色选机在高岭土尾矿再选中的应用初步研究
2019-12-26王彬翔申益兰
王 帅，冯 杰，李 青，王彬翔，申益兰
（中国高岭土有限公司，江苏 苏州 215151）
高岭土是一种重要的非金属矿产资源，我国高岭土储量位于世界前列，截至2016年，我国高岭土资源储量为33.9亿t[1]。随着高岭土矿产资源的不断开发利用，每年产生数千吨的尾矿，随之带来的是高岭土尾矿的大面积堆砌，不仅侵占大量的土地，还污染环境，而且高岭土尾矿中还存在一些有用组分没有得到充分的利用，从而造成资源的浪费，因此，实现高岭土尾矿的资源化利用迫在眉睫[2-3]。
高岭土原矿捣浆后在捣浆池底部会产生一些尾矿，为了使资源利用最大化，节约优质资源，多年来，本公司科研人员对尾矿的合理利用进行专门立项研究，对尾矿进行捣浆再选，由于尾矿中存在无法捣开的硬质高岭土，捣浆效果不理想，采用摇床重选也无法分离，原因是尾矿中的硬质高岭土和其他杂质矿物比重相近。通过观察发现，尾矿中的有用矿物颗粒(白色硬质高岭土)和脉石矿物颗粒(灰色的以石英为主)有颜色上的明显区别，因此考虑采用色选机将不同颜色的颗粒分离。
1 色选机工作原理与构造
色选机又叫光电色选机，是一种集机械、光学、电子、气动、控制于一体的高科技产品，是利用光电原理从大量散装产品中将颜色不正常的或感受病虫害的个体(球、块或颗粒)以及外来夹杂物检出并分离。在不合格产品与合格产品因粒度十分接近而无法使用筛选设备分离或密度基本相同无法使用比重分选设备分离时，色选机能进行有效地分离，其独特作用十分明显，是分离密度基本相同、精度完全相同物料的最佳设备[4]。通常，色选机按照其功能机结构等组成，分为给料系统、照射和检测系统、信息处理系统、分离执行系统等4个部分。
(1) 给料系统：给料方式主要为带式和斜槽式等，给料系统用于输送原矿石，并将原矿石通过系统设置的照射以达到分离原矿石的目的。
(2) 照射检测系统：作为色选机主要核心部分，其主要是根据矿石颜色、光泽度等特征信息进行收集以作为矿石分选的系统。其中，照射部分主要是利用光源等物资，检测部分主要是对矿石在光源、射线等外部条件作用下，利用X-射线透视技术及红外线等传感器检测其反馈信息。
(3) 信息处理系统：信息处理系统为整个色选机的控制部分，相当于大脑中枢，具有分析和决策等控制作用。主要是依据所检测的信号，完成识别任务，将驱动分离信号，经过放大器等设备进一步处理。
(4) 分离执行部分：分离执行部分主要是接受信息处理系统的信号，将矿石或废石从原有运动轨迹中分离出来[5]。
2 尾矿的主要性质
尾矿是从原矿捣浆池底部排出的，湿润有粘性，粒度粗细不一，肉眼观察尾矿颗粒颜色主要呈现白色和灰色，烘干后对其筛分，粒度组成见表1。
表1 尾矿的粒度分布
对尾矿进行理化指标分析，结果见表2。
表2 尾矿的理化指标
从尾矿中挑选出白色和灰色矿物颗粒，分别进行理化指标分析，结果见表3。
表3 尾矿中白色和灰色矿物颗粒的理化指标
由表3可知：白色矿物颗粒中Al2O3含量为37.44%，而灰色矿物颗粒中Al2O3含量仅为8.03%，因此把白色矿物颗粒作为色选的好料，把灰色矿物颗粒作为色选的坏料。
3 色选试验的条件与过程
3.1 试验条件
(1) 物料颗粒之间的颜色区分明显。
(2) 物料颗粒之间没有粘性，表面干燥，呈充分分散状态。
(3) 物料颗粒粒径均匀，粒径过大和过小均不适宜。
3.2 试验过程
(1) 取尾矿20kg，洗去覆盖在尾矿表面的白色粘性物，暴露颗粒本来的颜色。
(2) 将洗后的矿物颗粒晾干，均匀分散，称取10kg。
(3) 对10kg的矿物颗粒进行筛分，称取5kg粒径在0.20～3.00cm之间的矿物。
(4) 采用某厂家生产的履带式CCD矿石色选机(设备参数如下表4)进行分选。
4 色选试验结果与分析
分选出的白色精矿(好料)和灰色尾矿(坏料)对比如下图1。
表4 履带式CCD矿石色选机参数
对白色精矿和灰色尾矿分别进行称重，显示为2kg和3kg。
图1 色选后精矿和尾矿对比
计算白色精矿单级产率w1=100%×2/5=40%，灰色尾矿单级产率w2=100%-40%=60%。
由于试验的5kg物料是从10kg物料中筛分而来，因此，计算白色精矿的总产率W=w1×5/10=40%×5/10=20%
对白色精矿进行理化指标分析，结果见表5。
表5 色选后白色精矿的理化指标
根据白色精矿的指标进行产品分析，可作为耐火材料用高岭土产品。
5 结语
中国高岭土有限公司年产约5 000t尾矿(以干矿量计算)，按照精矿20%的产率计算，每年可以从尾矿中再提取高岭土精矿1 000t。按照每吨价格1 000元估算，一年可创收100万元。高岭土尾矿色选过程无需添加化学药剂，不产生污染物，色选机采用电脑操作，简单易控，运行成本和设备维护费用低，符合国家大力提倡的绿色发展理念，具备可行性。
