解析硬质矿物选矿深加工流程

2020-12-09黄志刚

世界有色金属 2020年6期

黄志刚

（重庆市能源投资集团科技有限责任公司，重庆 400061）

硬质矿物具有细腻、可塑性强、耐火等特点，广泛应用于日化、塑料、油漆等生活用品、工具的制造中，因此工作者应当深入分析硬质矿物的选矿、加工流程，并采取有效措施，强化各项工艺流程的落实效果，提升硬质矿物产品的深加工水平。

1 现阶段硬质矿物研究现状

目前，硬质矿物在实际应用中，发挥着重要作用，在很多领域都能寻找到硬质矿物的使用痕迹。我国硬质矿物总体质量不高，在使用阶段需要注重高岭土的深加工。现阶段我国硬质矿物研究中，主要加工技术涉及到选矿提纯、深加工和除铁增白等三个内容。硬质矿物在使用中，工作人员对其选矿提纯，来满足企业加工的需要，目前主要使用干法工艺。相对于湿法工艺而言，干法更为简单。深加工相关研究很是广泛。除铁增白是目前国内高岭土研究的重点之一，通过不同的方式，来提高整体质量。

2 硬质矿物选矿深加工目的

生产加工过程中，对硬质矿物选矿加工，可以有效利用现有资源，提高硬质矿物使用价值。目前，硬质矿物选矿深加工中，注重选矿、非金属矿加工两种有效方式。具有矿物组成简单、耐高温等优点。在化工方面，由于硬质硬度高岭土中含有的氧化铝成本较高，可以用于生产多种铝盐产品。其中硫酸铝是工业造纸中的重要原料。不仅如此，硬质高岭土加工可以生产硅胶与水玻璃等物质。这些物质是硬质硬度高岭土生产铝盐化合物的残渣，经过酸碱处理后得到的，在工业领域发挥着重要作用。沸石作为现阶段工业领域的重要物质，可以使用硬质矿物经过煅烧之后，制备沸石。在橡塑工业中，硬质矿物的使用，可以增强橡胶的分散效果，在使用阶段发挥更大的作用。在建材领域中，硬质矿物在使用中，作为一种新型胶凝材料，在日常使用中，可以提高建筑质量，这种土聚水泥在建设中发挥的作用优于传统硅酸盐水泥。

3 硬质矿物选矿深加工流程

3.1 硬质矿物选矿方法

硬质矿物在使用中，需要对其中含有的成分进行详细分析，根据相关研究调查得知，在高岭土内部存在一定的石英、长石、云母和各种有机质与稀有矿物资源。这些资源对我国经济建设发挥着重要作用，相关工作人员对硬质矿物的选矿方法展开了深入研究。在进行选矿中，可以使用重选、浮选等方式对整个高岭土进行提纯，还可以使用化学漂白等形式进行深加工处理。目前相关企业在实践中，存在多种选矿方法。例如：①水力分级。首先使用螺旋分级，可以将高岭土夹杂的粗砂及时清除，然后使用沉淀池、水力旋流器细砂进行分离，得到企业加工的原材料，最后使用小直径水力旋流器或者离心机对矿物中的超细粒度分级。②高梯度磁选。在高强度磁场下，可以有效分离高岭土中铁元素和钛元素的化合物。③选择性絮凝。在选矿中，工作人员选择性分离石英、黄铁矿等，余下的材料可以用于生产刮刀涂布级高岭土。

3.2 低亮度要求选矿深加工流程

在造纸、塑料、工业低价填料等生产产业中，高岭土虽然被广泛应用，但人们对其亮度要求较低，所以工作者可以直接将硬质矿物矿原料进行粉碎、离心、磨细等操作，来实现选矿深加工。这种选矿深加工工艺的流程短、成本低、灰分流失少。在选矿加工中，工作者要采用锤式破碎机，将原矿锤碎成细度为25.4mm的颗粒，然后再将其给入笼式破碎机中，使其成为6.35mm细度的颗粒，同时，该机械在运作中所产生的热量会带走原矿料中10%左右的水分。之后，工作者再借助离心分离机、旋风除尘机，将其中的杂质去除，留下更加细腻的产品，实现选矿加工。

3.3 优质高岭土选矿深加工流程

相较于上述低亮度要求下的硬质矿物选矿深加工，如果人们需要相对优质的高岭土产品时，工作者需要在原矿料与水的混合物中，适当加入一些分散剂，再将其放入捣浆机中进行捣浆作业，这样可以使原矿更容易分离，提高选矿深加工的效果。此后，将经过捣浆作业后形成的矿浆放入旋流器中进行除砂处理，之后借助连续式离心机、水力分选器等机械，将其分为高亮度和低亮度两种级别，完成选矿工作。最后，落实氧化铁浸出、明矾脱水、高速离心机漂白这几项工艺流程，完成深加工。

3.4 磁选机选矿深加工流程

一般来说，硬质矿物原矿料中通常都会包含赤铁矿、钛矿等弱磁性杂质矿，工作者可以采用磁选机来筛除这些具有磁性的杂质矿，实现高岭土的选矿深加工。在磁选机选矿深加工中，当前国外应用的PEM-84型高梯度磁选机采用不锈钢毛作为介质，能够将系硬质高岭土原矿料中的Ti203从1.8%～2%的含量下降到0.8%，将Fe203，从0.9%的含量降到0.6%，提高高岭土产品的白度和亮度，优化选矿深加工水平。一般来说，这种机械保持1.5～2.0T场强的条件下，需要270～500kw的电力能耗，符合我国当前硬质矿物选矿加工作业的要求，因此在我国多地区的高岭土生产中被推广应用。此外，近年来兴起的超导磁选机，不仅能耗上有所降低，而且能够达到更高的选矿精度，同时，其处理量可达100t/h，已经成为了当前磁选机发展的新趋势。

3.5 载体矿物辅助浮选法选矿深加工流程

钛矿作为硬质矿物比较容易出现的杂质矿物之一，在选矿加工流程中，工作者为了提高高岭土的纯度和亮度，需要针对矿料进行浮选处理，将钛矿从高岭土矿料中分离出去，优化选矿深加工作业效果。在选矿深加工中，由于钛的颗粒较小，所以工作者通常采用粒级-325目的硅砂或方解石作为载体矿物，然后通过在矿浆混合物中加入pH调整剂氢氧化胺、分散剂硅酸钠、石油磺酸钙等药剂，使钛矿附着在载体矿石中，并从高岭土矿中分离出去，最后再加以脱水处理，实现高岭土的选矿深加工。在此过程中，工作者要将载体矿物的用量控制在高岭土总重量的10%～20%，并且要尽量降低矿浆浓度，这样可以提高该方法的作用效果。此外，工作者必须将载体矿物从高岭土矿中筛除，降低高岭土产品中残留的化学药剂量，保障高岭土选矿加工效果[1]。

3.6 沉淀法选矿深加工流程

在杂质的清除中，虽然上述的浮选法能够起到较强的杂质清除效果，但是其需要高稀释量的矿浆环境才能充分发挥作用，所以该方法通常需要耗费大量的脱水成本。为此，工作者可以采用沉淀法进行硬质矿物选矿深加工，降低脱水成本的支出，提升选矿深加工水平。在选矿深加工中，工作者可以先将矿浆的PH值调整到8～11左右，然后向其中加入Mg2+、Ca2+等碱性金属离子，此时，杂质就会受PH值和碱性金属离子的影响，开始相互凝聚，之后再用阴离子聚合电解质，使其发生选择凝聚效应，形成钛杂质沉淀，工作者通过去除这些钛杂质凝结后形成的絮状物，即可完成选矿深加工，但由于该方法会使矿浆中不可避免的存在一些凝絮剂残留，容易影响产品质量。为此，工作者需要根据实际产品需求，来选择合适的选矿加工方法，提升高岭土生产水平[2]。

3.7 超细加工工艺流程

就目前来看，虽然我国高岭土的产量较高，但高纯度、高细度的高岭土产量尚无法满足如今的市场需求，导致我国常年向外界进口高纯度、高细度高岭土。由于在煤矿的开采中，经常会伴随大量的高质量高岭岩出现，所以工作者应当充分利用这一硬质矿物资源，配合人工手选、分类、破碎、细磨加工等程序，来实现高岭土的超细加工，优化选矿深加工效果。在超细加工工艺中，工作者要按照质量来划分高岭土的层次，并采用手工操作的方式，将优质的高岭土岩挑选出来，然后用颚式破碎机将其初步磨碎至50mm的细度一下，再使初步磨碎的高岭土进入到雷蒙磨初碎阶段，将其细度进一步提高至325目。接着，调和成45%的浆液，并采用五级剥片机研磨，制备出-2um粒度、93%浓度的优质浆料，最后通过烘干等工序，即可得到超细、高纯度的高岭土产品。在此过程中，由于到达一定细度后的高岭土需要更长的磨矿时间，所以工作者应当注意合理控制磨矿时间，并强化设备的运行能力，保障各项生产程序得以顺利的完成。

3.8 漂白加工工艺

在硬质矿物原矿中大多存在有害的铁矿杂质，工作者需要采用漂白和煅烧相结合的方式去除铁矿，增强高岭土的白度，优化选矿深加工效果。在漂白工艺中，工作者可以在高岭土中加入一些白色药剂，使药剂能够附着在高岭土的表面，达到增白的效果，但这种方式仅适用于杂质较少的高岭土中，杂质含量较多的高岭土通常需要采用化学漂白的方式来实现选矿深加工。在此过程中，高岭土在经过磁选、沉淀等选矿流程之后，内部通常还会残留一些顽固附着在颗粒表面的氧化铁，工作者需要利用化学手段溶出其中的铁，达到化学漂白的效果。化学漂白法主要分三种类型，即氯化法、酸溶法以及氧化还原法，其中氯化法作为当前新兴的化学漂白方式之一，工作者可以在高岭土的煅烧流程中，加入氯化物药剂，使内部的杂质与氯化物产生反应，实现杂质的清除，同时，由于硬质矿物原矿中含有一定的炭元素，能够更好的催化氯化物与杂质之间的反应，提高杂质清除效果。

3.9 生物选矿加工工艺

人们在研究中发现，当前存在一些真菌、细菌等微生物，能够在氧化铁中将铁元素吸收出去，起到复合剂与溶解剂的作用。由于微生物的这种作用与其新陈代谢有关，所以这种方式具有生物友好的特质，可以提升硬质矿物选矿深加工操作的可持续性。为此，工作者需要先利用这种微生物制备出培养液，然后将培养液作为浸出剂，落实高岭土的浸滤流程，之后即可得出纯度较高的高岭土产品。这项操作虽然还在实验阶段，但其操作简单、生物友好的优势，能够帮助高岭土产业的进步迈入一个新的台阶，为我国高岭土生产水平的可持续发展奠定扎实的基础。