王 帥，馮 杰，李 青，張 飛，于 雷，李運(yùn)宇

(中國高嶺土有限公司，江蘇 蘇州 215151)

高嶺土是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源，主要由＜2μm的微小片狀、管狀、疊片狀等高嶺石簇礦物(高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等)組成[1]。因具有可塑性、粘結(jié)性、分散性、耐火性、絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，已成為陶瓷、造紙、橡膠、耐火材料及化工行業(yè)不可缺少的礦物材料[2]。

我國廣東茂名地區(qū)的高嶺土資源儲(chǔ)量十分豐富，該地區(qū)高嶺土呈砂質(zhì)特性，可選性較好，高嶺土風(fēng)化完全，高嶺石晶體為片狀結(jié)構(gòu)，粒度較細(xì)，特別適合用作造紙?jiān)蟍3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國造紙企業(yè)使用的高嶺土有80%來自茂名，該地區(qū)已成為全國造紙高嶺土最大的生產(chǎn)基地[4]。

目前，茂名高嶺土的精選多采用多級(jí)水力旋流器分級(jí)→臥式螺旋離心機(jī)分級(jí)→砂磨機(jī)剝片工藝。相比水力旋流器，離心機(jī)占地面積大，前期投資大，運(yùn)行成本高[5]。本文通過采用多級(jí)水力旋流器分級(jí)→砂磨機(jī)剝片工藝對(duì)茂名某公司的高嶺土粗精礦進(jìn)行精選，研究取消臥式螺旋離心機(jī)的可能性，優(yōu)化精選流程。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)地點(diǎn)在中國高嶺土有限公司中試車間和剝片車間，試驗(yàn)原料為茂名某公司的φ250mm水力旋流器溢流粗精礦，粗精礦的主要理化指標(biāo)見表1。

表1 粗精礦的主要理化指標(biāo) (單位：%)

2 試驗(yàn)過程

2.1 試驗(yàn)設(shè)備與儀器

搗漿機(jī)、泵、水力旋流器、流量計(jì)、砂磨機(jī)、沉降粒度儀、濃度瓶。

2.2 試驗(yàn)流程

首先將粗精礦化漿，礦漿濃度控制在16%左右，然后依次采用φ150mm、φ75mm、φ25mm水力旋流器分選，壓濾出φ25mm溢流干礦。接著對(duì)其進(jìn)行化漿，加入適量分散劑，礦漿濃度控制在45%左右，最后采用砂磨機(jī)進(jìn)行剝片，試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 試驗(yàn)流程圖

實(shí)際生產(chǎn)中，φ25mm溢流剝片前需要除鐵，除鐵后的產(chǎn)品需要壓濾洗滌，然后再化漿進(jìn)行剝片，本文的研究不涉及除鐵，故而未在圖1中標(biāo)明。

2.3 水力旋流器工作參數(shù)

水力旋流器作為一種高效的細(xì)微粒礦物分級(jí)、脫泥、濃縮設(shè)備，廣泛用于有色金屬選礦、陶瓷、非金屬礦選礦等領(lǐng)域，它具有結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)能大，占地小，效率高，運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)[6]。本次試驗(yàn)采用的旋流器工作參數(shù)見表2。

表2 旋流器工作參數(shù)

2.4 砂磨機(jī)工作參數(shù)

砂磨機(jī)是目前物料適應(yīng)性最廣、最為先進(jìn)、效率最高的濕法研磨設(shè)備，根據(jù)使用性能大體可分為臥式砂磨機(jī)、籃式砂磨機(jī)、立式砂磨機(jī)等[7]。砂磨機(jī)與球磨機(jī)、輥磨機(jī)、膠體磨等研磨設(shè)備相比較，具有生產(chǎn)效率高、連續(xù)性強(qiáng)、成本低、產(chǎn)品細(xì)度高等優(yōu)點(diǎn)。本次試驗(yàn)采用的臥式砂磨機(jī)工作參數(shù)見表3。

表3 砂磨機(jī)工作參數(shù)

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

3.1 旋流器分選數(shù)據(jù)與分析

在表2的工作參數(shù)下，旋流器分選數(shù)據(jù)見表4。分析表4可知：φ150mm、φ75mm、φ25mm水力旋流器對(duì)粗精礦起到了很好的分選作用，鋁含量從33.67% 提升到了 38.37%，-2μm 粒度從 68.80%提升到了85.01%。

表4 旋流器分選數(shù)據(jù) (單位：%)

3.2 砂磨機(jī)剝片粒度數(shù)據(jù)與分析

在表3的工作參數(shù)下，砂磨機(jī)剝片粒度數(shù)據(jù)見表5。分析表5可知：臥式砂磨機(jī)的剝片效果較好，可以將φ25溢流-2μm粒度從85.01%提升到93%。

表5 φ25溢流砂磨機(jī)剝片粒度

3.3 流程優(yōu)化前后對(duì)比分析

茂名某公司的高嶺土粗精礦精選采用的是水力旋流器(φ150mm、φ75mm、φ25mm)分級(jí)→臥式螺旋離心機(jī)分級(jí)→砂磨機(jī)剝片工藝，根據(jù)該公司提供的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可知：臥式螺旋離心機(jī)溢流的產(chǎn)率(相對(duì)原礦)在8%左右，離心機(jī)溢流剝片后的-2μm粒度在93%左右。本文通過采用水力旋流器(φ150mm、 φ75mm、φ25mm)分級(jí)→砂磨機(jī)剝片工藝對(duì)高嶺土粗精礦進(jìn)行精選。由表4可知，φ25溢流的產(chǎn)率(相對(duì)原礦)在9%，比離心機(jī)的產(chǎn)率高1%。由表5可知，剝片后的-2μm粒度同樣可提升到93%，達(dá)到了造紙用一級(jí)土(代號(hào)ZT-0A)-2μm粒度≥92%的要求[8]。另外，筆者對(duì)φ25溢流進(jìn)行了除鐵試驗(yàn)(超導(dǎo)磁選聯(lián)合保險(xiǎn)粉漂白)，結(jié)果可滿足造紙用一級(jí)土白度≥88的要求[8]。

4 結(jié)論

(1)采用水力旋流器和砂磨機(jī)處理茂名某公司高嶺土粗精礦，可使最終產(chǎn)品的-2μm粒度提升到93%，達(dá)到了造紙用一級(jí)土-2μm粒度≥92%的要求。

(2)與茂名某公司高嶺土粗精礦的精選流程(多級(jí)水力旋流器分級(jí)→臥式螺旋離心機(jī)分級(jí)→砂磨機(jī)剝片工藝)相比，本文采用的多級(jí)水力旋流器分級(jí)→砂磨機(jī)剝片工藝，產(chǎn)率提高了1%，減少了一道臥式螺旋離心機(jī)分級(jí)工序，具有投資少、運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)，具備可行性，值得大力推廣。