钾长石矿除铁提纯试验研究范文

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《非金属矿杂志》2016年第二期

摘要

某钾长石矿有害杂质Fe2O3含量为0.47%，严重影响其在陶瓷等行业中的应用。以该钾长石矿为研究对象，在工艺矿物学研究的基础上采用“磁选-反浮选”的联合选矿工艺进行除铁试验研究。结果表明，该工艺最终可获得产率为72.62%，Fe2O3含量为0.087%的钾长石精矿，显著降低了Fe2O3含量，除铁效果较理想。

关键词

钾长石；除铁；磁浮联合工艺；高梯度磁选；阴阳离子组合捕收剂

长石族矿物是指一类碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，可分为钾长石、钠长石和钙长石，以及由于类质同象化学成分介于三端员之间的斜长石、奥长石、拉长石等一系列长石矿物[1]。我国长石矿物主要是钾长石矿，且资源丰富、分布广泛。由于钾长石熔点较低，且处于玻璃态时的温度范围较大，化学性质较稳定，因此钾长石在玻璃、陶瓷制造、磨料磨具及其他材料制造领域应用广泛[2]。某钾长石矿含K2O10.07%、Na2O1.20%、SiO275.83%，有害杂质Fe2O3、TiO2总含量为0.53%，低于陶瓷行业要求的质量标准，杂质铁嵌布粒度较细，赋存形式多样，较难除去。为降低该矿中杂质铁的含量，获得较高质量的精矿产品，本实验以该钾长石矿为研究对象，在工艺矿物学研究的基础上，采用磁浮联合选矿工艺对该钾长石矿进行除铁提纯，试验结果表明，该工艺的除铁效果较好，在原矿含Fe2O30.47%的条件下，最终可获得产率为72.62%，Fe2O3含量为0.087%的钾长石精矿，达到陶瓷行业一级品的质量标准。

1实验部分

1.1原矿性质经化学多元素分析可知，钾长石原矿的主要化学成分(w/%)为：SiO2，75.83；K2O，10.07；Na2O，1.20；Al2O3，11.10；CaO，0.084；MgO，0.08；Fe2O3，0.47；TiO2，0.06。矿石的矿物组成以钾长石、石英、云母为主，含少量黏土矿物、电气石、铁氧化矿、绿泥石、锆石等。杂质Fe2O3含量相对较高，嵌布粒度较细，电子探针结果表明，部分杂质铁掺杂于钾长石晶体结构中，较难除去。

1.2试剂及仪器设备硫酸、十二胺、石油磺酸钠、油酸钠，均为分析纯；自来水。XMB型实验室用棒磨机，XFD型（1.5L、1L）系列浮选机，XCRS-Φ400×300湿式鼓型弱磁选机，SL-100周期式脉动高梯度磁选机，真空抽滤机。

1.3试验流程原矿探索性试验表明，经磨矿、脱泥后采用单一磁选工艺除铁，最终钾长石精矿Fe2O3含量为0.24%，除铁效果不理想，而在酸性矿浆条件下对磁选精矿进行反浮选除铁[3-5]，最终可以获得杂质Fe2O3含量为0.087%的钾长石精矿产品，铁含量较低，故采用磁浮联合工艺对该钾长石矿进行除铁，试验原则流程见图1。

2结果与讨论

2.1磁选试验

2.1.1磨矿细度：为获得粒度均匀的磨矿产品，减少磨矿过程中过粉碎和次生矿泥的产生，采用棒磨机进行磨矿。在弱磁选磁场强度为80kA/m，强磁选磁感应强度为1.2T，脱泥除去-0.020mm粒级的条件下，考察不同磨矿细度对除铁指标的影响，结果见图2。由图2可知，随着磨矿细度的增加，矿石中含铁矿物单体解离度逐渐增加，钾长石粗精矿产率先出现上升趋势，但随着磨矿细度的增加，产生的矿泥也逐渐增多，使粗精矿产率在上升后逐渐下降，钾长石粗精矿铁品位逐渐降低，综合考虑粗精矿产率和铁品位，以及产品粒度因素，确定磨矿细度为小于0.074mm粒级含量为40%，此时可以获得产率为75.79%，杂质Fe2O3含量为0.21%的钾长石粗精矿。

2.1.2磁感应强度：强磁选采用SL-100周期式脉动高梯度磁选机进行，在磨矿细度为-0.074mm粒级含量占40%，脱泥除去-0.020mm粒级，弱磁选磁场强度为80kA/m的条件下，考察磁感应强度分别为1.0T、1.1T、1.2T、1.3T时的除铁效果，试验结果见图3。由图3可知，随着磁感应强度的增加，除铁效果逐渐增强，钾长石粗精矿铁品位逐渐降低，且粗精矿产率变化幅度较小。结合实际生产情况，确定强磁选的磁感应强度为1.3T，此时可以获得粗精矿产率为75.53%，精矿Fe2O3含量为0.20%的技术指标。

2.2浮选试验以强磁选粗精矿为浮选给矿，在酸性条件下，采用反浮选的方法进行除铁试验研究。

2.2.1硫酸用量：在较低pH值条件下，云母等含铁矿物表面会暴露出活性质点，易于和捕收剂发生作用[6-7]。以硫酸为pH值调整剂，在500g/t石油磺酸钠为浮选捕收剂的条件下，考察硫酸用量对除铁指标的影响，结果见图4。由图4可知，强磁选所得粗精矿经反浮选可以进一步降低Fe2O3含量。随着硫酸用量的增加，矿浆pH值逐渐降低，Fe2O3品位和钾长石精矿产率均逐渐下降，当硫酸用量超过800g/t继续增加时，精矿产率降低幅度变大，Fe2O3品位波动较小，综合考虑精矿产率、除铁效果以及设备腐蚀因素，硫酸用量以800g/t为宜，矿浆pH值约为3.5，此时可以获得精矿Fe2O3含量为0.13%，精矿产率为73.76%的选矿指标。

2.2.2捕收剂种类：由原矿性质可知，该钾长石矿中的含铁矿物主要为云母、电气石、褐铁矿等，选择高效的捕收剂对除铁效果有着重要影响。在硫酸用量为800g/t的条件下，考察石油磺酸钠、油酸钠、十二胺、石油磺酸钠与十二胺组合4种捕收剂对除铁指标的影响，试验结果见图5。由图5可知，不同捕收剂除铁效果不同，油酸钠效果最差，所得钾长石精矿含铁最高；使用石油磺酸钠作为捕收剂时，可以得到较高产率的钾长石精矿，但Fe2O3含量仍较高；十二胺与组合药剂的除铁效果均较好，石油磺酸钠与十二胺组合药剂在精矿产率相当的条件下，可以进一步降低Fe2O3含量。综合考虑精矿产率及Fe2O3品位因素，确定以石油磺酸钠与十二胺阴阳离子组合捕收剂为反浮选捕收剂，此时可以获得精矿产率为73.16%，Fe2O3含量为0.10%的钾长石精矿。

2.2.3组合捕收剂质量配比：在确定捕收剂为石油磺酸钠和十二胺后，考察了组合捕收剂质量配比对除铁指标的影响。其中硫酸用量为800g/t，组合捕收剂总用量为480g/t，试验结果见图6。由图6可知，在组合捕收剂总用量一定的条件下，随着石油磺酸钠与十二胺质量比的增加，钾长石精矿产率和Fe2O3品位均逐渐升高。当石油磺酸钠与十二胺质量比超过5∶1时，精矿产率增幅变小，而精矿中Fe2O3品位上升较剧烈，综合考虑，确定石油磺酸钠与十二胺的质量配比为5∶1，此时可获得产率为72.84%，Fe2O3含量为0.089%的钾长石精矿产品。

2.2.4组合捕收剂用量：在组合捕收剂质量配比为5∶1的基础上，考察了组合捕收剂不同用量对除铁指标的影响，试验结果见图7。由图7可知，随着组合捕收剂用量的增加，钾长石精矿产率逐渐降低，Fe2O3品位在一定范围内逐渐降低。当捕收剂用量过大时，药剂选择性变差，使部分钾长石矿物浮出，当组合捕收剂用量超过480g/t时，精矿产率下降幅度变大，且Fe2O3品位出现上升趋势，综合考虑精矿产率及Fe2O3品位，确定组合捕收剂用量为480g/t，此时可以获得产率为72.64%，Fe2O3含量为0.087%的钾长石精矿。

2.3实验室全流程试验通过上述各个条件试验，确定了磁浮联合工艺的最佳条件，在此基础上，考察磁选和浮选流程对除铁指标的影响，确定强磁选和浮选作业段数。最终进行实验室全流程试验，试验流程见图8，试验结果见表1。由表1可知，原矿经磨矿后预先脱除-0.020mm矿泥，弱磁选除去强磁性矿物，经两段湿式强磁选，磁选精矿以硫酸为pH值调整剂，石油磺酸钠和十二胺为组合捕收剂，经1粗1精的浮选流程，最终可以获得产率为72.62%，Fe2O3含量为0.087%的钾长石精矿产品。

3结论

1.该钾长石矿含K2O10.07%、Na2O1.20%、Fe2O30.47%，有害杂质Fe2O3含量较高。工艺矿物学研究表明，该矿石中的矿物主要为钾长石、石英、云母、黏土矿物等，有害杂质Fe2O3的赋存形式多样，主要为云母、黏土矿物、电气石和少量褐铁矿等，且有部分掺杂于钾长石晶体结构中，Fe2O3杂质嵌布粒度较细，较难除去。2.仅采用磁选工艺不能有效降低该钾长石矿的Fe2O3含量，而对磁选粗精矿进行反浮选除铁的效果较好。对磁选粗精矿以阴阳离子组合捕收剂石油磺酸钠和十二胺（质量配比为5∶1）为浮选捕收剂，硫酸为pH值调整剂，经1粗1精的工艺流程，最终实验室全流程试验可以获得产率为72.62%，Fe2O3含量为0.087%的钾长石精矿产品。3.在矿浆pH值为3.5左右，阴阳离子组合捕收剂石油磺酸钠和十二胺可以较好地除去云母、含铁硅酸盐矿物等无磁性含铁杂质，可进一步降低钾长石精矿中的Fe2O3含量。

参考文献：

[1]周乐光.矿石学基础[M].3版.北京：冶金工业出版社，2010：180-181.

[2]董伟霞，顾幸勇，包启富.长石矿物及其应用[M].北京：化学工业出版社，2010：19-21.

[3]张鑫，张凌燕，洪微，等.山东某长石矿石除铁增白选矿试验[J].金属矿山，2014(8)：74-78.

[4]宋翔宇，杨中正，于力，等.某地钾长石矿选矿试验及机理研究[J].非金属矿，2002，25(5)：39-40.

[5]]田钊，张凌燕，邱杨率，等.某风化钾长石选矿试验[J].非金属矿，2014，37(2)：52-54.

[6]]孙传尧，印万忠.硅酸盐矿物浮选原理[M].北京：科学出版社，2001：469-470.

[7]李冬明，张文军，宋萌.高铁低品位钾长石选矿试验研究[J].硅酸盐通报，2012，31(5)：1269-1273

作者：聂庆民 李立园 徐晓衣 艾光华 单位：江西理工大学 资源与环境工程学院 江西省矿业工程重点实验室