细粒级长石尾泥的磁选除铁研究

王 龙 贾洪利 丁长田 陈传君 李巧英

(山东华特磁电科技股份有限公司 山东 临朐 262000)

前言

我国长石资源丰富，但是能够满足工业要求的优质长石矿较少，矿物中绝大部分都含有石英、白云母、黑云母、金红石、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿，有些长石原矿中还含有磷灰石、黄铁矿、榍石、角闪石、电气石等，铁含量比较高，致使长石白度或烧成白度达不到要求。为了提高长石的工业价值，满足工业对优质长石矿的需求，必须从劣质长石矿中去除矿物杂质，尤其是对铁、钛氧化物的去除。长石常被用于制造玻璃及陶瓷坯釉的助熔剂，并可降低烧成温度。一般来说玻璃行业对长石要求为：K2O+Na2O≥10.0%，Fe2O3<0.3%，陶瓷行业对铁要求更高(一般对长石要求：陶瓷Fe2O3<0.2%，高档陶瓷Fe2O3<0.1%)。长石尾泥作为长石选矿厂脱泥部分，由于粒度细，含铁量高，在选矿盈利条件的约束下，一般磁选设备无法进行有效的除铁使其成为合格产品。许多长石选矿选择将这些细粒级的长石尾泥抛弃，但大量的尾泥不仅造成环境污染而且造成资源的浪费。如何将这些尾泥有效分选并加以利用成为了一个亟待解决的问题。针对长石尾泥的特点，经过长期的理论研究和大量的试验，我们制订了一套合理的工艺流程来处理长石尾泥，并通过山东诚泰矿业有限公司长石选矿厂的试验验证而进行了工业化生产。

1 矿石成分

1.1 概述

山东诚泰矿业有限公司长石选矿厂的长石属于钠长石，该矿石产于由“二云母-淡花岗岩类”构造组成的花岗深层岩中成矿，结构是典型的伟晶岩型，主要矿物成分是碱性斜长石、钠长石或钠长石-肖钠石双晶、石英、铁磁性绿泥石，绿、黑云母和副矿物(绿帘石、榍石)，长石矿多元素化学成分见表1。

表1 长石矿多元素化学成分(质量%)

1.2 细粒级长石尾泥的性质

该尾泥所含的杂质成分有(质量%)：Fe2O3为2.93,TiO2为0.20，由该化验成分可知，铁含量高达2.93，无法直接进行有效利用。长石尾泥粒度组成见表2。

表2 长石尾泥粒度组成

由表2可以看出，尾泥粒度200目以下所占比例超过90%，属于细粒级尾泥。对细粒级尾泥进行烧结处理后化验白度为4.0度。

2 试验工艺流程

2.1 设备选用

针对该尾泥铁含量高达2.93%，为了提高生产效率和降低生产成本，需要在工艺流程初始时选用耗能低的永磁弱磁设备，然后使用强磁设备二次精选；针对该尾泥粒度细的特点，选用立环高梯度磁选机和电磁浆料高梯度磁选机两种设备串联使用。由此看来，针对该矿的特点，该工艺流程应包含3类主要设备：平板磁选机(永磁磁选机类)、立环高梯度磁选机(强磁机)、电磁浆料高梯度磁选机(强磁机)。

2.2 选矿工艺制定

根据设备选用特点，将所需的磁选设备串联起来，即得到所需的工艺流程，如图1所示。

图1 工艺流程图

3 试验研究

3.1 去除磁性铁的研究

长石类矿物的磁性较弱，高梯度磁选机是目前从微细粒矿物中去除铁矿物、云母最有效的磁选设备，其背景磁感应强度可达到1.6 T，可对长石矿进行有效提纯。但电磁高梯度磁选机的设备成本和生产成本较高，为了提升其处理能力，提高生产效率，生产过程中常用永磁磁选机进行粗选，然后使用电磁高梯度磁选机进行精选。在本实验中，使用1.2 T永磁平板磁选机进行粗选，然后使用1.4 T立环高梯度磁选机进行二次精选，以达到除掉大部分铁杂质的目的。

试验结果表明，经过一段永磁平板磁选机，尾泥的含铁量由2.93%下降到1.52%，白度由4度提高到5.7度；经过二段立环高梯度磁选机精选含铁量进一步使尾泥含铁量降低至0.96%，白度提升至9.6度。结果显示，经过两段磁选，含铁量有较明显的降低，但白度提升不明显。

3.2 细粒级长石尾泥的精选

尾泥粒度在200目以下的部分占比达到了90%以上，对于该类粒度的长石在含铁量较低时，立环高梯度磁选机效果不是十分明显。大量试验表明，电磁浆料高梯度磁选机针对此类矿物除铁有较好的效果。本实验为了使长石达到高档陶瓷所需原料标准，选用两段电磁浆料高梯度磁选机进行除铁。实验结果表明，经过一段电磁浆料高梯度磁选机，尾泥的含铁量由0.96%下降到0.32%，白度由9.6度提高到42.3度；再经过二段电磁浆料高梯度磁选机精选含铁量进一步降低至0.09%，白度则提升至59.4度。结果显示，经过两段磁选，含铁量有了较大幅度的降低，白度达到了高档陶瓷所需原料的标准。

3.3 经济性分析

3.3.1 设备投资

山东诚泰矿业有限公司按此工艺采购设备处理长石尾泥，建成了一条生产线需要1台平板磁选机、1台立环高梯度磁选机、4台电磁浆料高梯度磁选机共6台设备，估计需要投资430万元。

3.3.2 电费

6台设备按处理量匹配具体型号，功耗估计每小时560 kW·h，工业电价格按1元/kW·h计，设备年平均工作350 d，年电费估计需560×24×1×350=4 704 000元，约470万元。

3.3.3 年生产产值

6台设备按此工艺进行生产，理论上可以处理长石尾泥干矿至少13 t/h，受该选矿处理能力影响，每小时可提供8 t尾泥供应该生产线，产出率为39.89%，每小时可产精矿8×39.89%=3.2 t，按每年工作350 d，高档陶瓷用长石粉市场价格为500元/t，年产值可达3.2×24×350×500=1 344万元。

3.3.4 其他费用

该生产线人工费及其他费用估计20万元。

按以上分析，该生产线第一年年盈利可达1 344-430-470-20=424万元，第二年及以后设备投资已回收，经济效益十分可观。

4 结论

1)山东诚泰矿业有限公司长石尾泥Fe2O3的含量为2.93%，白度为4.0度，经过平板磁选机，立环高梯度磁选机，电磁浆料高梯度磁选机一次粗选，电磁浆料高梯度磁选机二次精选工艺流程，可以得到Fe2O3含量为0.09%，白度为59.4度的长石矿精矿产品。

2)初步估算经济效益表明，该项目不仅可以减少长石尾泥对环境的污染，而且可以将长石尾泥有效的加以利用，加工得到高档长石粉，增加企业经济效益。