王 晟，向廣軍，王 霞

（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

【試驗(yàn)研究】

沉積巖型鉀長(zhǎng)石除鐵工藝試驗(yàn)研究

王 晟，向廣軍，王 霞

（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

通過(guò)分析鉀長(zhǎng)石原礦性質(zhì)并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，針對(duì)沉積巖型鉀長(zhǎng)石礦確定了以“脫泥—濕式高梯度強(qiáng)磁選—浮選”為核心的工藝流程。原礦經(jīng)選別后可獲得綜合產(chǎn)率為72.66%的鉀長(zhǎng)石精礦，F(xiàn)e2O3含量從0.32%降至0.088%。除鐵效果明顯，工藝指標(biāo)穩(wěn)定。

沉積巖；鉀長(zhǎng)石；選礦；除鐵

鉀長(zhǎng)石作為一種富含鉀的硅酸鹽礦物，被廣泛地應(yīng)用于玻璃和陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。我國(guó)鉀長(zhǎng)石儲(chǔ)量大，沉積巖是主要來(lái)源之一。沉積巖型鉀長(zhǎng)石礦物組成粒度細(xì)、基質(zhì)和膠結(jié)物較多。受成礦條件影響常含有云母類、綠泥石等含鐵量較高的碎屑，給鉀長(zhǎng)石的應(yīng)用造成了困難。大多數(shù)礦石必須經(jīng)過(guò)除鐵方能滿足高級(jí)工業(yè)生產(chǎn)需求，因此鉀長(zhǎng)石的選礦提純尤為重要。

1 原礦性質(zhì)

1.1 巖礦鑒定

經(jīng)巖礦鑒定得知該沉積巖型鉀長(zhǎng)石為細(xì)粒、砂狀結(jié)構(gòu)、次生加大邊構(gòu)造，由碎屑和膠結(jié)物共同組成。主要礦物為長(zhǎng)石和石英，其余礦物有粘土和云母，還有少量電氣石、鋯石、鐵質(zhì)、綠泥石等。

1.2 XRD分析

X-射線衍射結(jié)果表明其主要礦物為長(zhǎng)石和石英，有少量云母，偶見(jiàn)高嶺石峰。

1.3 原礦化學(xué)分析

原礦化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)下表。

原礦化學(xué)分析結(jié)果(%)

由上表可知：原礦K2O含量相對(duì)Na2O較高，屬于鉀長(zhǎng)石。有害元素Fe2O3含量高達(dá)0.32%，影響其在玻璃、陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用，必須采取有效方法降低Fe2O3含量。

1.4 原礦篩析

原礦各粒級(jí)產(chǎn)率與Fe2O3分布率見(jiàn)圖1。

圖1 原礦各粒級(jí)產(chǎn)率與Fe2O3分布率

由圖1可知：原礦各粒級(jí)產(chǎn)率和Fe2O3分布變化規(guī)律基本一致。從-0.030mm開(kāi)始Fe2O3分布率超出產(chǎn)率，在-0.020mm粒級(jí)中出現(xiàn)大幅增加。此時(shí)-0.020mm粒級(jí)的Fe2O3分布率之和高達(dá)31.75%，而產(chǎn)率僅為5.32%。

1.5 原礦性質(zhì)小結(jié)

分析以上結(jié)果可知：該沉積巖型鉀長(zhǎng)石礦屬于細(xì)粒砂巖，原礦含鐵物質(zhì)在微細(xì)粒級(jí)富集的趨勢(shì)十分明顯，通過(guò)脫泥可顯著降低入選物料的Fe2O3含量。由此確定在磨礦后除去-0.020mm泥。脫泥后礦石中的鐵質(zhì)等磁性物可通過(guò)磁選有效去除，殘余的粘土、云母則可以通過(guò)浮選有效去除。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)藥劑

pH值調(diào)整劑：含量98%的H2SO4(優(yōu)級(jí)純)；捕收劑：DKY211。

2.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

本試驗(yàn)用磨礦時(shí)間反映磨礦細(xì)度。為兼顧玻璃工業(yè)對(duì)原料的粒度要求，在磨礦后脫去+0.45mm粗顆粒。該部分可返回磨機(jī)再磨，然后脫泥除去-0.020mm部分。

本次試驗(yàn)所采用的磨礦濃度和鋼棒配比均為經(jīng)驗(yàn)值。濕式弱磁選場(chǎng)強(qiáng)定為0.4T，濕式高梯度強(qiáng)磁選場(chǎng)強(qiáng)為1.0T。磨礦時(shí)間分別為4、5、6、7min。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)圖3、圖4。

圖2 磨礦細(xì)度—磁選試驗(yàn)流程

圖3 磁選精礦產(chǎn)率隨磨礦時(shí)間變化關(guān)系

圖4 磁選精礦鐵含量和回收率隨磨礦時(shí)間變化關(guān)系

由圖3、圖4可知：當(dāng)磨礦時(shí)間接近6min時(shí)，磁選精礦產(chǎn)率達(dá)到最大值并趨于穩(wěn)定；在6min之后磁選精礦的Fe2O3含量和回收率基本不再變化。由此選擇磨礦時(shí)間為6min。此時(shí)磁選精礦產(chǎn)率為73.54%、Fe2O3含量為0.14%。

2.3 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

本試驗(yàn)考察磁選產(chǎn)品含鐵量隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化關(guān)系，見(jiàn)圖5。磁場(chǎng)強(qiáng)度條件為0.8、1.0、1.3T。

圖5 磁選精礦鐵含量與回收率隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化關(guān)系

目前工業(yè)中應(yīng)用的高梯度磁選機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度最高可以達(dá)到1.3T。由圖5可以得知：隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，磁選精礦Fe2O3的含量和回收率不斷下降。為保證磁選效果，磁場(chǎng)強(qiáng)度選擇1.3T較為合適。此時(shí)磁選精礦產(chǎn)率為73.08%、Fe2O3含量為0.13%。

2.4 磁選流程試驗(yàn)

通過(guò)前面的條件試驗(yàn)，確定了磨礦時(shí)間為6min、濕式高梯度強(qiáng)磁選場(chǎng)強(qiáng)為1.3T。在此基礎(chǔ)上，增加濕式高梯度強(qiáng)磁選作業(yè)段數(shù)，以考察磁選的降鐵效果。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖6，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖6 磁選段數(shù)流程

圖7 磁選精礦鐵含量與回收率隨作業(yè)段數(shù)變化關(guān)系

由圖7可知：磁選精礦Fe2O3含量與回收率隨磁選段數(shù)的增加快速降低并趨于穩(wěn)定，其中第三段作業(yè)后已無(wú)明顯變化。所以濕式高梯度強(qiáng)磁選作業(yè)段數(shù)選擇兩段較為合適。此時(shí)磁選精礦產(chǎn)率為71.16%、Fe2O3含量為0.12%。由此亦可看出，單一磁選無(wú)法取得較好指標(biāo)。

2.5 浮選工藝試驗(yàn)

試驗(yàn)內(nèi)容包括pH值條件試驗(yàn)、捕收劑用量條件試驗(yàn)、流程試驗(yàn)。其中下文所述入選礦樣如無(wú)特殊說(shuō)明均指的是經(jīng)過(guò)磁選工藝處理后的磁選精礦。

2.5.1 pH值試驗(yàn)

固定條件： DKY211用量為0.25kg/t；可變條件：pH值分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖8，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖8 浮選條件試驗(yàn)流程

圖9 浮選精礦鐵含量與回收率隨pH值變化關(guān)系

由圖9可知：pH值=3時(shí)降鐵效果最好。確定pH值為3。此時(shí)浮選精礦作業(yè)產(chǎn)率為94.94%、Fe2O3含量為0.096%。

2.5.2 捕收劑用量試驗(yàn)

固定條件：pH值=3.0；可變條件：DKY211用量，分別為0.15、0.25、0.35、0.45、0.55kg/t。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖8，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖10。

由圖10可知：當(dāng)捕收劑用量達(dá)到0.35kg/t時(shí)降鐵效果最好。確定捕收劑用量為0.35kg/t。此時(shí)浮選精礦作業(yè)產(chǎn)率為94.02%、Fe2O3含量為0.095%。2.5.3 浮選流程試驗(yàn)

圖10 浮選精礦鐵含量與回收率隨捕收劑用量變化關(guān)系

由以上條件試驗(yàn)確定了最佳浮選條件為pH值=3，捕收劑用量為0.35kg/t。在此基礎(chǔ)上增加精選段數(shù)，考查浮選階段降鐵效果。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖11，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖12。

圖11 浮選段數(shù)流程

圖12 浮選精礦鐵含量與回收率隨浮選段數(shù)變化關(guān)系

由圖12可知：隨著浮選精選次數(shù)的增加，浮選精礦的Fe2O3含量與回收率迅速降低并趨于穩(wěn)定。第二段精選作業(yè)指標(biāo)與第一段差別較小，再次精選作業(yè)意義不大。由此確定浮選流程為一段粗選，一段精選。此時(shí)浮選精礦作業(yè)產(chǎn)率為91.57%、Fe2O3含量為0.086%。

2.6 最佳工藝流程

通過(guò)上述最佳試驗(yàn)條件，將+0.45mm粗顆粒返回磨機(jī)再磨最終可獲得產(chǎn)率為72.66%，F(xiàn)e2O3含量為0.088%的鉀長(zhǎng)石精礦，精礦中63.21%的粒度在0.074mm以上，這部分產(chǎn)品可以用于玻璃行業(yè)。而各種尾礦和礦泥的Fe2O3含量偏高，回收意義不大。由此推薦的最佳工藝流程為：閉路磨礦—脫泥—濕式弱磁選—濕式高梯度強(qiáng)磁選—浮選。推薦的最佳工藝流程見(jiàn)圖13。

Research of Sedimentary-potash Feldspar Purification Process

WANG Sheng, XIANG Guang-jun, WANG Xia
(SINOMA Geological Engineering Exploration Academic Co., Ltd., Beijing 100102, China)

The research of potash feldspar in this article is one kind of sedimentary rock. Combine experience and practice with analyze by modem test way on this ore, we confirm a core-process: desliming-wet HIMS-flotation. Under this solution, the productivity of concentrate could up to 72.66%, Fe2O3with high range reduced, from 0.32% to 0.088%.

sedimentary rock; potash feldspar; mineral process; deironing

TD973.5

A

1007-9386(2014)01-0023-03