贵州某高岭土矿石选矿试验研究.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 贵州某高岭土矿石选矿试验研究① 聂光华1 ’2 ，陈武生1 ’2 1 ．掌州大学矿业学院，贵州贵阳5 5 0 0 0 3 ；2 ．贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵州贵阳5 5 0 0 0 3 摘要针对贵州某高岭土矿开展了选矿试验研究。在矿石性质研究的基础上，针对该矿石中F e 0 。、T i O 含量较高等特点，分别 采用螺旋重选．强磁选试验和螺旋重选．选择性絮凝．强磁工艺进行选矿。最终确定螺旋重选- 选择性絮凝一强磁选工艺流程，并通过 条件试验，确定了最佳的工艺参数，最终精矿中F e O ，、T i O 和s 0 ，品位分别为0 ．3 7 ％、0 ．5 3 ％和0 ．1 2 ％。 关键词重选；选择性絮凝；强磁选；高岭土 中图分类号T D 9 2 2文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 2 5 3 0 4 由于具有良好的物理化学性能，高岭土用途非常 广泛，被用作陶瓷工业原料、橡胶工业原料、造纸工业 填料和涂料，以及塑料、搪瓷、电瓷、白水泥、化肥、农 药、医药、炼油、化妆品、原子反应堆、分子筛等⋯。又 随着现代科技的进步，高岭土用途在不断地拓宽，开 始向高、精、尖领域渗透心] 。但由于高岭土中含有铁、 钛等杂质常使高岭土着色，且影响其烧结白度及其它 性能旧1 ，限制了高岭土的应用。在化学成分方面，造 纸涂料、无线电瓷、耐火坩埚等要求高岭土的A 1 O ，和 S i O 接近高岭石的理论值，日用陶瓷，建筑卫生陶瓷、 白水泥原料、橡胶和塑料的填充剂对F e 0 ，、T i O 、S O ， 等有害成分含量亦有较为严格的要求。 贵州某高岭土矿石中含F e 0 ，、T i O 有害成分相 对较高，限制了该矿的部分销售市场及经济效益。为 了更好地开发该地区高岭土资源以满足国内外市场需 求，笔者对该矿样品进行物质组成研究及可选性试 验，从而确定合理的选矿工艺流程，以提高该矿的选 矿效率和综合利用率H j 。 1 矿石性质及工艺流程探讨 1 ．1 矿石的化学组成和矿物组成 原矿主要多元素分析结果见表1 ，主要矿物组成 见表2 。 表1原矿多元素分析结果 质量分数 ／％ 表2 原矿主要矿物组成 质量分数 ／％ 由表1 ～2 分析结果可知，矿石中高岭土含量较 高，占9 0 ％以上，但有害成分F e O ，、T i O 含量相对较 高，分别占1 ．4 4 ％、1 ．5 6 ％。其中，铁和硫都主要以黄 铁矿形式存在，部分铁以赤褐铁矿形式存在。 1 ．2 矿石结构和构造 矿石为硬质高岭石粘土岩。矿石以黄灰色、灰白 色为主，局部褐红色；常见团块状和结核状黄铁矿；土 状光泽，似贝壳状断口，细腻，含植物碎屑。 岩矿鉴定分析表明，高岭石以显微碎屑状、聚晶鳞 状及泥状存在。显微碎屑状高岭石呈不均匀散布，大 小极不规则，一般0 ．1 5 ～1 ．2m m 。显微聚卣 鳞片状高 岭土呈白色、灰白色，鳞片细小，大小极不规则，一般 0 ．0 1 ～0 ．2 5m m 。泥状高岭石，颗粒极细，含量不 均匀。 有害杂质黄铁矿呈团块结核状和星点状两种。团 块状黄铁矿，结晶程度差，它形，以大小不等团块结核 出现，一般1 3m m ，含量占黄铁矿总量的9 5 ％以上； 星点状黄铁矿，一般1m m 左右，呈立方体单晶。有害 钛矿物主要为金红石，其在碎屑高岭石中呈长条状、条 纹状散布，集中程度差，粒度小于0 ．1 5m m ；在聚晶鳞 片和泥状高岭石中金红石呈极细柱状、针点状分布，分 散不集中，一般含量占2 ％～3 ％。 1 ．3 工艺流程探讨 工艺矿物学研究表明，矿石中需要去除的矿物主 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 - 2 6 作者简介聂光华 1 9 7 3 一 ，男，江西南城人，副教授，从事矿物加工工程相关领域研究和教学。 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 要为黄铁矿和赤褐铁矿、金红石。铁、钛矿物比重大， 可以通过重选预先抛弃部分粗粒的铁、钛矿物。同时， 钛、铁矿物为弱磁性矿物，可以通过强磁选将其去除。 但由于大部分钛、铁矿物嵌布粒度太小，磁选效果可能 不明显，因此，本次试验同时研究将含钛、铁矿物选择 性絮凝后再磁选的工艺流程。最后根据试验结果和经 济等因素，选择重选一选择性絮凝- 高梯度磁选工 艺E 5 。7 ] 。 2 研究结果及讨论 2 ．1 螺旋选矿机重选一重选精矿磁选试验 采用螺旋溜槽作为粗选抛弃粗粒有害矿物的重选 设备。主要考察了螺旋选矿机给矿细度和浓度对试验 结果的影响。 2 ．1 ．1磨矿粒度试验在给矿浓度为1 5 ％的条件 下，考察了磨矿粒度对分选指标的影响，试验结果见 图1 。 琴 ＼ 理 Ⅱ三 - 0 ．0 4 5m m 粒级含量／％ 图1不同细度螺旋分选试验结果 图1 结果表明，随着磨矿粒度变细，铁矿物的去除 率下降，同时也应该注意到尾矿产率过高会导致高岭 土的回收率降低。钛的去除率随磨矿粒度的降低而升 高，当一0 ．0 4 5m m 粒级含量大于8 9 ％后，钛的去除率 下降较大。因此，结合铁、钛去除率及高岭土精矿产率 的大小分析，磨矿粒度一0 ．0 4 5m m 粒级占8 9 ％时 为宜。 2 ．1 ．2 浓度试验高岭土矿粒度细小，矿浆黏度大， 对重选影响较大。本试验考察了分选给矿固体质量浓 度对螺旋分选的影响，结果见图2 。 零 ＼ 翅 咯 蝼 摹 ＼ 氇 喀 图2 不同浓度螺旋分选试验结果 零 ＼ 静 擎 回 由图2 可见，浓度变化对铁的去除率影响不大，这 是因为随着浓度的增加尾矿产率增加的同时铁的品位 下降了。低分选浓度时，钛的去除率高，分选效果更 好。但考虑分选浓度过低时，生产上需消耗更多的水， 增加选矿成本，因此，没有进行更低浓度矿浆的分选试 验，螺旋溜槽重选选择1 5 ％的分选矿浆浓度是合 适的。 2 ．2 重选精矿强磁分选试验 由螺旋溜槽重选试验可知，铁、钛的去除率分别达 到了5 7 ．6 2 ％和3 8 ．5 5 ％，所得重选精矿F e 0 3 、T i 0 2 含量分别降低到0 。7 0 ％和1 ．1 0 ％。同时S O ，含量降 低到0 ．1 5 ％，重选精矿中黄铁矿含量甚少，说明重选 中黄铁矿大部分被去除。可见螺旋重选对钛的去除具 有一定的作用，对铁的去除效果明显，特别是对黄铁矿 的去除效果好。但重选精矿中铁、钛杂质含量依然较 高，需进一步采用强磁选去除。 试验采用S l o n l 0 0 脉动高梯度磁选机。重选精矿 作为磁选给矿，磁选过程控制给水流量，冲洗过程控制 至水清、净为止，脉动频率1 0 0 次／m i n ，试验考察了不 同磁场强度对铁、钛去除的影响。试验结果见图3 。 图3 表明，随着磁场强度的增加，有利于铁、钛矿 物的去除，强磁选过程中磁选产品产率较小，铁、钛的 去除率都不高，对精矿的铁、钛品位影响不大，重选精 矿直接强磁选的效果不理想，需进一步分选去除。但 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月聂光华等贵州某高岭土矿石选矿试验研究 零 ＼ 翅 畦 弗 图3不同磁场强度选矿试验结果 试验表明，磁选过程中当磁场强度小于12 8 0k A ／m 时，钛矿物几乎没有富集，当磁场强度大于12 8 0k A ／m 时，磁选产品中钛矿物有一定的富集作用，且富集达一 倍以上，但再增加磁场强度，钛的去除率也没有明显的 变化，场强在12 8 0k A ／m 时分选效果较好。 2 ．3 选择性絮凝一强磁选试验 选择性絮凝一强磁选试验采用混合调整剂M o d - 0 1 调浆，水玻璃作分散剂，选用了絮凝剂P o l y - 0 1 絮凝，采 用S l o n l 0 0 脉动高梯度磁选机磁选，脉动频率1 0 0 7 次／m i n ，磁场强度12 8 0k A ／m 选择性絮凝．强磁选试 验流程见图4 。 原矿 图4 选择性絮凝- 强磁选流程 2 ．3 ．1混合调整剂用量试验选择性絮凝铁、钛矿物 除需分散高岭土矿物外，通过调整剂对矿浆的调整，可 以调整絮凝的作用，提高选择性絮凝效果。进行了调 整剂用量试验，试验采用混合调整剂M o d - 0 1 ，水玻璃 分散剂用量3 0 0g ／t ，絮凝剂P o l y - 0 1 用量1 0 0g ／t ，其它 试验条件及操作同前，试验结果见图5 。 零 ＼ 坦 畦 幕 图5M o d - 0 1 调整剂用■试验结果 零 ＼ 瓣 擎 回 蝼 零 ＼ 静 髻 目 弗 试验结果表明，混合调整剂M o d - 0 1 对铁、钛的去 除有较大的影响，随着调整剂用量的增加，铁、钛的去 除率迅速提高，当调整剂用量达到5 0 0s ／J ，强磁选铁 的去除率达到2 0 ．6 6 ％，钛的去除率达到2 5 ．7 1 0 ％，但 调整剂用量达到7 0 ％时，铁、钛去除率增加不明显。 因此，调整剂用量为5 0 0g ／t 是适宜的。 2 ．3 ．2分散剂用量试验 选用水玻璃作为选择性絮 凝的分散剂，进行了分散剂用量选择性絮凝．强磁选试 验。试验混合调整剂M o d - 0 1 用量5 0 0g ／t ，絮凝剂 P o l y - 0 1 用量1 0 0g ／t ，其它试验条件及操作同前，试验 结果见图6 。 试验结果表明，水玻璃用量为5 0 0g ／t 时，选择性 絮凝．强磁选效果最好。 2 ．3 ，3 絮凝剂用量试验本研究基于该高岭土矿矿 石性质，采用P o l y - 0 1 作絮凝剂，并进行了P o l y - 0 1 絮凝 剂用量试验。混合调整剂M o d - 0 1 用量5 0 0g ／t ，水玻 璃用量5 0 0g ／t ，其它试验条件及操作同前，试验结果 见图7 。 图7 试验结果表明，絮凝剂用量对选择性絮凝- 强 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 零 ＼ 趟 蝮 嘴 水玻璃用量／ g t 1 摹 ＼ 遁 哇 蝼 零 ＼ 翅 畦 落 水玻璃用量／ g t 1 图6 水玻璃用量试验结果 h 崎_ 0 l 用量／ g t 1 P o l y - O l 用量／幢t 1 图7P o l y - 0 1 絮凝剂用量试验结果 誉 ＼ 褥 擎 匿 卷 琴 ＼ 祷 擎 目 蕊 誉 ＼ 褂 擎 国 零 ＼ 审l } 擎 回 捺 磁选试验结果影响非常明显，当絮凝剂用量达到3 0 0 g ／t 时，絮凝效果最好，此时，精矿F e O 。品位降低到 0 ．3 7 ％，T i 0 2 降低到0 ．5 3 ％。F e 2 0 3 、T i 0 2 、S 0 3 含量 达到了造纸工业、搪瓷工业、橡胶工业用用高岭土一级 品要求和陶瓷工业用高岭土三级品要求。 3 结论 1 所研究矿物为硬质高岭石粘土岩，矿石以黄灰 色、灰白色为主；T F e 、T i O ，、S O ，含量分别为1 ．4 4 ％、 1 ．5 6 ％和1 ．6 4 ％。主要有害矿物黄铁矿常见团块状 和结核状，钛矿物主要为金红石。 2 采用两段螺旋溜槽重选，重选精矿强磁选分选 试验。在磨矿粒度为一0 ．0 4 5m m 粒级占8 9 ％，矿浆 浓度为1 5 ％的条件下，获得精矿F e 0 3 、T i O 、S O ，含量 分别为0 ．7 0 ％、1 ．1 0 ％和0 ．1 5 ％，其脱除率为5 7 ．6 2 ％， 3 8 ．5 5 ％和9 0 ．9 ％。 3 选择性絮凝一强磁选试验选用S l o n l 0 0 高梯度 磁机，在脉动1 0 0 次／m i n ，磁场强度12 8 0k A ／m ，M o d - 0 1 用量5 0 0g ／t ，水玻璃用量5 0 0g ／t ，絮凝剂用量3 0 0s ／t 的条件下，获得最终精矿产率为7 9 ．9 1 ％，精矿中 F e 2 0 3 、T i 0 2 、S 0 3 含量分别为0 ．3 7 ％，0 ．5 3 ％，0 ．1 2 ％， 对应去除率为7 9 ．4 0 ％、7 2 ．7 6 ％、9 4 ．1 5 ％的良好 指标。 参考文献 崔湘玲，韦德科，伍震宇．贵州某硬质高岭土开发利用研究探讨 [ J ] ．矿产保护与利用，2 0 0 2 2 3 0 3 1 ． E u nYL ，K u a n gSC ，HE EWR ．M i c r o b i a lr e f i n e m e n to fk a o l i nb yi r o n r e d u c i n gb a c t e r i a [ J ] A p p l i e dC l a yS c i e n c e ，2 0 0 2 ，雾4 7 - 5 3 ． 潘春跃，黄可龙，唐有根，等．离心分离高岭芏襁、钛杂质[ J ] ． 矿产综合利用，1 9 9 8 4 2 5 2 7 ． 蓝凌霄．桂东南某高岭土矿选矿试验研究[ J ] ．南方国土资源， 2 0 0 8 8 ． 胡为柏．浮选[ M ] ．北京冶金出版社，1 9 8 6 ． 谢广元．选矿学[ M ] ．徐州中国矿业大学出版社，2 0 0 1 ． 许时．矿石可选性研究[ M ] ．北京冶金出版社，1 9 8 9 ． 1j 1』1J l 二J 心 口 H 口№一 万方数据