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《非金屬礦雜志》2016年第二期

摘要

某鉀長石礦有害雜質Fe2O3含量為0.47%，嚴重影響其在陶瓷等行業中的應用。以該鉀長石礦為研究對象，在工藝礦物學研究的基礎上采用“磁選-反浮選”的聯合選礦工藝進行除鐵試驗研究。結果表明，該工藝最終可獲得產率為72.62%，Fe2O3含量為0.087%的鉀長石精礦，顯著降低了Fe2O3含量，除鐵效果較理想。

關鍵詞

鉀長石；除鐵；磁浮聯合工藝；高梯度磁選；陰陽離子組合捕收劑

長石族礦物是指一類堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物，可分為鉀長石、鈉長石和鈣長石，以及由于類質同象化學成分介于三端員之間的斜長石、奧長石、拉長石等一系列長石礦物[1]。我國長石礦物主要是鉀長石礦，且資源豐富、分布廣泛。由于鉀長石熔點較低，且處于玻璃態時的溫度范圍較大，化學性質較穩定，因此鉀長石在玻璃、陶瓷制造、磨料磨具及其他材料制造領域應用廣泛[2]。某鉀長石礦含K2O10.07%、Na2O1.20%、SiO275.83%，有害雜質Fe2O3、TiO2總含量為0.53%，低于陶瓷行業要求的質量標準，雜質鐵嵌布粒度較細，賦存形式多樣，較難除去。為降低該礦中雜質鐵的含量，獲得較高質量的精礦產品，本實驗以該鉀長石礦為研究對象，在工藝礦物學研究的基礎上，采用磁浮聯合選礦工藝對該鉀長石礦進行除鐵提純，試驗結果表明，該工藝的除鐵效果較好，在原礦含Fe2O30.47%的條件下，最終可獲得產率為72.62%，Fe2O3含量為0.087%的鉀長石精礦，達到陶瓷行業一級品的質量標準。

1實驗部分

1.1原礦性質經化學多元素分析可知，鉀長石原礦的主要化學成分(w/%)為：SiO2，75.83；K2O，10.07；Na2O，1.20；Al2O3，11.10；CaO，0.084；MgO，0.08；Fe2O3，0.47；TiO2，0.06。礦石的礦物組成以鉀長石、石英、云母為主，含少量黏土礦物、電氣石、鐵氧化礦、綠泥石、鋯石等。雜質Fe2O3含量相對較高，嵌布粒度較細，電子探針結果表明，部分雜質鐵摻雜于鉀長石晶體結構中，較難除去。

1.2試劑及儀器設備硫酸、十二胺、石油磺酸鈉、油酸鈉，均為分析純；自來水。XMB型實驗室用棒磨機，XFD型（1.5L、1L）系列浮選機，XCRS-Φ400×300濕式鼓型弱磁選機，SL-100周期式脈動高梯度磁選機，真空抽濾機。

1.3試驗流程原礦探索性試驗表明，經磨礦、脫泥后采用單一磁選工藝除鐵，最終鉀長石精礦Fe2O3含量為0.24%，除鐵效果不理想，而在酸性礦漿條件下對磁選精礦進行反浮選除鐵[3-5]，最終可以獲得雜質Fe2O3含量為0.087%的鉀長石精礦產品，鐵含量較低，故采用磁浮聯合工藝對該鉀長石礦進行除鐵，試驗原則流程見圖1。

2結果與討論

2.1磁選試驗

2.1.1磨礦細度：為獲得粒度均勻的磨礦產品，減少磨礦過程中過粉碎和次生礦泥的產生，采用棒磨機進行磨礦。在弱磁選磁場強度為80kA/m，強磁選磁感應強度為1.2T，脫泥除去-0.020mm粒級的條件下，考察不同磨礦細度對除鐵指標的影響，結果見圖2。由圖2可知，隨著磨礦細度的增加，礦石中含鐵礦物單體解離度逐漸增加，鉀長石粗精礦產率先出現上升趨勢，但隨著磨礦細度的增加，產生的礦泥也逐漸增多，使粗精礦產率在上升后逐漸下降，鉀長石粗精礦鐵品位逐漸降低，綜合考慮粗精礦產率和鐵品位，以及產品粒度因素，確定磨礦細度為小于0.074mm粒級含量為40%，此時可以獲得產率為75.79%，雜質Fe2O3含量為0.21%的鉀長石粗精礦。

2.1.2磁感應強度：強磁選采用SL-100周期式脈動高梯度磁選機進行，在磨礦細度為-0.074mm粒級含量占40%，脫泥除去-0.020mm粒級，弱磁選磁場強度為80kA/m的條件下，考察磁感應強度分別為1.0T、1.1T、1.2T、1.3T時的除鐵效果，試驗結果見圖3。由圖3可知，隨著磁感應強度的增加，除鐵效果逐漸增強，鉀長石粗精礦鐵品位逐漸降低，且粗精礦產率變化幅度較小。結合實際生產情況，確定強磁選的磁感應強度為1.3T，此時可以獲得粗精礦產率為75.53%，精礦Fe2O3含量為0.20%的技術指標。

2.2浮選試驗以強磁選粗精礦為浮選給礦，在酸性條件下，采用反浮選的方法進行除鐵試驗研究。

2.2.1硫酸用量：在較低pH值條件下，云母等含鐵礦物表面會暴露出活性質點，易于和捕收劑發生作用[6-7]。以硫酸為pH值調整劑，在500g/t石油磺酸鈉為浮選捕收劑的條件下，考察硫酸用量對除鐵指標的影響，結果見圖4。由圖4可知，強磁選所得粗精礦經反浮選可以進一步降低Fe2O3含量。隨著硫酸用量的增加，礦漿pH值逐漸降低，Fe2O3品位和鉀長石精礦產率均逐漸下降，當硫酸用量超過800g/t繼續增加時，精礦產率降低幅度變大，Fe2O3品位波動較小，綜合考慮精礦產率、除鐵效果以及設備腐蝕因素，硫酸用量以800g/t為宜，礦漿pH值約為3.5，此時可以獲得精礦Fe2O3含量為0.13%，精礦產率為73.76%的選礦指標。

2.2.2捕收劑種類：由原礦性質可知，該鉀長石礦中的含鐵礦物主要為云母、電氣石、褐鐵礦等，選擇高效的捕收劑對除鐵效果有著重要影響。在硫酸用量為800g/t的條件下，考察石油磺酸鈉、油酸鈉、十二胺、石油磺酸鈉與十二胺組合4種捕收劑對除鐵指標的影響，試驗結果見圖5。由圖5可知，不同捕收劑除鐵效果不同，油酸鈉效果最差，所得鉀長石精礦含鐵最高；使用石油磺酸鈉作為捕收劑時，可以得到較高產率的鉀長石精礦，但Fe2O3含量仍較高；十二胺與組合藥劑的除鐵效果均較好，石油磺酸鈉與十二胺組合藥劑在精礦產率相當的條件下，可以進一步降低Fe2O3含量。綜合考慮精礦產率及Fe2O3品位因素，確定以石油磺酸鈉與十二胺陰陽離子組合捕收劑為反浮選捕收劑，此時可以獲得精礦產率為73.16%，Fe2O3含量為0.10%的鉀長石精礦。

2.2.3組合捕收劑質量配比：在確定捕收劑為石油磺酸鈉和十二胺后，考察了組合捕收劑質量配比對除鐵指標的影響。其中硫酸用量為800g/t，組合捕收劑總用量為480g/t，試驗結果見圖6。由圖6可知，在組合捕收劑總用量一定的條件下，隨著石油磺酸鈉與十二胺質量比的增加，鉀長石精礦產率和Fe2O3品位均逐漸升高。當石油磺酸鈉與十二胺質量比超過5∶1時，精礦產率增幅變小，而精礦中Fe2O3品位上升較劇烈，綜合考慮，確定石油磺酸鈉與十二胺的質量配比為5∶1，此時可獲得產率為72.84%，Fe2O3含量為0.089%的鉀長石精礦產品。

2.2.4組合捕收劑用量：在組合捕收劑質量配比為5∶1的基礎上，考察了組合捕收劑不同用量對除鐵指標的影響，試驗結果見圖7。由圖7可知，隨著組合捕收劑用量的增加，鉀長石精礦產率逐漸降低，Fe2O3品位在一定范圍內逐漸降低。當捕收劑用量過大時，藥劑選擇性變差，使部分鉀長石礦物浮出，當組合捕收劑用量超過480g/t時，精礦產率下降幅度變大，且Fe2O3品位出現上升趨勢，綜合考慮精礦產率及Fe2O3品位，確定組合捕收劑用量為480g/t，此時可以獲得產率為72.64%，Fe2O3含量為0.087%的鉀長石精礦。

2.3實驗室全流程試驗通過上述各個條件試驗，確定了磁浮聯合工藝的最佳條件，在此基礎上，考察磁選和浮選流程對除鐵指標的影響，確定強磁選和浮選作業段數。最終進行實驗室全流程試驗，試驗流程見圖8，試驗結果見表1。由表1可知，原礦經磨礦后預先脫除-0.020mm礦泥，弱磁選除去強磁性礦物，經兩段濕式強磁選，磁選精礦以硫酸為pH值調整劑，石油磺酸鈉和十二胺為組合捕收劑，經1粗1精的浮選流程，最終可以獲得產率為72.62%，Fe2O3含量為0.087%的鉀長石精礦產品。

3結論

1.該鉀長石礦含K2O10.07%、Na2O1.20%、Fe2O30.47%，有害雜質Fe2O3含量較高。工藝礦物學研究表明，該礦石中的礦物主要為鉀長石、石英、云母、黏土礦物等，有害雜質Fe2O3的賦存形式多樣，主要為云母、黏土礦物、電氣石和少量褐鐵礦等，且有部分摻雜于鉀長石晶體結構中，Fe2O3雜質嵌布粒度較細，較難除去。2.僅采用磁選工藝不能有效降低該鉀長石礦的Fe2O3含量，而對磁選粗精礦進行反浮選除鐵的效果較好。對磁選粗精礦以陰陽離子組合捕收劑石油磺酸鈉和十二胺（質量配比為5∶1）為浮選捕收劑，硫酸為pH值調整劑，經1粗1精的工藝流程，最終實驗室全流程試驗可以獲得產率為72.62%，Fe2O3含量為0.087%的鉀長石精礦產品。3.在礦漿pH值為3.5左右，陰陽離子組合捕收劑石油磺酸鈉和十二胺可以較好地除去云母、含鐵硅酸鹽礦物等無磁性含鐵雜質，可進一步降低鉀長石精礦中的Fe2O3含量。

參考文獻：

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作者：聶慶民 李立園 徐曉衣 艾光華 單位：江西理工大學 資源與環境工程學院 江西省礦業工程重點實驗室