锆英石的选矿及应用综述.pdf

e 一 圈 矿产保护与利用 1995 № ．4 锆 英 石 的 选 矿 及 应 用 综 述 箴 氇 { } } ‘ _ ／ 4 ㈣ ㈣ 摘婪论述了锫英石矿的特点、 开采、 选矿以及理代工业的诸 多领域的应用 ， 指出加强 对话 莫石 的开发 应 用研 究 ， 前 景十 分广 阔。 ⋯ ． 关 键 词投z r 。 选 矿z ro 墨 三兰 里j 凄 ／ ， ／ 锆英石是一种很重要 的非金 属矿产资 居石、 电气石等， 这些也具有综合利用价值。 源 。我国 已探 明的锆英 石矿储量 居世界第 5 冲积砂矿是 锆英 石矿 的重要来源 。 目前 位 ， 但是 由于我国对锆英石矿的开发较晚 ， 因 世 界上 8 0 以上 的路英 石是 从砂 矿 中获 得 此 ， 直到 1 9 9 3年锆英石的年产量才 只有 3万 的 ， 尤其是海滨 砂矿 更为重要 。 我国有漫长的 t 左右 ， 而市场需求量是 4万 t 左右， 所缺的 海岸线． 在广东、 广西、 海南 、 福建等省 区沿 锆英 石只能靠 从国外进 口 由于锆英石 主要 海 ， 台湾海岸 、 山东半 岛以及辽东湾等沿海 岸 成 分 Z r o 有许 多特性 ， 在现 代工 业 的许 多 线上均赋 存有丰 富的海滨砂 矿 ， 特别是 广 东 部门得到广泛应用， 据予测， 未来 1 0年 ， 我国 和海南省是目前主要的锆荚石产地。 的锆奠 石市场仍然供 不应求 、 所以加 强错英 由于 锆英 石矿石类 型以砂 矿 为主 ， 并 与 石矿 的开发和利用 ， 前景十分广 阔。 钛铁矿等共生 ， 因此原矿中锆英 石 舍 Z r O z ～ 做石 矿 的 特 点 筹 譬 ； 锆英 石为 岛状构 遣的 正硅 酸盐类 矿物 。 含 Z r O 仅为 0 ， O 3 2 ％ ， 所 以锆 英 石必 须加 分 子 式 为 Z r S i O ，含 Z r Q 6 7 ．1 ， S iO 以精选富集。目前锆英石丰 鸯 选的原料主要来 3 2 ． 9 ％， 常 园类 质同象而混 八 H{ 、 RE、 Th 、 U 源 于分 选铁 矿后的尾矿 、 海演砂矿 重选 所得 等 ， 比重 4 ． 6 ～4 ． 7 。 的混盒精矿 、 舍钽铌矿的混合精矿等。 苎 夏 璧 蔓 兰 竺 掌 菱 苎 二 、 锆 英 石 矿 的 开 采 ’ 岩 的 副 产 物 ，也常见于 砂矿 中 ， 有工业价值 的 ⋯ ’ ⋯⋯ 。 。 锆英 石矿主要 产于花 岗伟 晶岩中 ． 伴 生的 有 由于锆 英石矿 的主要来 源是 冲积砂 矿， 用矿物有锡石、 金红石、 钛铁矿、 铁锂云母、 独 按矿床的形成环境和产状 可分为河成砂矿 GATHER FR0M ZD FL U S H I F CHR I NKEY2 Ee EXI T ENDI F CAS E CHR 【 NKEY2 R L ．0oP 4 0 CAS E I NKEY2 2 7 EXI T ENDCA靶 ENDDO RETURN * E0F ENTE R1 ． P RG 收稿 日期 1 9 9 5 一 O 5 1 3 维普资讯 床和海成砂矿 床。河 成砂矿床是原生矿石被 搬 到河 流中下游 ， 因水流速度变缓沉积而成 。 海成砂矿 床， 俗称海滨砂矿 包括潮滨砂矿 ， 这 类矿 床 系在海 湖 岸 上经潮 夕 及风 浪作 用， 将河 流中带来 的碎 屑物质 或海 岸 上岩石 崩解的物质加以淘洗富集而成 。因而冲积矿 砂中的含锆英石的原矿已基本单体解离， 矿 床相对 比较松 散 ， 粒 度皇 町， 开 采容 易， 一般 只 采用 水枪 一砂 泵 、 电铲一 推土机 或采砂 船就 可以了。采出矿石中韵 有用矿物 已呈基本单 体解离 状态， 故也不需 破碎 及磨 矿， 这样 可以 节省费 用 采 出后 的矿 石先经筛分除去不含 矿的砾石 ， 对含泥多的矿 石则需进行脱泥 ， 然 后送去选别 。 三 、 错英石的选矿 对于海 滨砂矿 中 的锆英 石 ， 由于砂矿 中 的重矿物 一般 是不 多的 ， 故首 先用处理能 力 大的设备进行粗选 ． 如大 型跳汰机 ， 圆锥选矿 机和螺旋选矿机 、 扇形 溜槽 等 ． 它 们需 随采场 的推进 而搬迁 ． 所 以除 了安装在 采砂船上者 外 ， 必须考虑到设备的拆装 方便 对 于 经过 粗选 得到 的重 砂粗精矿 包括 海滨砂矿 的重选混 合粗 精矿 、 钛铁矿 的尾矿 、 钽铌矿 的混 台粗精矿等 ， 均 可送 到精选 车间 或 中心精选 厂 处理 ， 精选 厂 中装 有重 磁、 浮 以及电选 设备 等 ． 将 各种 有用矿 物分别富集 出来成为最终精矿 ， 达到综合 回收 的 目的。 目 前 ， 锆英 石的选矿主要有 如下 几种类型 。 1 ． 重选～ 磁选 流程某 低品位锆英石海 滨 砂 矿 ， 含 Z r O为 0 ． 0 3 2 。颗粒 松散 、 细 小 ， 一般 在 0 ． 2 0 ～ 0 ． 7 0 ram 左 右 ， 部分 锆英 石 更细 ， 分布在 一0 ． 0 7 4 ram 粒级 中。原 矿中 主要 有 用矿物有 锆英 石 、 钛 铁 矿、 磁铁 矿、 独 居石 ， 主要脉石矿物有石英 、 长石、 角闪石 、 云 母等 。经过 重一磁联台流 程选别 图 1 ， 可获 得 ； 磁铁矿精 矿含 铁品位 为 6 4 ． 4 7 ， 作 业 回 收 率 为 l 8 ．9 8 ％； 钛 铁 半 成 品 含 Ti O 为 1 9 ． 6 1 ；锆 英 石 精 矿 含 z r O2 5 7 ．9 5 、 Ti Oz L O 4 ， 各 产品 的杂质含量均符 合规 定 标准⋯ 。 2 ． 磁选一 电选 流程 国外菜海滨砂 矿精 选厂处理 的重选 混 合粗精矿 ， 含钛铁 矿 、 独居 石、 金红石 、 锆英石 等矿物 。其中以钛铁 矿的 磁性较强 ， 独居 石次之 ， 金 红石和锆英石都是 非磁性 矿物 。 但 盒红 石的导电性 比锆英 石好 ． 因此精选这类粗精矿时， 可采用磁选一电选 联合流程 图 2 。四种 产品的品位如下 锆英 石 精 矿 含 z r O 6 6 ．9 O ； 金 红 石 精 矿 含 T i o 9 9 ． 6 ； 钛铁 矿精矿 含 Ti O 4 9 ． 0 0 ， 含 F e O2 8 ． 6 4 ； 独 居 石 精 矿 含 P O 2 5 ． 3 0 、 c O； 2 5 ． 6 、 Ti O 5 ． 9 及稀土金属等啪。 原 矿 图 2 磁选 一电选流程 3 ． 单 一浮选流程锆英石属正 硅酸盐类 矿物 ， 零 电点 为 p H5 ～6 ． 0 5之 间 在 个别情 况 为 2 ． 5 采用 阴离子和阳离子捕收刺 ， 锆 英石均相当好浮 。 采用胺 类捕收剂时 ． 在酸性 41 维普资讯 p H值范围内， 锆英石会被硫酸盐、 磷酸盐和 草酸盐的阴离子活化； 当采用油酸钠在碱性 p H范围内浮选时， 锆英石会被 F e ”活化 。 水 玻璃可作锆英石浮选的调整荆， 当用阴离子 捕 收剂而 水 玻 璃浓 度较 低 即 0 ． 1 k g ／ t 时 ． 水玻璃是脉石的有效抑制剂， 并对锆英石有 轻微的活化作 用， 但当浓 度较高时 1 ． 0 k g ／ t ， 它 会对锫英 石浮选 起抑制 作用 当采用混合 阴 、 阳离子 捕收剂 时 ， 在酸 性 p H 的条 件下 ， 氟 硅酸 钠可 作锆 英 石的抑 制剂 。 在澳大 利亚 的 B y r o n B o y ， 锆 英 石金 红 石公司采用泡沫浮选法从分离海滨砂矿所获 的非磁性产物中分选出锆英石0 J 。此法是先 将 这些 非 磁性 产物 制成 3 o 固体浓 度的矿 浆 ， 在碱性条件 下， 用等量的油酸和硬 脂酸混 合物 预先处理 2 0 rai n ， 然后 在室 温下用 水冲 洗三 次 ， 酸冲洗一次 。 最 后在 p H 为 1 ． 9的高 度酸 性条 件 下用 桉树 油起 泡荆浮选 ， 可获得 大 于 9 5 的 回收率和 9 5 ％的精矿品位 指锆 英石矿 4 、 磁选 浮选流程 含钽铌矿 的重选混 合精矿中． 通常含有锆英石、 钛 磁 铁矿、 独 居石 、 褐钇 铌矿 及其它钽 铌矿物。 钽铌矿物的 磁性与独居 石、 钛 铁矿 的相近 ． 在精选分离这 些 矿物 时 ， 仅采用磁选 不能完全达 到 目的。 必 须与 浮 选 相 配 合 独 居石 、 锆 英 石 可 采 用 Na 。 C O 、 Na S i O 、 油酸钠 作浮选药 剂进 行浮 选分 离 图 3为 某厂 含钽 铌矿物的重选混合精矿 的磁选浮选流 程 】 。 分 选 指 标 如 下 锆 英 石 精 矿 z r O 5 9 ． 8 3 ， 回 收 率 8 8 ． 4 9 ； 钽 铌 精 矿 NB 、 Ta O 3 0 ． 7 4 ， 回收 率 6 1 ． 7 4 ； 钽 铌 中矿 Nb 、 T a z O 5 ． 9 4 ， 回收率 4 ． 9 2 ； 独居石 精矿 R O。 6 O ． 9 4 ， 回收率 6 5 ． 4 3 ； 钛铁 矿 精矿 Ti O 4 2- ． 2 4 ， 回收率为 8 9 9 9 { 磁铁 矿精 矿 含量 6 7 ． 1 8 ， 回收率 9 j ． 4 5 。 通过 精 选加 工的 锆英石精矿 ， 还要 经过 42 重选混合精矿 矿 适逢 广 圭茁蠡独屠石 钽锯稽矿 钽碗中精矿 囝 3 磁遗一 浮透流程 粉 碎或超细 粉磨等方能得到各种不同规格要 求的产品 。 目前国 内开发利 用、 精选加工的锆 英石矿主要有 山东荣成 锆矿 、 广东省磕 丰县 的 甲子 、 海 南省 万宁县的乌场 及天利等地 的 海滨砂矿 。产品主要为锆英 石粉． 分为特级 、 一 级 、 二级 、 三级、 四级 、 五级等六种规格 。含 二 氧 化锆 铪 5 5 ～6 5 ． 5 ． Ti O 0 ． 3 ～ 8 ．O ， Fe ， O3 0 ．5 ～ 1 ．5 ， P O， 0 ． 2 ～1 5 ， 售 价在 2 7 0 0元／ t 左右 优质 产品价格可达 5 0 0 0元／ t 。 四 错英石的应用 1 ． 陶瓷I业 在 日用 陶瓷工 业 中， 引入 z r O ， 对 降低釉 热膨胀 性 效 果 明显 ， 可以提 高釉 的热 稳定性 ， 对提高 釉的 白度也有 良好 的效 果 实验证明 引 入 7 ％的锆 英石可 以提 高 白t 度 8 左右 ] ， 又 因 为 Z r O 的 化学 惰 性大 ． 故能提高釉的化学稳定性 。 在建筑 陶瓷生产 中 ， 锆英石是我 国釉 面 砖普遍采 用的乳浊剂 ． 效 果稳定 ， 适 应性 强 。 它能降 低釉的热膨 胀系数 ， 提 高釉的 高温粘 度及釉面稳定性 、 耐磨性 和抗 裂性 。 乳浊剂钴 英石质量要求是 z r O 6 3 ～6 5 ， s i O 3 1 ～ 3 3 ， 且 舍 Hf 、 Nb 、 Ta 、 Th等杂 质要尽 量 少 近几年来 ． 以锆英石为原料 ． 制 成的结构 陶瓷 Z r O 增韧陶瓷和功能陶瓷 Z r O 导 电陶 瓷在工业 的许 多部 门获得 了广泛应用 。Z r O 维普资讯 增韧 陶瓷 已开 发了很多 品种 ， 包括 Z r O 增韧 氧化 铝 Z TA 、 氧化镁部 分稳定 Z r O Mg P S Z 、 Z r Ot分散 相增韧 莫 来石 Z DC--mu l l i l e 、 铈稳定增韧氧化铝 C e Tz PA1 2 0 等 ． 这些精 细 陶瓷 已在热机 部件 、 喷嘴材料 、 铲运机铲 刀、 生物 陶瓷 、 化工冶金等领域得到 应用 。 另外值 得一提 的是 以 z r O 陶瓷氧量计 控 制燃烧方法 ， 在冶金部 门应用 ． 可节约燃料 5 ～ 1 0 ，金 属 回 收 率 提 高0 ．5 ～ 1 ．0 “。 2 ． 玻璃I业以锆英 石原 料引入玻 璃中 的 z r O ， 能 提高 玻璃 的粘 度 、 硬 度 、 折 射率 、 化 学 稳 定性 ， 也能 降低 玻璃 的热 膨胀 系数 。 Z r O 也 可 用作 目前高 附 加值 的微 晶玻 璃 的 晶核剂 ， 用量 4 ～5 。 3 ． 耐火材料锆英 石应用在耐火材料 上 已有 5 0多年历史 纯锆英 石 理论上 熔 点为 2 4 3 0C， 耐火度略低于熔点 ， 因此可作高级耐 火 材料。 采用锆英石作耐火骨料时 ， 一般 应选 用 Z r O 含量 大于 6 4 的锆英石精矿 。 我国 已利用锆英 石成 功地 生产了多种适 合我 国国情 的耐火材料 ． 如锆 刚玉莫 来石熟 料 、 锆刚玉莫 来石碳化硅复合材料、 锆英 石碳 化 硅 、 氧化锆等 由于锆 英 石是惰性 物 质 ， 因此对 于酸碱 性 溶液的化学侵蚀具 有 良好的抵抗 能力 。但 是 ， 熔融碱化物 、 碳酸钠和 亚硫 酸盐 等能 将锆 英 石 分解 而 形成锆酸盐和 硅酸盐 ， 所 以在 使 用锆英石质耐火材料时应 于注意 。 4 ． 研 磨材 料由于锆英 石 的硬度 大 ， 耐 磨性 能好 ， 用锆英 石作研磨 介质 已在 现 代高 纯超细粉碎工业中得到 了广泛 的应用 。 以锆 英 石为 原料 ， 制得 的 0 ． 6 ～3 ． 3 mm 的 Z r O 球 石【 ， 具 有唪擦 系数低 、 硬 度 高和 呈化学 中性 的特 点， 使 得 Z r O。 比硬质钢更具 有耐磨损 、 耐腐蚀性能 。 直径小的 Z r O 球 石 ， 有利 于提 高研磨效率 。另外 ． Z r O 球 石较大 硬度 、 无气孔 、 耐磨 的表面可 以使污染杂质减 少到最小 。Z r O 球 石在 医学 领域 ， 被敷 布于 一 座硫化床里面作为生产人工心脏膜上 面时 的焦炭涂层使用 。另外 ， Z r O 球石还 应用于 颜 料、 造纸 用涂料 、 磁带以及油墨的生产 中。 5 ． 隔热涂层稳定韵 Z r O 具 有很低 的 导热 、 辐射 系数及类似金属的热膨胀系数 ， 常 被应用于不锈钢和 超级 合金 的零件上作隔热 涂层 。 用 Z r O 以等 离子体喷涂于燃气轮机的 定子和 转子 叶片上 ， 在严重的热震 条件 下也 能吸附在金属上， 已取得最好的效果 。 锆英 石和莫来 石已用等离子体喷射沉积 在 S i C上， 用于要求 低放射率 的核 电站 、 x 衍射仪器等。 因为锆英 石 、 莫来 石和 S i C均有 相似的热膨胀 系数 ， 所 以他们之间 可以相互 粘附， 而不会产生 失配 五、 展望 由于锆英石的独特性 质 ． 使之在铸砂、 磨 料、 耐火材料 、 颜料 、 涂料 、 高级 陶瓷等现代工 业领域得到 了广泛的应用。但 由于锆英 石资 源有限， 选矿研究和开 发应用研究相对差 ． 而 目前市场及未来 几年 ． 对始 英 石的需求 量越 来越大 ， 因此我 们应当加强对 锆英石的 开发 应 用 研究 参考文献 [ 1 ] 欧 克 英 ， 胡 张福 ． 陶瓷 原料 精 选 学， 下 册 ． 1 ,98 8 年 ， P1 2 6 [ 2 ] 王智 ， 连 相泉． 磁 电选矿 ． 东北 工学 院矿 物工 程 系， 1 9 8 5 ， 1 1 ， P 7 1 7 [ 3 ] R - M 曼塞 著 ， 刘 国 民译 硅 酸盐 洋选手 册． 第 1 版 ， 中 国建 筑工 业出版 社 ， P ． 6 0 0 [ 4 3 于 i 乾， 我 国锆 英石 的开发 利 用． 国 内外 陶瓷 信 息 ， 1 9 9 4 2 1 【 5 ] 西北 轻工业 学院 等． 陶 瓷_T艺学． 第一 颇 ， 轻 工 业 出版社 ， 1 9 8 3 ， 9， P 1 6 6 [ 6 ] 王东升 ， 王 甲兴编 釉 面砖 生产技 术． 中 国建材 工业 协会 建筑卫 生陶 瓷协 会 ， 唐 山市 建筑 陶 瓷 厂 ， 1 9 8 9， 5， P． 7 0 [ 7 ] B a r b a r H o w e Ne i me i e r ． 氧化 话 在工 业 上 的 应 用． 佛 山陶瓷 t 1 9 9 2 ， 2 P ． 1 3 收稿 日期 1 9 9 5 O 3 2 4 43 维普资讯