某钾长石除杂工艺研究

李 锐，任瑞晨，王 珏，徐天宇，杨艳平

（1.沈阳隆基电磁科技股份有限公司，辽宁 抚顺 113122；2.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000）



某钾长石除杂工艺研究

李 锐1，任瑞晨2，王 珏1，徐天宇1，杨艳平1

（1.沈阳隆基电磁科技股份有限公司，辽宁 抚顺 113122；2.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000）

【摘 要】以河南某钾长石为原料，采用重选结合磁选的方法进行除杂工艺研究，并利用提纯机针对细粒级含铁物料除杂，有效去除了长石矿物中的Fe2O3、TiO2等有害杂质，最终精矿Fe2O3含量降到了0.106%，白度提高到了61.30%；并且通过该除杂工艺，将原矿中的Ta2O5和Nb2O5两种杂质去除并富集。不仅从根本上解决了杂质含量复杂的长石矿物除杂问题，为低品质钾长石的开发利用奠定良好的基础，还为微量有色元素的富集提供了新思路。

【关键词】长石；除杂；磁选；重选；提纯

长石是长石族矿物的总称，它是一类常见的含钙、钠和钾的铝硅酸盐类造岩矿物。制造玻璃是长石的主要用途之一，美国约60%的长石用于玻璃制造业，在欧洲和亚洲约有20%～40%。长石在陶瓷工业中的用量占30%，主要用在陶瓷坯体配料、陶瓷釉料及搪瓷中，其次用于化工、磨料磨具、玻璃纤维、电焊条等其他行业［1-2］。

目前，我国对长石的品质要求越来越高，不但对铁、钛等杂质的含量有一定的要求，而且大部分的领域需要白度也要达到一定的标准。随着我国现代化的发展建设，品质较高的长石开采日益殆尽。因此，对于杂质含量较高的长石除杂工艺研究至关重要。

国内外在钾长石除铁工艺研究上，主要集中在磁选、浮选与酸洗工艺。采用浮选、酸浸工艺能够有效地除杂，但是成本高且对环境污染较严重。磁选的方法可以将长石矿物中的大部分磁性杂质去除，在国内很多非金属选矿现场，利用磁选设备已经得到了合格产品［3］，但是采用单一磁选工艺，只能有效地去除磁性杂质，对于杂质成分复杂的矿物不能彻底除掉；为了解决这一问题，本试验采用重选结合磁选的工艺对低品质钾长石进行除杂研究。

1 试验原料性质

1.1 试验原料化学分析

以河南某钾长石为原料，原料中Fe2O3含量较高，杂质成分复杂，其化学多项分析见表1。

表1　原矿化学多项分析结果（%）

由表1可以看出，该原矿Fe2O3含量较高，与优质长石要求Fe2O3＜0.2%差距较大，另外原矿中含有一定量的Ta2O5、Nb2O5、TiO2，对白度影响较大。

1.2 X-射线衍射分析

对长石原矿进行X-射线分析，结果如图1所示。

由图1分析结果可以看出，原矿中主要矿相是二氧化硅、钠角闪石、钾角闪石，由于Fe2O3含量较低，通过X-射线分析无法测定出具体存在形式。

图1　原矿XRD图谱

1.3 物相分析

原矿中大部分为非金属矿物，金属矿物含量很少。非金属矿物主要为长石、石英和角闪石，含量分别为68.87%、24.02%和4.38%，其次为绿泥石、白云母、独居石等，金属矿物有褐铁矿、磁铁矿、黄铁矿和赤铁矿等，矿物组成见表2。

表2　原矿矿物组成（%）

长石和石英为矿石中主要矿物，对其粒度分布统计，结果见表3，长石与石英嵌布关系照片见图2。

表3　主要矿物粒度统计结果

图2　长石（Fs）和石英（Q）嵌布照片

从表3可以看出，长石和石英在0.15mm以上粒级中的分布率分别为91.88%和89.97%，0.075mm以下粒级中的分布率分别为1.37%和3.45%，可见长石和石英的粒度十分粗大。但是，长石与石英嵌布关系密切，并相互交代，长石中常含有石英的包裹体，包裹体一般较细小，二者不易完全解离，石英容易混入长石精矿中。因此，在确定磨矿粒度时不宜太粗，以免长石和石英不能完全分离。

2 试验方案

原矿中的杂质矿物磁铁矿为强磁性矿物，角闪石、独居石、绿泥石、褐铁矿、赤铁矿均为弱磁性矿物，采用中磁—强磁—提纯机的磁选除杂工艺可以将磁性杂质矿物去除。但是原矿中仍含有大量的石英、白云母、粘土等非磁性矿物，并且化学分析结果显示原矿中还含有少量的Ta2O5和Nb2O5。因此，本试验在磁选工艺之前采用脱泥+重选的工艺以除去非磁性杂质矿物。

试验所用磁选设备为沈阳隆基电磁科技股份有限公司生产的LCTY系列磁选机、LGS系列立式转环感应式湿法强磁选机、LJTC系列提纯机。

3 试验结果与讨论

3.1 磨矿脱泥阶段

脱泥是利用细泥、粘土、云母等粒度细小沉降速度快的特点，在旋流器内离心力、重力、浮力的作用下使其粗细粒级分离。脱泥一方面降低了长石中的Fe2O3含量，提高Na2O、K2O含量；另一方面脱去原生矿泥和磨矿产生的次生矿泥。取原矿采用XMQL型格子球磨机进行磨矿，其中粗粒级返回球磨机中继续磨矿；由于长石和石英嵌布关系密切，如果磨矿粒度较粗则不能使其彻底分离，影响除杂效果；如果磨矿粒度过细，则会对生产应用带来一定困难。综合考虑，最终使磨矿分级后细粒级粒度控制在-100目占95%，并对合格细度产品进行粒级筛分，筛分结果如表4所示。

表4　磨矿后原矿粒级筛分结果

由表4筛分结果可以看出，Fe主要分布在细粒级，由此可见脱泥对整个除杂工艺的重要性。

经分级机后物料由立式砂浆泵送入旋流器中，本试验采用0.21Pa进行脱泥，所得脱泥后物料Fe2O3含量为2.146%，K2O含量为6.862%，Na2O含量为3.969%，白度为10.03%，并对0.21Pa条件下得到的粗粒级产品进行粒级筛分，筛分结果见表5。

表5　脱泥后原矿粒级筛分结果

经脱泥后Fe2O3含量降到了2.146%，-400目粒级含量明显降低，细粒级中Fe2O3含量相比于脱泥前略有降低，白度与原矿相比也有所提高。

3.2 重选阶段

由原矿化学分析可知该长石中含有一定量的Ta2O5和Nb2O5，对产物白度有很大的影响，但是Ta2O5和Nb2O5比重较大，经分级脱泥后仍存在于粗粒级矿物中，因此本试验对脱泥后的粗粒级物料送入摇床进行二段重选试验，分别得到两个比重不同的产品，并对两种产品的产率、Fe2O3含量、Ta2O5含量、Nb2O5含量、白度进行测定，试验结果如表6所示。

表6　重选试验结果（%）

由表6试验数据可以明显看出，经过两段重选试验轻产物白度提高到了16.81%，Ta2O5含量和Nb2O5含量相比于原矿明显降低。并且通过重选的方法可以将Ta2O5和Nb2O5有效的富集在重产物中，Ta2O5+Nb2O5含量为0.043 3%＞0.022%，已经达到了钽铌矿工业生产的最低品位要求，对该长石矿物中的有价元素回收具有重大意义。

3.3 磁选阶段

由于该长石矿含有大量的磁性杂质，需要对重选精矿进行强磁选除杂试验。为了保护强磁设备，在强磁选试验之前进行一段中磁选，以去除矿物中的强磁性杂质；然后将中磁除杂精矿送入LGSΦ500立式强磁选机中进行二段强磁选，所得试验结果见表7。

经过强磁选后Fe2O3含量降到0.187%，K2O含量为6.804%，Na2O含量为4.199%，白度为55.56%。为了考查磁选精矿各粒级Fe2O3含量的分布，对二段强磁精矿进行粒级筛分，筛分结果见表8。

表7　磁选试验结果（%）

表8　磁选精矿粒级筛分（%）

通过粒级筛分结果可以看出-500目Fe2O3含量相比于其他粒级明显偏高，白度也偏低，解决超细粒级矿物的除杂问题是该长石矿提纯的关键所在。

3.4 提纯阶段

为了解决超细粒级除杂问题，本试验采用LJTC系列提纯机对磁选精矿进行一段除杂，将磁选精矿送入提纯机中进行一段提纯试验，所得试验结果见表9。精矿粒级筛分结果见表10。

表9　提纯试验结果（%）

表10　提纯机精矿粒级筛分（%）

经过提纯后Fe2O3含量降到0.106%，已经达到了优质长石的标准，K2O含量为6.901%，Na2O含量为4.212%，白度为61.30%，通过粒级筛分结果可以看出-500目Fe2O3含量相比于磁选精矿明显降低，白度也有明显提高，可见LJTC提纯机对于细粒级非金属矿除杂具有显著的效果。

3.5 试验流程

原矿经过磨矿—分级—脱泥—重选—一段中磁—一段强磁—二段强磁—一段提纯的试验流程，最后将Fe2O3含量由2.56%降到了0.106%，TiO2含量由0.204%降到了＜0.001%，白度由4.33%提高到了61.30%，并且对原矿中含有的微量Ta2O5和Nb2O5进行了富集，试验流程见图3，试验数据见表11。

图3　试验流程图

4 结论

（1）对于杂质成分复杂的长石矿除杂，采用单一的磁选工艺无法达到产品质量要求，采用磨矿—分级—脱泥—重选—磁选—提纯的工艺流程能够有效地除杂提纯。

表11　试验流程数据（%）

（2）原矿经过重选后，轻产品Fe2O3含量降到了1.941%，Ta2O5含量＜0.001%，Nb2O5含量为0.003%，并且Ta2O5和Nb2O5有效的富集在重产品中，Ta2O5+Nb2O5含量为0.043 3%＞0.022%，已经达到了钽铌矿工业生产的最低品位要求。

（3）LJTC系列提纯机对于处理超细粒级非金属矿物具有显著的效果。重选精矿经过磁选—提纯后Fe2O3含量降到0.106%，K2O含量为6.901%，Na2O含量为4.212%，白度为61.30%，达到了优质长石的标准。

【参考文献】

［1］任子杰，罗立群，张凌燕.长石除杂的研究现状与利用前景［J］.中国非金属矿工业导刊，2009（1）：19-22.

［2］李小静，张福存，方大文.长石精矿加工现状及发展趋势［J］.金属矿山，2003（2）：46-47.

［3］李文军，岳铁兵，吕良.某钾长石选矿除铁试验研究［J］.矿冶工程，2014（2）：40-50.

Study of A Feldspar Impurity Process

LI Rui1， REN Rui-chen2， WANG Jue1， XU Tian-yu1， YANG Yan-ping1
（1.Longi Magnet Co.， Ltd， Fushun 113122， China； 2.Institute of Mining Technology，Liaoning Technical University， Fuxin 123000， China ）

Abstract:Use raw potassium feldspar from He'nan province， through a combined technology of gravity separation and high intensity magnetic separation to study the method of purification， effectively removed the detrimental impurities like Fe2O3and TiO2in raw feldspar.The content of Fe2O3is reduced to 0.106% in the concentration， and its whiteness increased to 61.30%， Ta2O5and Nb2O5in raw material are concentrated and removed through this purifying technology.Not only solved the purification of multiple impurities in feldspar， this paper also sets foundation for the usage of low quality potassium feldspar and provides a new thought for the enrichment of nonferrous elements.

Key words:feldspar； impurity； magnetic separation； re-election； purification

【中图分类号】TD973.5

【文献标识码】A

【文章编号】1007-9386（2016）02-0020-04

【收稿日期】2015-11-23