劉東鋒

(廣東省環(huán)境地質(zhì)勘查院,廣東 廣州 510080)

1 資源狀況

大埔縣洋子湖礦山高嶺土礦屬風(fēng)化殘積型，主要由高嶺石—多水高嶺石礦物組成，勘探儲量在200萬t以上。該高嶺土礦表層風(fēng)化程度強(qiáng)(約7m)，含泥量高，鋁含量相對較高，主要通過水洗除砂工藝生產(chǎn)水洗高嶺土產(chǎn)品。目前表層強(qiáng)風(fēng)化高嶺土礦已基本采完，出露中深層部弱風(fēng)化高嶺土礦帶，該礦帶的-495目(30μm以下)產(chǎn)率為25.43%。弱風(fēng)化高嶺土原礦化學(xué)成分如表1，X-射線衍射圖譜如圖1所示。

表1 洋子湖礦山弱風(fēng)化高嶺土礦化學(xué)成分(%)

圖1 弱風(fēng)化高嶺土礦樣X-射線衍射圖譜

由表1的化學(xué)成分并結(jié)合圖1的X-射線衍射圖譜的物相分析可知，洋子湖高嶺土礦弱風(fēng)化礦樣的礦物組成(%)：石英30、云母類5、鉀長石27、鈉長石9、高嶺石28、其他＜1。圖1的X-射線衍射圖譜中高嶺石族礦物的波峰較寬，峰值強(qiáng)度較低，說明高嶺族礦物結(jié)晶程度不高，含量較少，主要原因是長石風(fēng)化程度較弱，仍有大量的鉀鈉長石未風(fēng)化完全。整體來看，洋子湖高嶺土礦弱風(fēng)化礦樣風(fēng)化不完全、石英含量高，存在大量長石礦物，有部分含鐵礦物存在。

2 選礦試驗(yàn)

2.1 分級試驗(yàn)

分級試驗(yàn)取弱風(fēng)化高嶺土礦樣5kg，搗漿濃度為65%，搗漿時間為20min，搗漿過程中加入礦樣重0.2%的六偏磷酸鈉作為分散劑，制得的礦漿采用篩析法得到45μm以上的粒級分布，采用沉降法得到45μm以下的粒級分布。將礦樣的粒級分布同X-射線衍射分析、化學(xué)成分分析及顯微鏡下觀察相結(jié)合，得出各粒級礦物的組成和含量如表2。鑒于高嶺石族礦物富集的主要粒級為30μm以下，因此僅對30μm以下分級樣品進(jìn)行了白度(R457)測定。

表2 礦樣各粒級礦物含量及組成

由表2可知，30μm以上粒級的相對含量為79.76%，主要礦物為鉀長石、石英和鈉長石。30μm以下粒級含量為20.24%，主要礦物為高嶺石族礦物、少量石英及部分長石礦物。

2.2 形貌分析

圖2為不同粒級高嶺石組成及形態(tài)。

圖2a、b為-10+5μm粒級。該粒級的高嶺土主要是片狀和蠕蟲狀的高嶺石，管狀的埃洛石，粒狀的石英和少量風(fēng)化的長石。

圖2c、d為-5+2μm粒級。該粒級的高嶺土主要是書冊狀、疊片狀的高嶺石，和管狀的埃洛石和粒狀的石英。

圖2e、f為-2μm粒級。該粒級的高嶺土主要由高嶺石和埃洛石組成，高嶺石呈疊片狀，埃洛石呈管狀。

2.3 半工業(yè)試驗(yàn)

2.3.1 除砂試驗(yàn)

半工業(yè)試驗(yàn)工藝流程見圖3。粗選采用搗漿機(jī)—螺旋分級機(jī)，一級精選采用Ф75水力旋流器，二級精選采用Ф50水力旋流器。粗選后的礦樣化學(xué)分析結(jié)果(%)：SiO256.3、Al2O327.92、Fe2O31.79、K2O 4.52、Na2O 0.88、TiO20.074、SO30.014、P2O50.05、LOI 7.47?？芍獡v漿機(jī)—螺旋分級機(jī)可除去大部分的石英，使SiO2含量降低至56.3%，F(xiàn)e2O3含量隨高嶺土的富集而提高，由1.04%提高至1.79%，長石含量略有降低。

圖2 不同粒級高嶺石組成及形態(tài)

圖3 半工業(yè)試驗(yàn)工藝流程

一級精選試驗(yàn)的結(jié)果見表3、表4，試驗(yàn)條件為：進(jìn)漿壓力0.1MPa、進(jìn)漿濃度20%、底流口直徑3.72mm。二級精選的試驗(yàn)結(jié)果見表5、表6，試驗(yàn)條件為：進(jìn)漿壓力0.25MPa、進(jìn)漿濃度18%、底流口直徑3.2mm。由表4、表6可知，兩級精選后Al2O3含量和燒失量有較大程度的提高，說明了高嶺土向細(xì)粒級富集顯著，但SiO2含量仍偏離標(biāo)準(zhǔn)高嶺土中SiO2含量且K2O+Na2O含量為4.1%，說明精選后的礦樣中存在微細(xì)長石礦物。由于含鐵礦物隨高嶺土向細(xì)粒級富集而增高，F(xiàn)e2O3含量達(dá)到1.79%，導(dǎo)致選別精礦白度偏低，限制了其工業(yè)應(yīng)用，因此考慮后續(xù)除鐵增白工藝。

表3 Ф75水力旋流器分級試驗(yàn)結(jié)果

表4 Ф75水力旋流器產(chǎn)品化學(xué)成分(%)

表5 Ф50水力旋流器分級試驗(yàn)結(jié)果

表6 Ф50水力旋流器產(chǎn)品化學(xué)成分(%)

2.3.2 增白試驗(yàn)

該高嶺土精礦白度偏低主要由于其中含鐵礦物在細(xì)粒級隨高嶺土富集，F(xiàn)e2O3含量達(dá)2.04%，主要以赤褐鐵礦存在，部分浸染于高嶺石表面。為提高其白度，考慮三級除鐵工藝，即“磁棒—高梯度磁選—漂白”聯(lián)合應(yīng)用。

“磁棒”采用強(qiáng)度為8000高斯的磁棒充分吸附經(jīng)Ф50水力旋流器的溢流礦漿，礦漿濃度為15.3%，吸附時間為15min；“高梯度磁選”采用型號為SLon100的高梯度磁選機(jī)，磁場強(qiáng)度為1.4T，脈沖為200r/min，礦漿流速為1.0cm/s；“漂白”過程中的硫酸用量為5.52kg/t，漂白粉為硫代硫酸鈉，用量為干礦重的3%，草酸用量為干礦重的4%，漂白時間為30min。三級除鐵后礦樣的白度見表7，三級除鐵后礦樣的化學(xué)成分見表8。

表7 三級除鐵后精礦白度

由表7可知，Ф50水力旋流器溢流礦漿經(jīng)“磁棒—高梯度磁選”處理后精礦自然白度由42.62%提高到了53.56%，煅燒白度由51.33%提高到了73.52%，增白效果顯著。表8的化學(xué)成分分析結(jié)果顯示：經(jīng)“磁棒—高梯度磁選”處理后，溢流產(chǎn)物中的鐵含量從2.04%降低至1.43%，降低了0.61%，除鐵率為29.9%，除鐵效果顯著。

表8 三級除鐵后精礦化學(xué)成分(%)

經(jīng)“磁棒—高梯度磁選”處理后的礦漿經(jīng)“漂白”處理后，精礦自然白度由53.56%提高到了60.88%，煅燒白度由73.52%提高到了77.38%。表8的化學(xué)成分分析結(jié)果顯示：“磁棒—高梯度磁選”處理后礦漿再“漂白”， Fe2O3含量由1.43%降低至1.01%，除鐵率為28.8%。Ф50溢流礦漿經(jīng)“磁棒—高梯度磁選—漂白”處理的總除鐵率為50.5%。

2.4 尾砂選礦試驗(yàn)

由除砂試驗(yàn)可知，Ф50水力旋流器的溢流率為原礦的16.29%，經(jīng)“搗漿—粗選—一級精選—二級精選”后的尾砂率為原礦的83.71%。鉀鈉長石礦物在尾砂中富集，為提高其在陶瓷、玻璃產(chǎn)業(yè)的可用性，從資源綜合利用角度出發(fā)，對尾砂進(jìn)行初步選礦試驗(yàn)使鉀鈉長石進(jìn)一步富集，并降低含鐵礦物含量。原礦樣選礦工藝流程尾砂產(chǎn)率如圖4。

圖4 選礦工藝流程尾砂產(chǎn)率

由圖4可知，礦樣選礦工藝中產(chǎn)生的尾砂有以下4種：搗漿沉砂、螺旋分級機(jī)返砂、Φ75旋流器底流和Φ50旋流器底流。將4種尾砂按照產(chǎn)率比49.73%∶24.16%∶5.56%∶4.26%均勻混合。為降低待選混合尾砂中的石英含量，對混合尾砂礦過45目標(biāo)準(zhǔn)篩(0.40mm)，篩上物主要是石英砂，可用作建筑工業(yè)用砂，篩下總產(chǎn)率為30.05%。對過篩后的尾砂樣進(jìn)行“脫泥—磁選—浮選”，浮選捕收劑采用十二胺，選礦工藝流程如圖5，選礦前后尾砂的化學(xué)分析如表9。

圖5 尾砂選礦流程

表9 尾砂化學(xué)成分(%)

由表9可知，過篩后的尾砂經(jīng)過“脫泥—磁選—浮選”處理后，F(xiàn)e2O3含量由1.17%降低至0.21%，K2O+Na2O含量由7.03%提高到11.16%。對選礦前后尾砂研磨后壓片，1280℃煅燒，選礦前尾砂燒成白度(R457)為26.5%，選礦后尾砂燒成白度為61.5%。由此可知，篩下尾砂經(jīng)過“脫泥—磁選—浮選”處理后，有效地提高了其作為長石原料應(yīng)用于陶瓷和玻璃行業(yè)的品質(zhì)。

3 結(jié)論

對洋子湖礦山中深層弱風(fēng)化高嶺土礦進(jìn)行選礦試驗(yàn)，提高了該礦山該類型高嶺土礦的品質(zhì)，并從資源綜合利用角度，找到了該資源類型的較優(yōu)選礦工藝和產(chǎn)品方向。得到如下結(jié)論：

(1)原礦樣經(jīng)“粗選—一級精選—二級精選”流程后的精礦的產(chǎn)率為16.29%，化學(xué)成分(%)為：SiO249.76、Al2O332.56、Fe2O32.04、TiO20.057、SO30.016，尚達(dá)不到陶瓷工業(yè)用高嶺土TC-3級國家標(biāo)準(zhǔn)[1]；除砂試驗(yàn)的精礦經(jīng)“磁棒—高梯度磁選—漂白”后，自然白度從原來的42.62%提高至60.88%，提高了18.16%，煅燒白度從原來的51.33%提高至77.38%，提高了26.05%，產(chǎn)物中的鐵含量從2.04%降低至1.01%，除鐵率為50.5%，可滿足陶瓷工業(yè)用高嶺土TC-2級國家標(biāo)準(zhǔn)[1]。

(2)尾砂選礦試驗(yàn)，明確了尾砂礦中粒級在0.40mm以上部分的尾砂用作建筑工業(yè)用砂。0.40mm以下部分的尾砂通過“脫泥—磁選—浮選”，F(xiàn)e2O3含量由1.17%降低至0.21%，K2O+Na2O含量由7.03%提高到11.16%，煅燒白度由26.5%提高至61.5%，可作為長石原料應(yīng)用于陶瓷和玻璃工業(yè)。

GB/T 14563-2008高嶺土及其試驗(yàn)方法國家標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.