林寶泰

(龍巖高嶺土股份有限公司，福建 龍巖 364000)

高嶺土是一種重要的粘土礦物，因其具有可塑性、粘結(jié)性、分散性、吸附性、化學(xué)穩(wěn)定性等多種優(yōu)良的工藝性能，已被廣泛應(yīng)用于油漆、涂料、造紙、橡膠、塑料、電纜、陶瓷等諸多領(lǐng)域[1-3]。高嶺土礦床類型一般劃分為硬質(zhì)高嶺土、軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土，我國(guó)高嶺土以砂質(zhì)高嶺土為主，約占資源儲(chǔ)量的60%以上[4]。

福建龍巖東宮下高嶺土礦是我國(guó)20世紀(jì)80年代探明的特大型優(yōu)質(zhì)砂質(zhì)高嶺土礦床，具有規(guī)模大、有害雜質(zhì)鐵鈦含量低，自然白度、燒成白度高等特點(diǎn)，可作為高級(jí)陶瓷的主要配方原料[5]。隨著高嶺土應(yīng)用研究的不斷深入，造紙涂料級(jí)高嶺土、煅燒高嶺土、超細(xì)和提純高嶺土以及其他高端產(chǎn)品的出現(xiàn)將會(huì)使高嶺土具有更好的物化性能[6]。如龍巖高嶺土，從325目高嶺土提高至70級(jí)超細(xì)龍巖高嶺土，其物性指標(biāo)—可塑性指數(shù)從0.658提高到0.878，更好地滿足了陶瓷廠家可塑性技術(shù)指標(biāo)要求[7]。

超細(xì)高嶺土常用的加工工藝有機(jī)械濕法、干法超細(xì)粉磨和小直徑旋流器分級(jí)提取超細(xì)高嶺土。唐小剛等[8]用BP1000磨剝機(jī)，以漳州高嶺土原料，經(jīng)兩段磨剝，其-2μm含量由最初的51.66%達(dá)到了91.38%。李航等[9]采用Φ10mm小直徑旋流器提取出-2μm含量為91%左右的超細(xì)高嶺土。本文采用Φ75旋流器對(duì)龍巖高嶺土325目礦漿進(jìn)行分級(jí)，提高其-2um含量，再使用攪拌磨進(jìn)行磨剝(即Φ150旋流器→Φ75旋流器→磨礦工藝)可生產(chǎn)出70級(jí)超級(jí)高嶺土。

1 試驗(yàn)設(shè)備、儀器、藥劑及原料

1.1 試驗(yàn)設(shè)備、儀器及藥劑

Φ75旋流器(錐度為8°，給礦管直徑為25mm，溢流管直徑為25mm)、Φ150旋流器、GJ5X2雙槽攪拌磨、JL-1177型激光粒度分析儀、六偏磷酸鈉(P2O5＞68%)

1.2 試驗(yàn)原料

采用Φ150旋流器分選后的325目礦漿，其Al2O3含量35.2%、TFe2O30.57%，1 280℃燒白度85.6，-2μm含量32.88%，濃度5.7%。

2 試驗(yàn)和結(jié)果

2.1 試驗(yàn)工藝流程

高嶺土原礦經(jīng)水洗后的溢流礦漿經(jīng)Φ150旋流器分級(jí)，得到325目礦漿(圖1)，再經(jīng)過篩、除雜后的篩下礦漿經(jīng)Φ75旋流器進(jìn)行分選，其溢流產(chǎn)品進(jìn)行除鐵、磨礦，生產(chǎn)70級(jí)超級(jí)龍巖高嶺土。

圖1 試驗(yàn)工藝流程簡(jiǎn)圖

2.2 Φ75旋流器試驗(yàn)

高嶺土原礦經(jīng)水洗、除砂、分級(jí)后，用Φ150旋流器對(duì)其進(jìn)行分級(jí)，Φ150旋流器溢流過200目振動(dòng)篩篩分后，得到325目高嶺土礦漿，然后用Φ75旋流器對(duì)325目高嶺土礦漿在不同工況條件下進(jìn)行一系列分級(jí)試驗(yàn)。

要獲得超細(xì)顆粒，采用直徑小的長(zhǎng)錐水力旋流器分級(jí)效果較好，并且低濃度、高壓力給漿。高入料濃度不利于分選工作的進(jìn)行，低入料濃度適合旋流器高效率地分選[10-11]。

在相同進(jìn)漿壓力條件下，隨著排沙嘴尺寸的增大，其溢流濃度、沉砂濃度降低，溢流產(chǎn)品細(xì)粒級(jí)含量增加(表1)。在相同排沙嘴尺寸情況下，其溢流產(chǎn)品細(xì)粒級(jí)含量隨著進(jìn)漿壓力的增加而增加，且壓力越高，在不同排沙嘴尺寸梯度下，其溢流產(chǎn)品細(xì)粒級(jí)含量增幅越大，但采用過小的排沙嘴，增加進(jìn)漿壓力，對(duì)提高其溢流產(chǎn)品中細(xì)粒級(jí)含量基本無效。

表1 Φ75旋流器試驗(yàn)粒度指標(biāo)情況表

在相同壓力條件下，隨著排沙嘴尺寸增大，其沉砂Al2O3含量及1 280℃燒成白度上升，TFe2O3含量基本不變(表2)。在相同排沙嘴尺寸條件下，隨著進(jìn)漿壓力增大，其沉砂Al2O3含量及1 280℃燒成白度略微上升。

表2 Φ75旋流器沉砂指標(biāo)情況表

在相同壓力條件下，隨著排沙嘴尺寸增大，其溢流各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)變化不大(表3)。在相同排沙嘴尺寸條件下，隨著壓力的增加，其溢流1 280℃燒成白度略微上升，Al2O3含量及TFe2O3含量基本不變，對(duì)后續(xù)除鐵工藝影響不大。

表3 Φ75旋流器溢流指標(biāo)及其與原漿指標(biāo)對(duì)比情況表

通過Φ75旋流器后，其溢流Al2O3含量可提 高0.73%～1.01%，1 280℃燒 成 白 度 上 升1.8%～3.0%，上升幅度較大；而原漿、Φ75沉砂及溢流Al2O3含量基本差不多?？梢姡瓭{Al2O3嵌布粒度較細(xì)，富集在細(xì)顆粒中，TFe2O3較均勻地分布在原漿各粒級(jí)中。

2.3 連續(xù)性試驗(yàn)

由上述Φ75旋流器條件試驗(yàn)中可知，在進(jìn)漿壓力為0.18kPa，排沙嘴尺寸為12mm的條件下，325目礦漿經(jīng)Φ75旋流器分選后，其溢流產(chǎn)品中-2μm含量提升7.95%，效果最佳。為驗(yàn)證該試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，在該最佳條件下進(jìn)行為期7天的連續(xù)性試驗(yàn)，從第一天至第七天平均進(jìn)漿濃度為6.1%、-2μm含量為29.34%，Φ75溢流濃度為4.51%、-2μm含量平均為39.36%，濃度降低了1.59%，-2μm含量提高了10.02%；Φ75旋流器沉砂濃度平均為10.23%。效果較為明顯，達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)(表4)。

表4 Φ75旋流器連續(xù)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.4 磨礦

磨礦設(shè)備采用GJ5X2雙槽攪拌磨，原料為325目礦漿及經(jīng)Φ75旋流器分級(jí)后的325目礦漿(即Φ75溢流礦漿)，分別對(duì)兩種原料進(jìn)行一段磨礦對(duì)比。在不同進(jìn)漿流量下，分散劑添加量、原料濃度等其他條件相同的基礎(chǔ)上，325目礦漿磨礦進(jìn)漿流量在1.83m3/h時(shí)，磨礦產(chǎn)品-2μm含量為67.13%，達(dá)不到70級(jí)超級(jí)龍巖高嶺土的粒度(69%≤-2μm≤74%)指標(biāo)要求，再降低流量來提高磨礦粒度將會(huì)提高磨礦成本，不劃算。而Φ75溢流礦漿在進(jìn)漿流量為2.06m3/h情況下(表5)，其磨礦產(chǎn)品-2μm含量為69.8%，達(dá)到70級(jí)超級(jí)龍巖高嶺土粒度指標(biāo)要求(圖2)，增加了攪拌磨處理量，可降低磨礦成本。

圖2 磨礦產(chǎn)品粒度分布曲線圖

表5 磨礦條件

3 結(jié)論

(1)通過Φ75旋流器試驗(yàn)可知，在一般情況下，旋流器溢流產(chǎn)品中細(xì)粒級(jí)含量隨著排沙嘴尺寸、進(jìn)漿壓力的增大而增加。使用Φ75旋流器對(duì)龍巖高嶺土325目礦漿進(jìn)行分級(jí)，在進(jìn)漿壓力0.18kPa、排沙嘴尺寸為12mm條件下，通過連續(xù)性試驗(yàn)，其-2μm含量可提高10.02%，效果明顯。

(2)325目礦漿經(jīng)Φ75旋流器分級(jí)后，可提高產(chǎn)品中Al2O3含量及1 280℃燒成白度，TFe2O3含量基本不變。表明325目礦漿中Al2O3嵌布粒度較細(xì)，富集在細(xì)顆粒中，TFe2O3較均勻地分布在原漿各粒級(jí)中。

(3)325目礦漿經(jīng)Φ75旋流器分級(jí)后，再使用單臺(tái)攪拌磨進(jìn)行一段磨礦，可生產(chǎn)出70級(jí)超級(jí)龍巖高嶺土產(chǎn)品；未經(jīng)Φ75旋流器分級(jí)的325目礦漿，使用單臺(tái)攪拌磨進(jìn)行一段磨礦來生產(chǎn)70級(jí)超級(jí)龍巖高嶺土較為困難。