邹城电气石选矿试验研究.pdf

2 0 0 4 年第2 期有色金属 选矿部分 2 3 邹城电气石选矿试验研究 张开永1 ，曲鸿鲁2 ，成学海2 1 ．华北科技学院，北京燕郊1 0 1 6 0 1 ；2 ．山东省地质科学实验研究院，济南2 5 0 0 1 3 摘要介绍山东省邹城电气石的化学组成和工艺矿物学研究成果，并根据电气石矿物表面的特殊物化性能 进行浮选和湿式强磁选试验研究。研究结果表明，浮选和湿式强磁选两种选矿试验方法均可实现电气石的有效分选 获得满意的指标，回收率均在9 0 ％以上。 关键词电气石；选矿试验；浮选；强磁选 中图分类号T D 9 2文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 4 0 2 0 0 2 3 0 3 电气石作为一种新型的工业矿物，由于具有独 特的物化性质及产品的高附加值，受到世界各国的 普遍重视。在国外随着开发应用与工艺技术研究的 深入，在环保、电子、医药、化工、轻工、建材等领域， 现已取得了较大的发展。为开发国内电气石资源， 对山东省邹城电气石进行了选矿试验研究。 1 电气石试样 1 ．1 样品采集_ 及加工制备 电气石矿床主要有三种类型，一种是产于花岗 伟晶岩中的铁锂电气石系列，一种是产于石英脉 中的气成热液矿床，另外一种是产于变质岩中的变 质热液矿床。 山东省邹城电气石矿属第二种矿床类型。该矿 床产于张扭性构造裂隙中，与石英紧密共生，矿区已 发现工业矿体2 1 个，矿体最长2 3 0 m ，最短1 5 m ，平 表1 T a b1 均7 0 m 左右，其水平宽度平均为1 ．5 m ，最宽可达 3 ．6 m 。电气石矿的主要含矿围岩为前寒武纪东近 台单元条带状英云闪长岩、普照寺单元细粒闪长岩、 调军顶单元细粒二长花岗岩，工业矿体中硼元素的 含量远远高于地壳丰度和同类岩石的维氏值，为电 气石的矿源层，样品采自该矿床的主矿体。 采集到的样品加工制备成一2 m m 粒级，试验单 元样为l k g 。试验样品电气石含量在4 5 ％。 1 ．2 电气石试样化学分析及工艺矿物学研究 经岩矿鉴定、x 光衍射、透射电镜、电子探针、电 泳电位测定、红外光谱、差热分析、压电热电性、矿物 电磁性等测试分析⋯1 ，对该样品进行了化学分析和 工艺矿物学等方面的研究。 1 ．2 ．1 化学成分分析 电气石原矿化学分析结果见表1 。 原矿化学分析结果／％ T h ec h e m i c a la n a l y s i sr e s u l t so fr a wo r e ／％ 堡 壁垒 些垒垫鱼 塑 塑堕Q 竺垦垒 幽堕堡墅坠 j 生 含量6 5 ．0 71 5 ．3 9 4 ．6 207 032 304 51 ．7 000 9 1 ． ．塑 竺 1 1 ．2 ．2 矿物形态及结构与构造 该样品中的电气石主要与石英共生，其次与之 伴生的矿物有长石、绿帘石、绿泥石、绢云母、长石、 阳起石、磷灰石等，还有少量褐铁矿、黄铁矿等。肉 眼观察电气石呈黑色或绿黑色，晶体大小不等，从隐 晶质到l c m 左右的柱状晶体均能见到。晶体形态 主要有两种，一种为柱状，具玻璃光泽，柱面有纵纹； 另一种为纤维状，晶体紧密平行排列，呈灰色，具明 肇垂屠霁；；2 霁录 2 茄之 ，聋昱昙嚣套 3 ，安- 全1 2 习- 境2 1 系工程师。 显的丝绢光泽。电气石集合体多呈致密的团块状， 有的与石英一起呈脉状，或在围岩中呈斑杂状分布。 显微镜下电气石主要呈拄状集合体，其次为纤 维状集合体，有的呈针状、毛发状包含于石英中；多 色性显著，一般为无色、淡粉色、绿色、蓝绿色，有的 晶体显示颜色环带。 1 ．2 ．3 粒度分析 采用B T 一1 5 0 0 型离心沉降式粒度分布仪对原 万方数据 2 4 有色全属 选矿部分2 0 0 4 年第2 期 矿进行了粒度测试，原矿的粒度测试结果见表2 。 表2 原矿粒度分布 乃62 T A es i z ed i s t r i b u t i o no fr a wo r e 1 ．2 ．4 物化性能测试 电子探针分析与x 衍射的分析结果表明，该电气 石属镁一铁过渡型电气石，测试结果略偏向镁电气石。 通过结构与构造、晶体结构、晶体形貌的分析研 究，样品晶体结构属三方晶系电气石。 电气石原矿颜色基本为黑色，白度为9 ．7 ％。 硬度7 ．2 ，密度3 ．1 。 试验结果表明电气石晶体的比磁化系数1 9 ．3 8 ， 粉体样品的饱和比磁化强度接近3 0 0 0 c ／k g 纯铁的 饱和比磁化强度为2 ．2 1 0 6 c 位 。样品的剩磁和 矫顽力都很小。该电气石样品为弱磁性矿物。 从测得电性参数来看，在垂直于C 轴方向上的 数值变化比平行于C 轴方向的数值变化大，结果表 明垂直C 轴方向上的电性具有压电性和热电性。 2 选矿试验 2 ．1 试验方法的选择 由于电气石是一种新型的工业矿物，可查阅的 选矿资料很少。通过对山东省邹城电气石矿物进行 结构与构造、晶体结构、晶体形貌、红外光谱测试、差 热分析、x 射线衍射分析、电子探针分析等矿物组成 研究，同时进行了电性、磁性及白度等物化性质测定 和化学组成分析。在以上研究的基础上，选择了浮 选和磁选两种试验方案。 2 ．2 选矿工艺试验研究 2 ．2 ．1 浮选 浮选是目前硅酸盐矿物分离的主要方法L 2 J ，本 次选矿工艺试验主要进行了不同流程结构、不同药 剂制度对比试验研究。选矿药剂制度试验主要进行 了单一捕收剂和混合捕收剂的对比试验研究。 2 ．2 ．1 ．1 混合捕收剂试验 在探索试验的基础上，混合捕收剂试验采用塔 尔油、氧化石蜡皂为最终的混合捕收剂，两种药剂的 配比为1 4 ，起泡剂为1 1 号油。 浮选试验工艺流程见图1 ，最终条件试验结果 见表3 。 原矿 精矿中矿 图1 浮选试验工艺流程 F 瞎1T h ef l o w s h e e to ff l o t a t i o n 混合捕收剂最终试验条件 粗选条件加碳酸钠2 0 0 0 9 ／t ，搅拌3 m i n ；加硫酸 1 1 1 L V t ，p H6 ，搅拌2 m i n ；{ H 混合捕收剂1 5 0 0 9 ／t ， 搅拌3 m i n ；加1 l 号油l O g ／t ，搅拌l m i n ；浮选2 ．5 m i n 。 扫选条件加碳酸钠1 0 0 0 9 ／t ，搅拌3 r r f i n ；加硫酸 1 1 0 ．5 L ／t ，搅拌2 t r a n ；自n 混合捕收剂1 0 0 0 9 ／t ，搅拌 时间3 u f i n ；加1 1 号油l O g ／t ，搅拌1 m ’m ；浮选2 ．5 m i n 。 精选条件浮选3 r a i n 。 2 ．2 ．1 ．2 单一捕收剂试验 在混合捕收剂条件试验和单一捕收剂探索试验 的基础上，选取油酸为最终的单一捕收剂进行条件 试验，起泡剂仍为1 1 号油。单一捕收剂最终条件试 验工艺流程同图1 ，最终试验结果见表3 。 表3浮选最终条件试验结果 T a b3T h ef i n a lr e s u l t so ff l o t a t i o n 单一捕收剂最终试验条件 粗选条件加碳酸钠2 0 0 0 9 ／t ，搅拌3 m i n ；加硫酸 1 1 1 M ，p H6 ，搅拌2 m i n ；加油酸1 5 0 0 9 ／t ，搅拌 3 m i n ；D f l1 1 号油5 9 A ，搅拌l m i n ；浮选2 ．5 m i n 。 扫选条件加碳酸钠1 0 0 0g ／t ，搅拌3 r a i n ；加硫 酸 1 1 0 ．5 L ／t ，搅拌2 r a i n ；加油酸1 0 0 0 9 A ，搅拌 3 r a i n ；加1 1 号油5 9 ／t ，搅拌l m i n ；浮选2 ．5 m i n 。 万方数据 2 0 0 4 年第2 期张开永等邹城电气石选矿试验研究 2 5 精选条件浮选3 m i n 。 2 ．2 ．2 磁选 试验设备为 C 9 Q 一5 0 7 0 型湿式强磁选机，湿 式强磁选试验条件为，给矿浓度3 0 ％，磁场强度为2 ．5 1 驴以／缸即1 0 0 0 0 奥斯特 ，给矿速度1 0 0 r r i n o 湿 式强磁选条件试验工艺流程见图2 ，试验结果见表4 。 原矿 占7 8 ．1 3 ％ 精矿中矿尾矿 图2 湿式强磁选条件试验流程 R g2T h ef l o w s h e e to fw e ts t r c n gm a 朗鲥cm e t h o d 表6 T a b6 表4湿式强磁选条件试验结果 I 自64T 6 ef i n a lr e s u l t s o fw e ts t r o n gm a g n e t i c m e t h o d 2 ．2 ．3 最终精矿产品检查 电气石最终精矿矿物成分见表5 ，电气石最终 精矿化学成分见表6 。 表5电气石最终精矿矿物成分／％ T a b51 、h em i n e r a lc o m p o s i t i o no fs i U i m a n i t ec o n c e n t r a t e ／％ 矿物成分电气石石英褐铁矿云母角闪石绢云母 含量 9 52 - - 311 - - 2 微量微量 电气石最终精矿化学成分／％ T h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o no fs i l l i m a n i t ec o n c e n t r a t e ／％ 些兰堕坌 垒垒垫堕鱼 堕 壁璺堕里塑塑垦垒幽’ 垫 鱼坚 塑 含量 4 2 ．3 22 4 ．4 77 ．9 109 865 0 0 ．1 91 ．9 0o ．0 9 1 ．堕 坚 型 垫 兰 两种试验结果表明，浮选和磁选均能使电气石 的回收率在9 0 ％以上，由于浮选使用的捕收剂和辅 助捕收剂在矿物表面形成一层药膜，特别是单一捕 收剂使用的油酸在矿物表面形成一层油膜。试验证 明该油膜很难脱除，会对电气石在某些应用领域产 生不利影响。综合分析，选矿工艺推荐湿式强磁选 工艺。而电气石应用领域很广泛，如电子、医药、化 工、轻工、环保等，其产品可替代洗衣粉的洗涤球、皮 肤清洁剂、头发洗涤剂、化妆品填料、污水处理剂 装 置 、浮尘吸收剂、人造纤维等，国外有些产品已进入 中国市场，但价格昂贵，如日本B A 株式会社已将电 气石产品投放市场，但日本从南美洲购买一吨电气 石的价格却相当于人民币6 0 0 0 元，东南亚一些国家 也开始使用电气石保健产品。因此，对电气石进行 选矿，生产上可行，产品的工业价值高，有良好的经 济效益。 3 结语 为纤维状集合体，有的呈针状、毛发状包含于石英 中；该样品中的主要脉石矿物是石英，其次是长石、 绿帘石、绿泥石、绢云母、阳起石、磷灰石等，少量的 褐铁矿及黄铁矿等。 2 ．从工艺矿物学测试分析得知，该电气石属镁 一铁过渡型电气石，晶体结构属三方晶系，白度为 9 ．7 ％，硬度7 ．2 ，密度3 ．1 ，该样品为弱磁性矿物， 电气石晶体样品具有压电性和热电性。 3 ．研究结果表明，单一捕收剂浮选指标优于混 合捕收剂浮选指标，湿式强磁选分选指标优于浮选 分选指标；浮选和湿式强磁选两种选矿试验方法均 可实现电气石的有效分选，获得满意的指标。 4 ．综合分析，推荐湿式强磁选工艺，对电气石 进行选矿，生产上可行，产品的工业价值高，开发领 域广阔，具有良好的经济效益和市场前景。 参考文献 [ 1 ] 杨南如．无机非金属材料测试方法[ M ] ．武汉武汉工 业大学出版社，1 9 9 3 ．2 0 6 ～2 1 0 1 ．该矿样中的电气石主要呈柱状集合体，其次 [ 2 ] i t g F 元选矿学[ M ] 徐州中国矿业大学出版社 2 0 0 1 ．4 4 6 4 5 0 下转第3 2 页 万方数据 ．3 2 ．有色金属 选矿部分 2 0 0 4 年第2 期 E X P E R I M E N TS T U D YO NG R A V I T YC O N C E N T R A T I O NO FT H EC E L F 璐T I N EO R E S I NL A N P I N G ，Y U N N A NP R O V I N C E S H A O G u a n g 一卿n 1 ，W U P e i r 口n 1 ，C H E N G B 0 2 , Z H A N G 皿n l i n 9 1 ，B A I X i u m e i l 1 ．B e i j i n g G e n e r a l R e s e a r c h I n s t i t u t eo f M i n i n g a n d M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a ； 2 ．S i n t e r i n gP l a n to f X i l i nI r o na n dS t e e lG r o u pC o ．L t d ．，Y i c h u nH e i l o n g f i a n g1 5 3 0 2 5 ，C h i n a A B S I R A C T T h i sp a p e rm a k e se x p e r i m e n to ng r a v i t yo ft h ec e l e s t i n ea r e Si nL a n p i n g ，Y u r m a np m v l n c e ．T h er e s u l t s c o n d u c t e db yt h ea u t h o ri n d i c a t ew ec a ng a i nt h eq u a l i f i e dc o n c e n t r a t eo ft h ec e l e s t i n eo r e st h r o u g ht h es i n g l e s h a k i n gt a b l et e s to rt h es D i r a lc l a s s i f i c a t i o n s h a k i n gt a b l ec o m b i n e dt e s t ．I ta l s os h o w s t h a ti t i sh a r dt or e c o v - c r yw h e nt h es i z eo ft h ec e l e s t i n eo r e sa r em i n u s1 5 啪b e c a u s et h eo 撼a r ec r i s pa n d o v e rg r i n d i u ge a s i l y ．T h e m i n e r a l o g i c a li n v e s t i g a t i o n si n d i c a t et h a tt h ep a r t i a lc e l e s t i n e0 1 “ d 5o fv e r ys m a Up e r t i c l es i z ei se m b e d i nt h ec a l 一 c i t eo r e s ，a n dt h a ti t i sh a r dt ol i b e r a t ew h e nt h ec e l e s t i n eo r e sa r ef i n eg r i n d i u g ． K E Y 、 l 叼吸D S c e l e s t i t e ；g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n ；g r i n d i n g ；c o n c e n t r a t e 窜奢督量仝￡蜃舍 舍 奢仝仝舍钳制仪饿甜饿甜甜合洙甜甜备％母N 仓∽々N 金∽々N 骨％母N 序％母N 蜃％口M 舍％也全5 代， 上接第2 5 页 T H ES T U D YO FS I L L I M A N I T ES E P A R A T I O NI NZ O U C H E N G 2 H A N G K a i y o n 9 1 。O u H a n g l u 2 ，C H E N G X u e h a i 2 f1 ．N o r t hC h i n aI n s t i t u t eo f 锄∞a n dT e c h n o l o g y ，Y a n j i a oB e i j i n g1 0 1 6 0 1 ，C h i n a 2 ．S h a n d o n g I n s t i t u t ea n d L a b o r a t o r yo f G e o l o g i c a lS c i e n c e ，五’／ ／．a n2 5 0 0 1 3 ，C h i n a T h ep a p e rs t u d i e sc h e m i c a lc o m p o s i t i o na n dt e c h n o l o g ym i n e r a l o g yo fZ o u e h e n gs i l l i m a n i t ei nS h a n d o u g p r o v i n c e ．a n df l o t a t i o na n dw e ts t r o n gm a g n e t i cm e t h o da ∞s e l e c t e dt os e p a r a t ee f f e c t i v e l ys i l i i m a n i t ea c c o r d i n g t ot h es p e c i a lp h y s i c a la n dc h e m i c a ls u r f a c ep r o p e r t yo fs i l l i m a n i t e ，t h er e s u l ts h o w st h a tt h er e c o v e r yo fs i l l i m a n i t e i s m o r e t h a n9 0 ％． K E YW O R D S s i l l i m a n i t e ；s e p a r a t i o n ；f l o t a t i o n ；s t r o n gm a g n e t i cm e t h o d 万方数据