唐志陽

摘 要 本文簡述了長石礦的組成和用途，介紹了長石礦中的雜質(zhì)以及鐵、鈦的賦存狀態(tài)，綜述了長石礦除雜提純常用的方法，隨著市場對長石質(zhì)量要求的提高，單一的除雜方法已不能滿足要求，需采用多種方法組成的聯(lián)合工藝流程。

關(guān)鍵詞 長石礦；除雜；磁選；浮選

我國長石礦資源豐富，主要分布在山西、安徽、遼寧、山東、云南、湖南等地。長石是無水架狀結(jié)構(gòu)的堿金屬或堿土金屬鋁硅酸鹽礦物，其架狀結(jié)構(gòu)由硅氧四面體組成，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、用途廣泛，主要含Si02、A1203、Na20、K20和Ca0等。長石主要用于玻璃和陶瓷工業(yè)中，其所含的Al203是普通玻璃重要的化學(xué)組分，能防止玻璃析晶，提高其機械強度及耐化學(xué)腐蝕能力，而長石中的鉀和鈉可以取代部分碳酸鉀和純堿，從而減少它們的用量，降低配料成本。陶瓷工業(yè)中長石主要用作陶瓷坯、釉料的組分，能降低陶瓷坯體的燒成溫度，有利于成瓷，從而減少能耗；另外，高溫燒成時長石熔融體飽和分布于陶瓷坯體各晶體顆粒之間，能提高坯體密度。此外，長石還可用于化工、玻璃纖維、磨料磨具等行業(yè)中，鉀長石還能制取鉀肥。但自然界優(yōu)質(zhì)的長石礦資源不多，大多數(shù)長石礦都含有多種雜質(zhì)，不能直接應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，需除雜、提純達到要求后才能使用。

1 長石礦中的雜質(zhì)

長石礦中的雜質(zhì)隨其礦床類型不同而不同，有害雜質(zhì)元素主要是鐵和鈦，有害雜質(zhì)礦物主要是：石英、粘土礦物、云母、金紅石、褐鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦，有的還含有黃鐵礦、榍石、石榴子石、角閃石、褐簾石、電氣石等。

2 長石礦中鐵、鈦的賦存狀態(tài)

長石礦中鐵雜質(zhì)的存在形式有三種：1以磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦為主要形式，呈微細粒星點狀分布在長石顆粒間或貫穿在長石中，這種含鐵礦物粒度一般較粗容易篩選；2以鐵染形成的氧化鐵污染物滲透長石表面或礦物之間，形成鐵的氧化物薄膜，要除去這類氧化鐵比較困難；3以鐵鈦礦、電氣石、黑云母、角閃石、黃鐵礦等形式存在，這類含鐵礦物雖然含量較低，但它們對長石精礦質(zhì)量的影響卻較大，且用單一選礦方法難以去除。長石礦中的鈦雜質(zhì)主要以鈦鐵礦和金紅石的形式存在。

3 長石礦除雜提純常用方法

我國大多數(shù)長石礦雜質(zhì)含量高，工業(yè)生產(chǎn)中不能直接應(yīng)用，需采用各種加工方法除雜質(zhì)后才能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。長石礦選礦方法較多，常用的有以下幾種。

3.1手選、洗礦與脫泥

部分晶巖型長石礦屬于優(yōu)質(zhì)長石礦，其礦物晶體粗大且純凈，它們的雜質(zhì)礦物主要是大塊狀的白云母和石英，用手選就可以除去。國外曾出現(xiàn)過用光度礦石分選機代替手選進行長石礦選礦，如上世紀80年代，意大利Giuslino選礦廠安裝了16型光度分選機，其原理是用一束氦氖激光射向長石礦石，這種光遇到淺顏色的礦石可以反射回來，遇到深色的雜質(zhì)礦石不能反射回來，這時計算機就會發(fā)出指令，自動用壓縮空氣除掉雜質(zhì)礦石。和手選相比，光度分選機能選出較小粒度的雜質(zhì)礦石，兩者作為粗選方法，都能降低長石礦的選礦成本。

對于從長石質(zhì)砂礦或風化花崗巖產(chǎn)出的長石礦，可以采用洗礦的方法除去其中的粘土、云母、細泥等雜質(zhì)，洗礦后的長石礦其Fe203含量降低了，鉀和鈉的含量提高了。洗礦的原理是粘土、云母和細泥的顆粒度小、比重小，因而沉降速度慢，在水流作用下可以與粗顆粒長石分開。洗礦的設(shè)備一般用洗礦槽或振動篩，采礦場一般用洗礦槽，選礦廠一般用振動篩，目前許多長石礦除雜提純都用到該方法。

長石礦中的原生礦泥和采礦過程中產(chǎn)生的次生礦泥會影響其選礦效果，因此在選礦前要預(yù)先去除，去除礦泥的過程稱為脫泥。另外，使用胺類捕收劑時浮選礦漿也要預(yù)先脫泥，這是因為胺類捕收劑對礦泥非常敏感，RNH3+容易吸附在帶負電的礦泥顆粒表面，會浪費大量捕收劑，還會產(chǎn)生大量的黏性泡沫，導(dǎo)致過程失去選擇性，從而影響浮選效果[7]。脫泥常用設(shè)備有離心機、脫泥斗、水力旋流器等，通常在單一或復(fù)合力場中進行。

手選、洗礦與脫泥是長石礦的粗選除雜工藝，粗選后的長石礦再進行精選除雜。精選除雜主要是去除長石礦中的含鐵雜質(zhì)礦物，如赤鐵礦、磁鐵礦、黑云母和褐鐵礦等；如果在長石精礦對鈦含量有嚴格要求時，還要去除含鈦雜質(zhì)礦物，如金紅石、鈦鐵礦、榍石等。

3.2磁選

長石礦中的含鐵礦物、石榴子石、云母、角閃石等都具有一定的磁性，在外加磁場的作用下可以去除，但這類礦物的磁性一般較弱，需采用強磁選設(shè)備才能去除。強磁選分干式和濕式兩種工藝，可根據(jù)長石礦的特點和具體條件選用，目前國內(nèi)長石礦提純用的磁選設(shè)備有：永磁筒式中強磁場磁選機、永磁輥式強磁選機、高梯度強磁選機和濕式平環(huán)強磁選機等。

磁選設(shè)備要根據(jù)長石礦的特點及工藝流程進行選擇，選擇時要注意以下幾點：（1）優(yōu)先采用永磁磁選機，在永磁磁選機不能滿足要求的情況下再采用電磁磁選機；（2）先采用弱磁選再采用強磁選；（3）對長石精礦要求高時采用干式分選，物料顆粒細小時要采用濕式分選；（4）選擇合適的分選粒度，盡量在較粗的粒度下除鐵；（5）磁選過程中要避免再次混入鐵雜質(zhì)。對磁鐵礦含量較多的長石礦，要先采用弱磁選（或中磁選），再采用強磁選，這樣既不會堵塞強磁選機，又能減少因磁鐵礦的夾雜而引起的鉀長石的損失，可用濕式逆流型永磁筒式磁選機進行弱磁選和中磁選，該設(shè)備對磁性礦物回收比較充分。

3.3浮選

浮選是長石除雜提純廣泛應(yīng)用的一種方法，國內(nèi)外對其已作了大量的試驗研究。利用浮選可以實現(xiàn)長石與云母、石英、含鐵礦物和含鈦礦物的分離。

3.3.1 長石與云母的分離

一般情況下采用反浮選分離法去除長石礦中的云母，浮選時云母要粗磨不能細磨，這樣能減少長石在云母浮選過程中的損失；另外，云母細磨會消耗大量價格昂貴的藥劑，粗磨就可以避免這種情況。云母在酸性和堿性回路中都能浮選，其中酸性浮選法用得較多。云母具有天然的可浮性，很容易用胺類陽離子捕收劑浮選回收，浮選云母的捕收劑為十二胺[7]，浮選礦漿用硫酸調(diào)到pH值≈3。潘大偉等采用反浮選分離法，以陽離子捕收劑十二胺和十八胺作為浮選藥劑，對浮選藥劑的加入形式、濃度和加入量，礦漿pH值和濃度等因素對長石礦除云母的影響做了試驗，得出如下結(jié)論：浮選藥劑用十二胺和十八胺的混配物，其質(zhì)量比為2∶1，藥劑加入量為0.825g/kg，藥劑濃度為5%，礦漿pH=2～3、濃度為40%，在此條件下除云母效果最好。同時通過分析得出，十二胺和十八胺去除長石礦中云母的機理是物理吸附。

3.3.2長石與石英的分離

長石與石英分離的方法主要是浮選法，它經(jīng)歷了以下三個發(fā)展階段：有氟有酸法（即氫氟酸法）、無氟有酸法、無氟無酸法。目前國內(nèi)長石與石英分離方法有：酸性浮長石法、中性環(huán)境硅砂選別工藝和堿性浮石英法等，其中酸性浮長石法是應(yīng)用最廣泛的方法，也是最成熟的方法，但它要在強酸性的介質(zhì)條件下進行，會嚴重腐蝕設(shè)備，因此應(yīng)加強對中性環(huán)境硅砂選別工藝和堿性浮石英法等方法的研究，使它們能早日應(yīng)用到工業(yè)中。

3.3.3長石與含鐵礦物的分離

長石礦中的含鐵礦物主要有黃鐵礦、云母、少量赤褐鐵礦以及電氣石、石榴子石、角閃石等含鐵的堿金屬硅酸鹽。通常在pH值為5～6的酸性條件下，黃鐵礦等硫化礦物可以用黃藥類捕收劑浮選；在pH值為2.5～3.5的酸性條件下，云母可以用胺類陽離子捕收劑浮選；在pH值為3～4的酸性條件下，含鐵的堿金屬硅酸鹽可以用磺酸鹽類捕收劑浮選。張鑫等對山東某長石礦進行了除鐵試驗，該長石礦鐵含量高，他們采用的流程如下：磨礦→脫泥→高梯度磁選（去除夾雜機械鐵和磁性鐵礦物）→乙黃藥浮選（去除黃鐵礦）→十二胺+煤油浮選（去除云母）→改性石油磺酸鹽ZL一1浮選（去除含鐵堿金屬硅酸鹽），得到了白度為67.26%、Fe2O3含量為0.09%的長石精礦，取了較好的除鐵增白效果。

3.3.4長石與含鈦礦物的分離

長石礦中的含鈦礦物主要有鈦鐵礦、金紅石和少量榍石。在pH值為4～6的酸性條件下，金紅石可以用脂肪酸作捕收劑浮選，但其可浮性按油酸、亞油酸、亞麻酸的順序下降。在pH值為2.5的酸性條件下，金紅石也可以用脂肪伯胺乙酸鹽或石油磺酸鹽浮選，且選擇性更好，還可以用磺酸鹽與琥珀酸酰胺鹽的混合物浮選或用羥肟酸鉀浮選，關(guān)于榍石的浮選性能文獻資料介紹的很少，只介紹了采用油酸及其皂類可以浮選出榍石，但該方法對礦泥很敏感。

3.4酸浸

對于長石礦中含有極細微嵌晶結(jié)構(gòu)的鐵雜質(zhì)，用一般除鐵方法難以去除，而用酸浸能達到較好的效果。鄭驥等通過實驗研究得知，提高酸浸溫度和硫酸濃度，延長酸浸時間其除鐵效果明顯優(yōu)于濕法磁選和搖床重選的物理除鐵方法。他們的實驗還表明，長石礦中鐵的存在形式是影響長石粉酸浸除鐵效果的主要因素，以磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等礦物形式存在的鐵質(zhì)，用硫酸酸浸容易除去，而以鈉鐵閃石和黑云母等物相存在的鐵質(zhì)則較難去除。

3.5生物浸取

生物浸取主要是除去長石細微粒中的含鐵礦物，這類含鐵礦物用常規(guī)方法很難除去，用生物浸取效果較好。鐵可以成為某些微生物的能量源和電子載體，與微生物發(fā)生氧化、還原反應(yīng)后變成能溶解的鐵離子，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的有機酸也能溶解雜質(zhì)礦物，再用水洗就可以去除雜質(zhì)礦物。微生物既能促進長石礦的分解，還能除去長石表面層間的含鐵礦物，因此對長石精礦質(zhì)量要求高時，還要采用其它方法與生物浸取相結(jié)合。生物浸取環(huán)境污染小、操作簡單，國外對此已經(jīng)有了研究，而國內(nèi)研究較少。

3.6聯(lián)合工藝流程

有些長石礦不僅鐵含量很高，而且其中有些含鐵礦物是以鐵染形式滲透于長石解理層，用傳統(tǒng)的單一選礦方法難以除去，如果對長石精礦質(zhì)量要求高，則需采用聯(lián)合工藝流程。聯(lián)合工藝流程較多，有“磁選一浮選”、“反浮選—強磁選”、“磁選—脫泥一浮選”、“浮選一硫酸酸浸”、“脫泥—強磁選—酸浸”、“剝離一強磁選”等，具體可根據(jù)長石礦的特點及對 雜質(zhì)含量的精度要求選擇。

王寬等對安徽某地長石礦進行了除鐵試驗，該長石礦經(jīng)處理后鐵平均含量為0.4558%，用單一磁選方法難以除去，他們采用磁選—浮選聯(lián)合工藝流程，用MD作為浮選捕收劑，其用量為800g/（t·原礦），得到了鐵平均含量為0.1440%的長石精礦，取得了較好的除鐵效果。

唐楷等采用酸浸—浮選聯(lián)合工藝流程對四川樂山某鉀長石礦進行了除鐵試驗，用循環(huán)硫酸酸浸工藝流程去除鉀長石礦中大部分含鐵礦物，再用浮選工藝流程去除剩余少量鐵染化合物，通過試驗他們得到最佳的酸浸條件為：酸體積分數(shù)為40%，酸浸溫度90℃，反應(yīng)時間2h。最佳浮選條件為：用油酸鈉作浮選助劑，礦石粒度200目，在此條件下除鐵效果良好。

柳溪等采用磁選—脫泥—浮選聯(lián)合工藝流程對陜南某長石礦進行了除鐵試驗研究。他們分別選用鐵球和瓷球作磨礦介質(zhì)做對比試驗，根據(jù)試驗結(jié)果綜合考慮磨礦效率和長石精礦指標，最后選擇鐵球做磨礦介質(zhì)。對脫泥的方式分別用浮選脫泥和沉降脫泥做了對比試驗，結(jié)果表明浮選脫泥選擇性差，云母和礦泥混雜在一起，影響礦泥的進一步處理，并且長石精礦中還含有礦泥；沉降脫泥能有效分離云母和礦泥，能保證長石精礦達到指標要求，所以他們采用沉降脫泥法。經(jīng)過磁選一脫泥一浮選聯(lián)合工藝流程，長石礦中的Fe2O3含量從原來的0.36%降到0.04%，其燒后白度大于73%，獲得了很好的除鐵效果。對脫泥后的礦泥進行兩次磁選后，其燒后白度為28.52%，可作為產(chǎn)品單獨使用。

4 結(jié) 語

自然界優(yōu)質(zhì)長石礦資源越來越少，除雜提純是獲得長石精礦的主要途徑，目前磁選和浮選是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的長石除雜方法，別的方法在工業(yè)上應(yīng)用較少，有待進一步研究。隨著陶瓷、玻璃等行業(yè)對長石原料質(zhì)量要求的提高，對長石的除雜提純提出了更高的要求，單一的除雜方法已不能滿足市場對長石的質(zhì)量要求，需采用聯(lián)合工藝流程，如“磁選一浮選”、“反浮選—強磁選”、“磁選—脫泥—浮選”等，它們將成為長石礦除雜提純的主要方法。對長石與石英應(yīng)著重研究在弱酸或中性條件下進行分離，主要加強對其作用機理、特效抑制劑及新型高效組合捕收劑等的研究。另外，生物浸取提純技術(shù)環(huán)境污染小、操作簡單，未來還有很大的發(fā)展空間，該技術(shù)的研究和應(yīng)用也有待加強。

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