范海寶，呂憲俊，王志明，栗 鵬

(山東科技大學化學與環(huán)境工程學院，山東 青島 266510)

長石是一種重要的工業(yè)礦物，主要用作玻璃和陶瓷的生產(chǎn)原料。工業(yè)應(yīng)用中，對長石原料的含鐵量有一定限制，低鐵鉀長石的需求量越來越大，受資源限制，高質(zhì)量的鉀長石供不應(yīng)求。我國鉀長石資源豐富，但可直接開采應(yīng)用的低鐵鉀長石資源并不多，大多數(shù)礦石含鐵量較高，需要降鐵提純，才能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求[1]。

目前，國內(nèi)外在鉀長石除鐵研究上，主要集中在3個方向：磁選工藝、酸浸工藝與浮選工藝。磁選主要利用礦石內(nèi)含鐵礦物不同的磁性，制定相應(yīng)的磁選工藝，可將大部分強磁性的礦石除去。國內(nèi)已成功應(yīng)用的磁選設(shè)備有：永磁輥式強磁選機、永磁筒式中強磁場磁選機、濕式平環(huán)強磁選機和高梯度強磁選機等[2]。酸浸也是去除長石雜質(zhì)的有效方法，它往往是處理長石中含有極細微嵌晶結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)[3]。但酸浸廢液中含有大量的鐵、鋁、鉀、鎂等金屬離子，必須要經(jīng)處理排放，增加了除鐵成本。浮選工藝是利用不同礦物之間表面性質(zhì)的差異，應(yīng)用浮選藥劑分離出含鐵礦物，降低長石中鐵的含量。此方法適用于偉晶花崗巖、半風化花崗巖、風化花崗巖及硅砂等，使長石生產(chǎn)不再單純依賴于粗晶質(zhì)偉晶巖，低品位長石礦床也能得到開發(fā)利用[4]。

本研究的主要目的，是確定有效地除去該高鐵長石礦石中氧化鐵礦物的選礦方法和選礦工藝。為此，首先進行了探索試驗，分別采用干式強磁選礦工藝、磁浮聯(lián)合工藝對某高鐵鉀長石礦進行了除鐵探索試驗。根據(jù)探索試驗結(jié)果，確定采用單一浮選除鐵工藝，并進一步做了浮選工藝條件試驗。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石成分

試樣采自山東某地鉀長石礦，多元素分析結(jié)果見表1。

由表1知，礦石中K2O和Na2O含量已達到國家建材行業(yè)和輕工行業(yè)標準要求，但是Fe2O3含量較高，需進行選礦處理，以便達到應(yīng)用要求。

表1 原礦多元素分析結(jié)果

為了進一步了解鉀長石礦中鐵的賦存狀態(tài)，對其進行了鐵物相和XRD分析測試，結(jié)果分別見表2、圖1。

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果

由表2、圖1可知，原礦中的鐵主要是硅酸鐵，占TFe含量的65.75%，以云母的形式存在；其次為碳酸鐵，磁性鐵和赤褐鐵含量較少。故采用傳統(tǒng)的磁選方法只能除去部分磁性鐵，需要采用其他選礦方法進一步降低礦石中的鐵含量。

圖1 原礦XRD衍射圖譜

1.2 原礦粒度篩析

為研究長石礦中鐵礦物在不同粒級中的分布情況，對原礦進行粒度篩析試驗，結(jié)果見表3。

表3 原礦粒度篩析結(jié)果

由表3可知，F(xiàn)e2O3的含量隨著長石礦粒度的減小而逐步升高，-74μm Fe2O3含量達到了1.60%，這說明長石中含鐵礦物嵌布粒度較細，屬難選型礦石。據(jù)此，為了使含鐵礦物與長石充分解離，在后續(xù)試驗中采取適當細磨是必要的。

2 探索試驗研究

2.1 干式強磁試驗

為降低原礦中Fe2O3的含量，采用永磁干式強磁機進行了干式強磁選試驗，磁場強度為1.5T。試驗流程如圖2所示，試驗結(jié)果見表4。

由試驗結(jié)果可知，經(jīng)過三段干式強磁，磁選尾礦中Fe2O3含量由原礦的1.04%降低到0.64%，磁選除鐵效果較為明顯。而且采用磁選除鐵，長石在磁選精礦中的損失較低，磁選尾礦的產(chǎn)率達到94.44%。但是，干式磁選尾礦中Fe2O3含量仍然較高，不能達到工業(yè)應(yīng)用的要求。

圖2 原礦干式強磁試驗流程

表4 原礦干式強磁試驗結(jié)果

2.2 磁選尾礦浮選試驗

為進一步降低Fe2O3的含量，對干式強磁尾礦(磁選長石精礦)進行了磨礦浮選探索試驗。控制磨礦細度為-200目50.54%，分別采用油酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉為捕收劑進行了對比試驗[5]。試驗流程如圖3所示，結(jié)果如表5所示。

由試驗結(jié)果可知，油酸鈉做捕收劑能夠?qū)崿F(xiàn)鐵礦物的有效分離，而十二烷基苯磺酸鈉做捕收劑時的分選效果相對較差。油酸鈉做捕收劑，用量達到800g/t時，可以將磁選尾礦的含鐵量由0.64%降低至0.31%，除鐵效果明顯。因此，在后續(xù)試驗中，將對浮選法除鐵的工藝條件進行試驗研究。

圖3 強磁尾礦浮選試驗流程

表5 強磁尾礦浮選試驗結(jié)果

3 浮選試驗

根據(jù)以上探索試驗結(jié)果可知，采用油酸鈉浮選工藝是降低長石中Fe2O3含量的有效手段。為了確定適宜的浮選工藝條件，采用單一浮選流程進行了浮選條件試驗。

3.1 介質(zhì)條件試驗

為了查明礦漿酸堿度(pH值)對浮選效果的影響，分別采用硫酸和碳酸鈉為pH調(diào)整劑[6]，進行了介質(zhì)條件的影響試驗?？刂颇サV細度為-200目73.99%、油酸鈉用量為800g/t。試驗結(jié)果如圖4所示。

由試驗結(jié)果可知，pH值對浮選精礦的Fe2O3品位和回收率均具有一定的影響。隨著pH值的降低，長石中Fe2O3含量和回收率逐步降低，且在pH在4和5時Fe2O3含量相差不大。說明在堿性介質(zhì)中，油酸鈉的捕收能力變?nèi)?，F(xiàn)e2O3含量較高；在酸性介質(zhì)中，油酸鈉的捕收能力強，除鐵效果好。而中性介質(zhì)條件下，浮選效果介于二者之間。根據(jù)以上結(jié)果，確定在弱酸性中浮選，pH為5。

圖4 pH值條件試驗結(jié)果

3.2 油酸鈉用量試驗

為了確定適宜的捕收劑用量，控制弱酸性條件，在磨礦細度-200目73.99%的條件下，采用分批加藥的方法，進行了藥劑用量的影響試驗。

由試驗結(jié)果可知，隨著油酸鈉用量的增加，長石Fe2O3含量和回收率均呈降低的趨勢。當油酸鈉總用量達到1300g/t時，長石中Fe2O3含量降低至0.20%，能夠達到工業(yè)應(yīng)用要求，且回收率較低。故確定最佳的油酸鈉用量為1300g/t。

3.3 磨礦細度試驗

為進一步研究磨礦細度對浮選效果的影響，對原礦進行了不同磨礦細度浮選試驗[7]。結(jié)合上述浮選試驗結(jié)果，確定捕收劑油酸鈉總用量為1300g/t，粗選硫酸用量為500g/t，采用一次粗選、二次掃選流程進行了試驗。試驗流程如圖5所示，試驗結(jié)果如圖6所示。

由試驗結(jié)果可知，隨著磨礦細度變細，浮選尾礦(長石精礦)含鐵品位逐漸降低。當磨礦細度為-200目50.54%，長石中Fe2O3含量為0.27%；當磨礦細度為-200目73.99%，長石中Fe2O3含量為0.20%，達到工業(yè)應(yīng)用的要求，故確定最佳的磨礦細度為73.99%。

浮選試驗結(jié)果表明，采用單一浮選能夠有效降低長石的含鐵品位，長石精礦中Fe2O3含量為0.20%，K2O含量為11.87%，Na2O含量為4.25%，達到了工業(yè)應(yīng)用的要求。建議磨礦細度為74%左右、調(diào)整劑硫酸的用量為500g/t、捕收劑油酸鈉的用量1300g/t，可采用一次粗選、二次掃選流程。

圖5 磨礦細度試驗流程

圖6 磨礦細度試驗結(jié)果

4 結(jié)論

1)對于-2mm破碎原礦，采用干式強磁分選后，磁選尾礦中Fe2O3含量可降低至0.64%。但限于干式磁選的粒度較粗，含鐵品位難以繼續(xù)降低。

2)對干式強磁尾礦(磁選長石精礦)進行了磨礦浮選探索試驗?？刂颇サV細度為-200目50%，采用油酸鈉做捕收劑能夠?qū)崿F(xiàn)鐵礦物的有效分離。油酸鈉用量達到600g/t時，可以將磁選尾礦的Fe2O3含量由0.64%降低至0.31%，除鐵效果明顯。

3)采用單一浮選流程。當磨礦細度為-200目50.54%，長石中Fe2O3含量為0.27%；當磨礦細度為-200目73.99%，長石中Fe2O3含量為0.20%。

4)最終確定采用單一浮選流程，磨礦細度為74%左右、pH調(diào)整劑硫酸的用量為500g/t、捕收劑油酸鈉的用量1300g/t，可采用一次粗選、二次掃選流程。

[1] 張錦瑞. 鉀長石除鐵降硅選礦試驗[J]. 化工礦物與加工， 1999(6): 1-4.

[2] 李小靜，張福存，方大文. 長石精加工現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 金屬礦山，2003(2):46-47，57.

[3] 任子杰，羅立群，張凌燕. 長石除雜的研究現(xiàn)狀與利用前景[J]. 中國非金屬礦工業(yè)導刊， 2009(1):19-22.

[4] 小營，古林. 漫談長石的性質(zhì)、用途和綜合利用[J]. 廣東建材，1994(4):33-36.

[5] 馬淮湘. 降低鉀長石礦中鐵含量的選礦研究[J]. 非金屬礦， 1998(2):31-33.

[6] 郭保萬，張艷嬌，趙平，等. 某高鐵鉀長石除鐵工藝流程研究[J]. 礦產(chǎn)保護與利用， 2000(2):22-26.

[7] 許時. 礦石可選性研究[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1989：139-140.