalandmorpHologicalchar-化工矿物与加工，2009(5)：9-10．acterizationoforganicallymodifiedsepiolite[JJ．MieropomusMesopo—[9]SanchezM，RodriguezcruzMS，AndradesMS，eta1．Eficiencyofdif-rousMater,2008，107：161—168．ferentClaymineralsmodifiedwithacationicsurfactantintheadsorption[2】李双双．铁改性海泡石一IMS一吸附除锑研究[D]．湖南：湘潭大学，ofpesticides：InfluenceofClaytypeandpesticidehydropHobicity[J]．2009：16AppliedClayScience，2006，31(3)：216—228[3]任碧野，罗北平，徐颂华海泡石的表面有机改性及其对橡胶的补[10]潘兆橹，赵爱醒，潘铁虹．结晶学及矿物学(下册)【M]．北京：地质强fJ1．化学世界，1997，11：563．566．出版社．1993．[4】漆宗能，尚文宇聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践[M】．[11]郭晓芳．改性黏土矿物在重金属废水处理中的应用研究[D]．湖南：北京：化学工业出版社，2002．[5]杨明平，彭荣华，李国斌．用改性海泡石处理含铬废水[J]．材料保护，湖南大学，2006．舣．36。