选矿尾矿中绢云母的回收、表征及应用研究

王全亮,徐 勇,周虎强,戴艳萍,代奕华

(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

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选矿尾矿中绢云母的回收、表征及应用研究

王全亮,徐 勇,周虎强,戴艳萍,代奕华

(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

研究从尾矿的工艺矿物学入手,介绍了绢云母的回收工艺,探讨了绢云母产品的表征及其在橡胶制品中的应用情况。

选矿尾矿;绢云母;回收;表征;橡胶

绢云母是白云母的亚种,与白云母一样属于层状结构的高钾高铝硅酸盐矿物。它的化学通式为: KAl2[AlSi3O10](OH)2,化学成分的理论值为:SiO245.3%、Al2O338.4%、K2O 11.8%、H2O 4.5%。绢云母具有与白云母相类似的性质,如:片状、弹性、抗拉、抗压、抗剪、阻燃、耐热绝缘和化学性质稳定、有吸湿、吸水性等,湿水后具滑感而具粘结性和可塑性。因此,和白云母一样,绢云母可广泛用于橡胶、塑料、涂料、绝缘材料、建材等行业。本文主要介绍选矿尾矿中绢云母矿物的回收、表征及其在橡胶制品中的应用技术研究。

1 试样工艺矿物学研究

1.1 试样化学多元素分析

本次回收绢云母的原料为某选金、锑后的尾矿,其化学多元素分析结果列于表1。从表1分析数据可知,试样中主要化学成分为 SiO2、Al2O3、K2O、Na2O。

表1 试验样品化学多元素分析结果 %

1.2 试样的矿物组成及其相对含量

试样中矿物组成及其相对含量列于表2。从表2分析数据可知,试样中矿物组成主要由绢云母、石英等构成,金属矿物如辉锑矿等含量低。

表2 矿物组成及其相对含量 %

1.3 试样绢云母解离度测定

试样中绢云母解离度测定结果列于表3。从表3分析数据可知,试样中绢云母主要在细粒级中存在,且粒级越细,绢云母含量越高。绢云母的单体解离度为83.78%。

表3 试样中绢云母解离度测定结果 %

1.4 主要矿物的工艺特性

绢云母:分子式 KAl2[AlSi3O10](OH)2是白云母的亚种,在试样中呈细鳞片状。自然色为银灰色,呈珍珠光泽,在正交偏光下呈绚丽的丝绢色。绢云母在原矿中大部分为单体形式存在,少部分与石英连生,两者之间连生关系简单。

石英:呈不规则粒状,大部分为单体,少部分与绢云母、绿泥石连生,自然色为乳白色,透明至半透明。正交偏光下为灰色。

2 绢云母回收试验

对绢云母在原料中各粒级范围的含量分布和绢云母解离度的测定结果表明:绢云母绝大多数分布在细粒级中,其中在10μm以下粒级中的绢云母占65.12%,而且在此粒度基本单体解离。因此可以用物理处理为主的选矿方法回收。

2.1 工艺流程

尾矿中绢云母回收的工艺流程如图1所示。

图1 尾矿综合利用原理工艺流程图

2.2 回收试验

2.2.1 预选抛粗丢尾

由于试样中的绢云母矿物绝大部分存在于-0.037 mm的细颗粒中,所以首先要预选抛弃粗颗粒大量丢尾,同时富集绢云母。螺旋溜槽具有占地面积小、设备投资少、分选粒度适中、易于操作控制、动力消耗低等优点,十分适合尾矿的预选抛粗丢尾,本次试验采用螺旋溜槽抛弃粗颗粒大量丢尾。

2.2.2 有价金属的脱除

选矿尾矿中的有价金属含量尽管很低,尾矿中的有价金属大多以硫化物形式存在,经预选抛粗丢尾后,有价金属大多存在于较粗的粒级(即溜槽精矿)中,但细粒径的溜槽尾矿中也存在一定的有色金属,它的存在会影响绢云母的回收工艺和产品质量,因此必须在绢云母回收前先脱去尾矿中的有价金属。

2.2.3 绢云母与脉石矿物的超细分离

溜槽尾矿经脱除有色金属后,石英、白云石等非金属矿物是绢云母矿物的主要伴生矿物,绢云母与石英、白云石等矿物的可浮性、比重、可磁化系数相近,要实现绢云母的富集就必须解决绢云母与其它非金属矿物的分离问题。本次试验采用超细分级技术难以使绢云母与石英有效分离,其试验结果列于表4。

表4 选矿尾矿回收绢云母全流程试验指标%

3 绢云母产品的表征

3.1 绢云母产品的化学多元素分析结果

绢云母产品的化学多元素分析结果列于表5。

表5 绢云母产品化学多元素分析结果 %

3.2 绢云母产品的矿物组成结果

绢云母产品的矿物组成及其相对含量结果列于表6。

表6 绢云母产品矿物组成及相对含量结果%

3.3 绢云母产品的粒度分析结果

绢云母产品的粒度分析结果列于表7。

表7 绢云母一级品粒度分析结果 μm

3.4 绢云母产品的扫描电镜分析结果

绢云母产品的扫描电镜分析结果如图2所示。从图2可知绢云母产品的片状结构较好,具有较细的粒径、较大的径厚比。

4 绢云母在橡胶中的应用

绢云母由于其表面性质、形状及粒度等理化特性,是一种良好的橡胶填充剂,可做橡胶的增强剂,增加橡胶的耐磨性,抗拉强度和抗撕裂性,其耐热性也较炭黑为优。

绢云母粉在天然橡胶的应用试验结果列于表8,绢云母粉在丁苯胶中的应用试验结果列于表9。

图2 绢云母产品的扫描电镜分析结果

表8 绢云母在天然橡胶中性能对比

表9 绢云母在丁苯胶中的性能对比

从表8、表9结果可知,本项目开发的绢云母产品具有优良的综合补强性能。从胶料的硫化速度来看,绢云母粉使硫化速度有加快趋势。从拉伸强度来看,加入绢云母粉的胶料拉伸强度超过了其它如轻钙、绢英粉等无机填料,达到了通用炭黑的水平。其他定伸应力、撕裂强度等也均为较高的水平。

本试验开发的绢云母粉具有粒子细、表面活性好、经厚比大等特点,这正是它在橡胶中比目前常见的无机填料具有更好补强性能的最根本原因。

5 结 语

1.某金、锑尾矿主要由SiO2、Al2O3、K2O等组成,主要矿物为石英、绢云母等,有回收价值的矿物主要为绢云母。

2.根据尾矿物质成分研究结果采用螺旋溜槽预选抛粗丢尾-溜槽尾矿浮选脱除硫化矿-超细分离回收绢云母的试验流程,可使尾矿中的绢云母得到较好的回收。

3.本试验开发的绢云母粉具有粒子细、表面活性好、经厚比大等特点,这正是它在橡胶中比目前常见的无机填料具有更好补强性能的最根本原因。

[1] 许时.矿石可选性研究[M].北京:冶金工业出版社,1995.

[2] 刘忠荣.尾矿回收超细绢云母工艺及产品应用研究[J].湖南有色金属,2003,(6):13-15.

[3] 卢寿慈,李茂林,王跃林.多粒径绢云母分级试验研究[J].矿冶工程,2000,(3):31-33.

Study on Recovery,Characterization and Utilization of Sericite from Tailings

WANGQuan-liang,XU Yong,ZHOU Hu-qiang,DAI Yan-ping,DA Yi-hua
(Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

The study based on the craft mineral in tailings,introduced the recovery process of sericite from tailings and explored the characterization of sericite and utilization in rubber.

tailings;sericite;recovery;characterization;rubber

TD98

A

1003-5540(2010)05-0001-03

王全亮(1974-),男,高级工程师,主要从事固体废弃物资源综合利用与选矿工艺研究工作。

2010-08-17