Φ75旋流器在超细高岭土选矿中的应用研究

林宝泰

(龙岩高岭土股份有限公司，福建 龙岩 364000)

高岭土是一种重要的粘土矿物，因其具有可塑性、粘结性、分散性、吸附性、化学稳定性等多种优良的工艺性能，已被广泛应用于油漆、涂料、造纸、橡胶、塑料、电缆、陶瓷等诸多领域[1-3]。高岭土矿床类型一般划分为硬质高岭土、软质高岭土和砂质高岭土，我国高岭土以砂质高岭土为主，约占资源储量的60%以上[4]。

福建龙岩东宫下高岭土矿是我国20世纪80年代探明的特大型优质砂质高岭土矿床，具有规模大、有害杂质铁钛含量低，自然白度、烧成白度高等特点，可作为高级陶瓷的主要配方原料[5]。随着高岭土应用研究的不断深入，造纸涂料级高岭土、煅烧高岭土、超细和提纯高岭土以及其他高端产品的出现将会使高岭土具有更好的物化性能[6]。如龙岩高岭土，从325目高岭土提高至70级超细龙岩高岭土，其物性指标—可塑性指数从0.658提高到0.878，更好地满足了陶瓷厂家可塑性技术指标要求[7]。

超细高岭土常用的加工工艺有机械湿法、干法超细粉磨和小直径旋流器分级提取超细高岭土。唐小刚等[8]用BP1000磨剥机，以漳州高岭土原料，经两段磨剥，其-2μm含量由最初的51.66%达到了91.38%。李航等[9]采用Φ10mm小直径旋流器提取出-2μm含量为91%左右的超细高岭土。本文采用Φ75旋流器对龙岩高岭土325目矿浆进行分级，提高其-2um含量，再使用搅拌磨进行磨剥(即Φ150旋流器→Φ75旋流器→磨矿工艺)可生产出70级超级高岭土。

1 试验设备、仪器、药剂及原料

1.1 试验设备、仪器及药剂

Φ75旋流器(锥度为8°，给矿管直径为25mm，溢流管直径为25mm)、Φ150旋流器、GJ5X2双槽搅拌磨、JL-1177型激光粒度分析仪、六偏磷酸钠(P2O5＞68%)

1.2 试验原料

采用Φ150旋流器分选后的325目矿浆，其Al2O3含量35.2%、TFe2O30.57%，1 280℃烧白度85.6，-2μm含量32.88%，浓度5.7%。

2 试验和结果

2.1 试验工艺流程

高岭土原矿经水洗后的溢流矿浆经Φ150旋流器分级，得到325目矿浆(图1)，再经过筛、除杂后的筛下矿浆经Φ75旋流器进行分选，其溢流产品进行除铁、磨矿，生产70级超级龙岩高岭土。

图1 试验工艺流程简图

2.2 Φ75旋流器试验

高岭土原矿经水洗、除砂、分级后，用Φ150旋流器对其进行分级，Φ150旋流器溢流过200目振动筛筛分后，得到325目高岭土矿浆，然后用Φ75旋流器对325目高岭土矿浆在不同工况条件下进行一系列分级试验。

要获得超细颗粒，采用直径小的长锥水力旋流器分级效果较好，并且低浓度、高压力给浆。高入料浓度不利于分选工作的进行，低入料浓度适合旋流器高效率地分选[10-11]。

在相同进浆压力条件下，随着排沙嘴尺寸的增大，其溢流浓度、沉砂浓度降低，溢流产品细粒级含量增加(表1)。在相同排沙嘴尺寸情况下，其溢流产品细粒级含量随着进浆压力的增加而增加，且压力越高，在不同排沙嘴尺寸梯度下，其溢流产品细粒级含量增幅越大，但采用过小的排沙嘴，增加进浆压力，对提高其溢流产品中细粒级含量基本无效。

表1 Φ75旋流器试验粒度指标情况表

在相同压力条件下，随着排沙嘴尺寸增大，其沉砂Al2O3含量及1 280℃烧成白度上升，TFe2O3含量基本不变(表2)。在相同排沙嘴尺寸条件下，随着进浆压力增大，其沉砂Al2O3含量及1 280℃烧成白度略微上升。

表2 Φ75旋流器沉砂指标情况表

在相同压力条件下，随着排沙嘴尺寸增大，其溢流各项化学指标变化不大(表3)。在相同排沙嘴尺寸条件下，随着压力的增加，其溢流1 280℃烧成白度略微上升，Al2O3含量及TFe2O3含量基本不变，对后续除铁工艺影响不大。

表3 Φ75旋流器溢流指标及其与原浆指标对比情况表

通过Φ75旋流器后，其溢流Al2O3含量可提 高0.73%～1.01%，1 280℃烧 成 白 度 上 升1.8%～3.0%，上升幅度较大；而原浆、Φ75沉砂及溢流Al2O3含量基本差不多。可见，原浆Al2O3嵌布粒度较细，富集在细颗粒中，TFe2O3较均匀地分布在原浆各粒级中。

2.3 连续性试验

由上述Φ75旋流器条件试验中可知，在进浆压力为0.18kPa，排沙嘴尺寸为12mm的条件下，325目矿浆经Φ75旋流器分选后，其溢流产品中-2μm含量提升7.95%，效果最佳。为验证该试验数据的可靠性，在该最佳条件下进行为期7天的连续性试验，从第一天至第七天平均进浆浓度为6.1%、-2μm含量为29.34%，Φ75溢流浓度为4.51%、-2μm含量平均为39.36%，浓度降低了1.59%，-2μm含量提高了10.02%；Φ75旋流器沉砂浓度平均为10.23%。效果较为明显，达到了预期指标(表4)。

表4 Φ75旋流器连续性试验数据

2.4 磨矿

磨矿设备采用GJ5X2双槽搅拌磨，原料为325目矿浆及经Φ75旋流器分级后的325目矿浆(即Φ75溢流矿浆)，分别对两种原料进行一段磨矿对比。在不同进浆流量下，分散剂添加量、原料浓度等其他条件相同的基础上，325目矿浆磨矿进浆流量在1.83m3/h时，磨矿产品-2μm含量为67.13%，达不到70级超级龙岩高岭土的粒度(69%≤-2μm≤74%)指标要求，再降低流量来提高磨矿粒度将会提高磨矿成本，不划算。而Φ75溢流矿浆在进浆流量为2.06m3/h情况下(表5)，其磨矿产品-2μm含量为69.8%，达到70级超级龙岩高岭土粒度指标要求(图2)，增加了搅拌磨处理量，可降低磨矿成本。

图2 磨矿产品粒度分布曲线图

表5 磨矿条件

3 结论

(1)通过Φ75旋流器试验可知，在一般情况下，旋流器溢流产品中细粒级含量随着排沙嘴尺寸、进浆压力的增大而增加。使用Φ75旋流器对龙岩高岭土325目矿浆进行分级，在进浆压力0.18kPa、排沙嘴尺寸为12mm条件下，通过连续性试验，其-2μm含量可提高10.02%，效果明显。

(2)325目矿浆经Φ75旋流器分级后，可提高产品中Al2O3含量及1 280℃烧成白度，TFe2O3含量基本不变。表明325目矿浆中Al2O3嵌布粒度较细，富集在细颗粒中，TFe2O3较均匀地分布在原浆各粒级中。

(3)325目矿浆经Φ75旋流器分级后，再使用单台搅拌磨进行一段磨矿，可生产出70级超级龙岩高岭土产品；未经Φ75旋流器分级的325目矿浆，使用单台搅拌磨进行一段磨矿来生产70级超级龙岩高岭土较为困难。