内蒙古某低品位高岭土提纯试验研究
2022-06-28周立军刘永祥赵绎钧3
周立军 刘永祥 赵绎钧3
（1.内蒙古地质矿产（集团）有限责任公司；2.内蒙古矿业开发有限责任公司）
高岭土是一种重要的非金属矿产，在地壳中分布广泛，应用普遍，是造纸、瓷器工业的重要原料［1］。按照矿石致密性、可塑性和砂质的含量，可将高岭土划分为煤质（硬质）、软质和砂质高岭土3 种工业类型［2］。尽管我国高岭土资源丰富，但能用作高级陶瓷原料的优质高岭土并不多。近年来，随着高岭土工业的快速发展，国内外市场对优质高岭土的需求量日益增大，高岭土的选矿提纯研究势在必行［3-5］。
为此，针对内蒙古某低品位高岭土矿石进行选矿提纯试验，以期探索合理的工艺流程，获得合格的精矿产品，提高该高岭土矿石的工业应用价值［6-14］。
1 矿石性质
内蒙古某高岭土矿石类型为硬质高岭土，主要矿物成分为长石及石英，粒度0.2～2.0 mm。长石呈半自形板状—他形粒状分布，均已强高岭土化；石英呈他形粒状分布。矿石结构为斑状结构，矿石构造为块状构造。原矿主要化学成分分析结果见表1，试验样中可综合回收的有用组分主要为Al2O3。
表1 原矿主要化学成分分析结果%
2 试验方法
混匀后的矿样首先按照设定的液固比浸泡12 h，然后进行捣浆，并采用FX-25 型水力旋流器（液固比6∶1）进行分级，以脱除粗粒砂。通过测定高岭土精矿品位，计算Al2O3回收率，选取合适的捣浆工艺参数。分级后的高岭土精矿进行酸浸漂白，通过白度测定选取最佳酸浸条件。捣浆分级试验流程见图1。
3 捣浆分级试验结果及讨论
3.1 矿浆分散对比试验
捣浆作业可使高岭土与脉石分离，以便分级除杂时获得较高的产出率。为考察分散剂对捣浆作业的影响，进行分散捣浆和未分散捣浆对比试验，以六偏磷酸钠作为分散剂，捣浆20 min，试验结果见表2。
表2 分散捣浆和未分散捣 浆对比试验结果%
由表2 可知，相比未加入分散剂的捣浆作业，分散剂使高岭土矿浆更加充分均匀分散，所得精矿的Al2O3品位和回收率指标更理想。
3.2 捣浆液固比对分级效果的影响
选取不同的液固比进行捣浆，捣浆时间设定20 min，制备好的矿浆采用水力分级脱除粗颗粒砂，试验结果见表3。
表3 捣浆液固比对试验结果的影响
由表3 可知，捣浆液固比为4∶1 时，精矿Al2O3品位和回收率指标均较好，因此液固比选择4∶1。
3.3 捣浆时间对分级效果的影响
液固比取4∶1，捣浆时间分别取20，30，40 min 进行试验，试验结果见表4。
表4 捣浆时间对试验结果的影响
由表4 可知，随着捣浆时间的增加，Al2O3回收率增加，Al2O3品位降低；综合考虑品位和回收率指标，确定捣浆时间为30 min。
3.4 二次分级试验
为进一步提高精矿产品Al2O3品位，对分级粗精矿产品再次精选分级，试验流程见图2，试验结果见表5，精矿产品化学分析结果见表6。
表5 二次分级试验结果%
表6 高岭土精矿主要化学成分分析结果%
由表5、表6 可知，原矿捣浆后经水力旋流器2 次分选，得到的高岭土精矿产率52.29%，Al2O3含量28.78%、Fe2O3含量0.47%、TiO2含量0.087%，SO3含量0.10%，精矿63μm 筛余量0.62%，测定产品白度为73%，产品质量达到行业标准DZ/T 0206—2020 陶瓷工业TC-3级别。
4 酸浸漂白试验结果及讨论
高岭土白度是影响高岭土应用的重要参数，尤其在涂料、填料中的应用对白度的要求更为严格。研究表明，Fe2O3、TiO2是影响高岭土白度的着色杂质，该试验高岭土原矿中Fe2O3含量0.51%，TiO2含量0.092%，经2 次分级得到的高岭土精矿Fe2O3含量降至0.47%，TiO2降至0.087%，精矿白度经测定为73%。
为了提高产品白度，进一步提高产品使用价值，进行了酸浸漂白试验。酸浸主要通过酸对铁及其他有害元素的溶解作用来分离伴生在高岭土矿中的含铁矿物或铁矿物。
经试验研究，发现盐酸、硫酸、硝酸等单一使用对原矿中所含的杂质矿物均有溶解去杂作用，但对精矿的杂质矿物溶解去杂效果不佳，而采用混合酸酸浸效果较好。因此，选用3 组混合酸进行酸浸试验，试验结果见表7。
表7 酸浸试验结果
由表7 可知，采用盐酸+硫酸+硝酸（3∶2∶1）作为酸浸漂白酸，Fe2O3、TiO2除杂效果最好，产品白度经测定为85%。
5 结 论
内蒙古某低品位硬质高岭土矿石分散捣浆后经水力旋流器2 次分选，得到了产率52.29%、Al2O3含量28.78%、Al2O3回收率86.34%的高岭土精矿，产品白度为73%，各项杂质含量未超标，产品质量达到行业标准DZ/T 0206—2020 陶瓷工业TC-3 级别。通过对高岭土精矿进行酸浸漂白加工处理，白度可进一步提高到85%。该选别提纯方法工艺简单，产品技术指标较好，达到了工业应用指标要求。
