河南方城花岗岩型长石矿选矿提纯技术优化

郝小非，张成强，胡宏杰

（1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所,郑州 450006；2.国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，郑州 450006）

1 前言

长石是一种重要的工业矿物，由于熔点在1100～1300℃之间，并具有较好的化学稳定性，以及在与石英及硅酸盐共熔时有助熔作用等特点，因此被广泛用作制造玻璃和陶瓷坯釉的助熔剂。在玻璃工业中，长石的用量约占其消费总量的50%～60%；在陶瓷工业中，长石的用量约占其消费总量的30%[1]。而河南方城某矿山的长石矿类型为斑状二长花岗岩和中粗粒花岗岩两种。中粗粒花岗岩呈浅灰—淡肉红色，粗粒结构，块状构造。斑状二长花岗岩呈淡肉红色，主要由钾长石斑晶（15%）、，钾长石（25%）、斜长石（28%）和石英（25%）基质组成；次要矿物主要是黑云母（2%）和白云母（＜1%）；微量矿物主要为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、锆石、褐帘石、磷灰石；次生矿物主要为绢云母（3%）、绿帘石（＜1%）、绿泥石（＜1%）。该矿石为斑状结构，基质半自形粒状，交代蠕虫、交代净边结构，块状构造，其工艺矿物学光学显微结构如图1～图4所示。原矿的化学成份及含量分析如表1所示。由于原矿中含有云母、褐铁矿、磁铁矿类杂质，该类杂质严重影响矿石的烧成白度，必须除去才能应用于陶瓷与玻璃原料。根据市场调研，此类矿石重点研究方向是提高产品白度。根据前期探索试验，提高白度的有效方法是降低产品中的Fe2O3含量，矿石产品白度与Fe2O3含量关系如图5所示。目前降低产品中的Fe2O3含量的有效选矿手段有磁选、浮选或磁浮联合的方法。由于浮选方法需要调节pH值，加入捕收剂，势必影响环境。因而,磁选方法为较理想的选择。

表1 原矿的化学成份及含量/wt/%

图1 薄片斜长石（正交偏光）

图2 薄片微斜长石（正交偏光）

图3 薄片黑云母（正交偏光）

图4 薄片磁铁矿（正交偏光）

2 试验内容

2.1 试验仪器与设备

本试验所采用的设备为鄂式破碎机（PEX-100×125）、辊式破碎筛分机（XPS-250×150）、快速瓷衬研磨机（HYB-500）、多用真空过滤机（XTLZ-260×200）、高梯度磁选机（Slon-100）、恒温鼓风干燥箱（GF-9240A）；压片机（32T）；硅碳棒实验电炉（SX2-6-13）。

图5 矿石产品白度与Fe2O3含量的关系

2.2 原矿粒径性能分析

原矿取自河南方城，将其块状和碎石状混合均匀一次达20 kg，并将原矿经破碎筛分-2 mm进行分级，其筛分分级如表2所示。

由表2可知，矿石经过破碎，细粒级别氧化铁含量较高，粒度越细氧化铁含量越高。由于该部分产率较低，可以考虑脱泥工艺。同时，较细粒级别产品中钾钠长石含量较高，说明长石比石英较易破碎。

2.3 试验工艺流程

本试验的工艺流程如图6所示。

图6 低品位钾长石矿磁选除铁流程示意图

2.4 影响河南方城花岗岩型长石矿选矿提纯技术的条件

2.4.1 脱泥粒度

在保持磨矿细度-0.074 mm占50%、磨矿浓度50%、强磁磁场强度13000 Gs条件不变情况下，选择不同的脱泥粒度进行试验，分析其对河南方城花岗岩型长石矿选矿提纯技术的影响。试验结果如表3所示。

表2-2 mm原矿粒度筛析结果

表3 不同脱泥粒度条件试验结果

从表3中可以看出，当脱泥粒度为0.038 mm时，较适宜产品选矿。

2.4.2 磨矿细度

在保持脱泥粒度为0.038 mm、磨矿浓度为60%、磁场强度为13000 Gs条件不变情况下，选择不同的磨矿细度进行试验，分析其对河南方城花岗岩型长石矿选矿提纯技术的影响。试验结果如表4所示。

表4 不同磨矿细度试验结果

从表4中可以看出，在综合考虑产率和氧化铁含量的前提下，不同的磨矿细度对试验的影响很大，当磨矿细度较细时，磁选杂质夹杂严重；当磨矿粒度较粗时，杂质矿物和主矿石未充分解理，氧化铁无法降下。故而必须选择合适的磨矿细度，使其杂质矿物充分解理。当磨矿细度在-0.074 mm占50%时，较适宜产品选矿。

2.4.3 磨矿浓度

在保持脱泥粒度为0.038 mm、磨矿细度-0.074mm占50%、磁场强度为13000 Gs条件不变情况下，选择不同的磨矿浓度进行试验，分析其对河南方城花岗岩型长石矿选矿提纯技术的影响。试验结果如表5所示。

表5 不同磨矿浓度试验结果

从表5中可以看出，在综合考虑产率和氧化铁含量的前提下，磨矿浓度对矿石解理影响较大。当磨矿浓度为60%时，可获得较好的试验效果。

2.4.4 磁选条件

在保持脱泥粒度为-0.038 mm、磨矿细度为-0.074 mm占50%条件下，进行磁场强度条件试验，分析其对河南方城花岗岩型长石矿选矿提纯技术的影响。试验结果如表6所示。

从表6中可以看出，在磁场强度大于12000 Gs之后，除铁效果基本一样，而且随着磁场强度增加，耗电成本增大。因此，当磁场强度为12000 Gs时，试验效果较佳。

表6 不同磁场强度磁选试验结果

表7 产品成份及含量分析（%）

2.5 优化试验结果分析

选择优化条件进行进一步的试验分析，其优化试验流程如图7所示。

图7 优化试验工艺流程示意图

通过进一步的优化试验，其所得河南方城花岗岩型长石矿的外观及产品白度如图8所示。产品化学成份及含量如表7所示。

图8 最终产品的外观图

从图8中可以看出，精矿颜色较白、组成较纯。烧成小饼后表面无黑点、白度好。经测试，其白度为62。

3 结论

（1）河南方城花岗岩型长石矿为风化花岗岩型，主要类型为斑状二长花岗岩和中粗粒花岗岩；主要矿物为斜长石、微斜长石；杂质矿物主要为磁铁矿、黑云母。

（2）原矿破碎后，粗级别精矿Fe2O3含量低，细粒级Fe2O3含量较高。即粒度越细，Fe2O3含量越高。

（3）长石比石英较易磨，细粒级中钾钠品位较高。

（4）河南方城花岗岩型长石矿选矿提纯技术的最佳试验条件为：脱泥粒度为0.038 mm、磨矿细度为-0.074 mm并占50%、磨矿浓度为60%、磁选强度为12000 Gs。在此条件下，原矿Fe2O3的含量为0.62%、TiO2的含量为0.055%。经加工后产品Fe2O3的含量为0.12%、TiO2的含量为0.015%，产品白度为62。

[1]董伟霞，顾辛勇，包启富.长石矿物及其应用[M].北京：化学工业出版社，2010：15-59.