某中低品位鉀長石無氟浮選試驗(yàn)研究

呂振福，李洪潮，張紅新，田 敏

(1.中國地質(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)

鉀長石是一種含鉀架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，為KAlSi3O8的三個同質(zhì)多像變體透長石、正長石和微斜長石的總稱。天然鉀長石的雜質(zhì)以石英和氧化鐵為主，氧化鈉和氧化鈣次之，熔點(diǎn)1150±20℃，熔融間隔時間長，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石與石英會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，一直制約著這一資源的高效開發(fā)利用。本試驗(yàn)通過對鉀長石的無氟浮選工藝研究，成功地實(shí)現(xiàn)了鉀長石與石英的有效分離，獲得了合格的長石與石英精礦，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石、斜長石、石英、絹云母，金屬礦物主要是褐鐵礦(圖1)。

圖1 長石中包裹細(xì)粒的鐵礦物

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

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

石英：含量在30%～35%，粒狀，原生粒度不能測量。

絹云母：含量較低，為長石絹云母化的產(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，多被長石、石英包裹。

2 試驗(yàn)方案的選擇

礦石在磨礦過程中易泥化，加大了浮選過程中的浮選藥劑用量，在分離長石與石英之前應(yīng)先進(jìn)行脫泥。為考察不同脫泥流程對長石石英分離的影響，試驗(yàn)中進(jìn)行了浮選脫泥和沉降脫泥對比試驗(yàn)研究。脫泥后浮選分離鉀長石、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)最終選擇陰陽離子混合捕收劑作為長石浮選捕收劑，陽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石，試驗(yàn)流程及條件見圖2。

沉降脫泥：原礦磨至-0.074mm占70%，沉降脫泥脫去-0.025mm粒級產(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石,試驗(yàn)流程見圖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石精礦，但浮選脫泥流程所得長石精礦中K2O、Na2O回收率均低于沉降脫泥所得長石精礦中回收率。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 開路流程試驗(yàn)

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

圖8 捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

圖9 開路試驗(yàn)工藝流程

表3 開路流程試驗(yàn)結(jié)果

開路試驗(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%的長石精礦。長石精礦磁選試驗(yàn)結(jié)果表明，因開始中鐵礦物細(xì)粒嵌布，磁選后長石精礦中含鐵量降低不明顯，且磁性物中長石含量較高，因此閉路試驗(yàn)中取消磁選作業(yè)保證長石的回收率。

3.3 閉路試驗(yàn)

閉路試驗(yàn)流程見圖10，試驗(yàn)結(jié)果見表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%的長石精礦。同時還可以獲得產(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，通過浮選脫泥和沉降脫泥試驗(yàn)對比，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后序工藝的影響。

2)通過試驗(yàn)研究，最終獲得長石產(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.鉀長石石英無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] 萬鵬，王中海.長石-石英浮選分離工藝研究[J].礦業(yè)工程，2008(2)：32-35.

[3] 于福順.石英長石無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.