0 前言

非金属矿长石及霞石具有熔点低和助熔的性能, 在建材、化工等工业中有着广泛的应用, 但是我国可直接开采应用的低铁长石矿及霞石矿资源并不多, 大部分矿石必须进行除铁工艺以提高产品质量和纯度, 以适应工业生产的需要。本次工业试验研究对象是安徽长石矿和四川霞石矿。安徽长石矿主要为风化伟晶二长斑岩, 该矿石开采容易, 采掘成本低, 但由于矿石含铁高, 开采的长石矿无直接利用价值, 必须通过除铁工艺达到商品长石粉的要求。四川霞石矿是目前国内第1个具有较高工业开采价值的霞石矿床, 矿石类型单一, 属磷霞岩型。磷霞岩为霞石正长岩中的重要类型之一, 以其霞石含量高(>80%)为特征。现采用赣州有色冶金研究所研制的SLon立环脉动高梯度磁选机分别对长石、霞石矿进行工业试验, 取得了较好的指标。

1 原矿性质 1.1 安徽某长石矿物料性质

矿石主要由钾长石、斜长石, 少量石英、黑云母、角闪石和磁铁矿组成, 其他矿物微最。矿物中具有磁性的暗色矿物主要是黑云母, 少量的角闪石和磁铁矿。长石矿多元素分析结果表 1。

1.2 四川某霞石矿物料性质

矿物成分以霞石为主, 次为钙霞石, 少量碱性长石、辉石、黑云母、方解石, 微量磁铁矿、磷灰石、锆石、榍石、石榴子石, 局部见黄铁矿等, 蚀变矿物有白云母(绢云母)、帘石、绿帘石等。霞石矿多元素分析结果见表 2。

2 SLon磁选机特点及流程选择 2.1 SLon磁选机的特点及其作用机理

SLon立环脉动高梯度磁选机(以下简称SLon磁选机)是利用磁力、脉动流体力、重力等多种力场的综合效应进行分选, 采用导磁不透钢网介质作为分选介质, 在矿浆液面中进行选矿。其作用机理:矿浆流过分选区, 有磁性的矿物吸附在分选介质上, 非磁性的矿物在自身重力和流体力的作用下, 穿过分选介质进入精矿斗, 达到分离提纯的目的。在分选过程中, 矿浆液面可减缓给矿矿浆的机械冲刷强度, 使吸附在磁介质上的弱磁性铁矿物不易被给矿机械冲刷作用而进人非磁性产品中。另由于采用多层网介质叠加作为分选介质, 使得矿粒的运动轨迹形成不规则的曲线运动, 矿粒运动示意图见图 1所示, 因此延长了矿物在分选区的运行时间和距离, 有助于弱磁性矿物的充分吸附, 加上分选过程中脉动流体力的作用, 使矿粒群始终保持松散状态, 减少了矿粒间的粘附作用, 可提高除铁效率, 获得良好的分选效果^[1]。

2.2 磁选流程选择

矿石中各矿物平均磁化率(×10^-6cm³/g)分别为黑云母54.24、褐铁矿3.10、黄铁矿26.98、角闪石25.54、赤铁矿23.18、钛普通辉石16.09、磷灰石11.34、榍石7.23、白云母2.93、方解石0.37、锆石0.12、霞石-0.13、长石-0.33。

长石及霞石矿选矿的主要目的是除铁提纯, 根据各矿物磁性的差异, 采用高场强全磁流程除铁提纯长石及霞石是行之有效的, 而且流程简单、工业上也易实施。因此采用SLon磁选机一粗一精全磁流程作为长石及霞石矿除铁提纯的选别流程。

3 工业试验 3.1 长石矿工业试验

工业试验在泰达长石有限公司选厂进行。采用2台SLon-1500磁选机组成一粗一精全磁流程, 原则流程见图 2。

3.1.1 工业试验条件

该矿工业试验条件为:①磨矿粒度。现场原矿经5mm格子筛筛去-5mm粒级, 该粒级主要是石英和暗色矿物, 作建筑砂用, + 5mm粒级进人必Ø2m双面滚轮碾磨机进行磨矿, 排矿经0.995mm固定筛网控制矿浆粒度, 若控制固定筛孔为0.5mm, 则磨矿粒度中-0.125mm含量过大, 造成过粉碎, 产品不适于玻璃工业要求, 而孔定为0.995mm, 经分析:磨矿粒度中+ 0.5mm粒级平均为20%左右。②磁选作业条件。磁介质规格为B30011, 背景场强1~0.5 T, 冲程为8mm, 冲次为300次/min, 转环转速为3r/min, 冲洗水压力为0.2-0.25 MPa。

3.1.2 工艺流程采用一粗一精

验采用一粗一精开路流程。开路的试验结果可获得长石精矿含Fe₂O₃ 0.25%、回收率77.46%, 除铁率达91.36%, 可满足工业应用的要求(Fe₂O₃ < 0.3%), 但精矿回收率(产率）尚未超过80%，且精选作业尾矿Fe₂O₃含量低于给矿, 产率大于8 %。为提高长石精矿回收率, 将精选尾矿返回粗选给矿作业, 进行闭路工业试验。

3.1.3 工业试验结果

工业试验结果见表 3。可见精尾闭路返回, 虽然长石精矿含Fe₂O₃由0.25 %提高到0.26%, 仍符合商品精矿的要求, 而精矿产率却提高了9 %以上。能获得更佳的经济效益。

3.1.4 长石精矿产品分析

长石精矿经化学分析, 各项指标均符合玻璃生产原料的要求, 结果见表 4。

3.2 霞石矿工业试验

工业试验在南江霞石矿选厂进行, 采用2台SLon-1000磁选机组成如图 3流程进行工业试验。

3.2.1 工业试验条件

现场采用Ø900×2400棒磨机进行磨矿.由筛孔为0.55mm的高频振动筛控制磨矿粒度, SLon高梯度磁选条件为:采用规格为B3001l分选介质。背景场强为1.0T, 冲程5mm, 冲次为150次/min, 转环转速为3r/min, 冲洗水压为0.2MPa。

3.2.2 工业试验结果

工业试验结果见表 5，由表 5可知, 采用SLon磁选机一粗一精全磁流程选别霞石矿除铁提纯可获得含Fe₂O₃ < 0.2%的出口类一级霞石精矿产品, 精矿回收率(产率) 76.36 %, 除铁率达91.52 % ^[2]。

3.2.3 霞石精矿产品分析

霞石精矿经有关检测部门检验已达到了出口类一级霞石精矿产品。结果见表 6。

4 结语

(1) SLon磁选机的选别作用能有机结合各选别参数的特点于一体, 达到场强高，梯度大, 能有效排除微细粒级弱磁性矿物, 广泛适合于非金属矿除铁提纯的要求。

(2) 应用SLon磁选机选别安徽某长石矿可获得良好指标。工业试验表明, 当给矿含Fe₂O₃ 1.4% ~1.5%时, 经一粗一精选别可获长石精矿含Fe₂O₃ 0.26 %左右, 回收率可达86 %, 除铁率达84 %以上, 产品质量满足玻璃工业原料的要求, 并可获得较好的经济效益。按现生产规模为年产长石精矿5万t计, 每年可获利税150万元。该选厂拟逐渐扩大至年产1 0~2 0万t长石精粉规模, 经济效益可望倍增。

(3) 应用SLon磁选机选别四川某霞石矿除铁提纯获得较好的指标, 工业试验表明, 当给矿含Fe₂O₃1.61%, 经一粗一精选别可获得霞石精矿含Fe₂O₃ 0.179%, 回收率为76.36%, 除铁率达91.52%。产品质量达到出口类一级霞石精矿, 经济效益可观。该矿原生产霞石精矿含Fe₂O₃O.4 %左右, 回收率65 %, 销售价为280元/t, 应用SLo磁选机后, 可获出口类一级霞石精矿, 销售价为1600元/t, 即可增产值1320元/t, 按目前生产规模, 年产霞石精矿1.5万t计, 可年增产值198万元, 该矿目前正在进行年产霞石精矿5万t二期改扩建项目, 经济效益可望大幅度增加。