湖南某长石选矿试验研究
文章编号:1008-7524(2012)11-0013-05
湖南某长石选矿试验研究*
黄红军
(中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083)
摘要:根据湖南某长石的矿石性质,进行了反浮选除杂试验研究。用碳酸钠作为助磨剂,用盐酸作为pH调整剂,用脂肪酸类混合捕收剂CSU-HY作为钛、铁等杂质矿物的捕收剂,可以有效去除长石矿中的钛、铁等杂质。在条件试验的基础上进行了长石除杂全流程试验,可以获得产率和白度分别为71.30%和51.70%的长石精矿产品。采用本研究所用的工艺流程,可以对选矿废水进行回用处理,选矿废水回用后长石产品指标几乎不变。
关键词:长石除杂;反浮选;白度;选矿废水
中图分类号:TD973 文献标识码:A
0 引言
我国长石资源丰富,常用于制造玻璃及作陶瓷坯釉的助熔剂,用于磨料工业的磨具与磨料,生产玻璃纤维,用作焊条等的融合结合剂、去污剂。长石矿主要以低品质的钾长石和钠长石为主,矿石含杂质种类多而复杂,大部分含有石英、白云母、黑云母、金红石、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿,有些长石原矿中还含有磷灰石、黄铁矿、榍石、角闪石、电气石等,含钛、铁量比较高,另外还含有带颜色的杂质,影响了长石白度或烧成白度,不能直接达到工业要求[1~4]。
从低品质长石矿中去除铁、钛氧化物及其他带颜色的杂质,以提高长石白度,对提高长石的价值,满足工业需求具有重要意义[5]。由于这些杂质在物性、化学组成、结构构造等方面的不同,因此除去上述杂质的方法也有所不同。长石常用除杂方法有:洗矿、磁选、浮选、磁选—浮选联合等方法。熊文良[6]等人采用浮选方法对青海某钾长石资源进行了综合利用研究,结果表明:采用粗磨—浮云母—再磨—浮选脱泥—长石浮选的选矿流程,可综合回收云母产品(产率8.22%)、长石产品(产率34.28%)和石英产品(产率46.51%)。O.Y.古尔索伊[7]等人用磁选法和浮选法生产不同品级的长石精矿,经磁选后的非磁性产品主要
为长石和石英的混合物,长石浮选后获得的长石
精矿含9.22%K
2O
和4.22%Na
2O
,用NaCl抑制钠长石、浮选钾长石,可以进一步获得
含12.65%K
2O
、3.10%Na
2O
、0.11%Fe
2O3
和0.04%TiO
2
的钾长石精矿。O.巴耶特[8]等人研究了各种阳离子捕收剂在长石浮选过程中的使用效果,结果表明,对浮选长石来说,AER-O3030C与AERO801+AERO825捕收剂混合使用,比这些捕收剂单独使用可取得更好的效果,当这些捕收剂混合使用时,能获得一种更高质量的
长石精矿:67.06%SiO
2
、19.49%Al
2O3
、0.018%Fe2O3、0.135%TiO2、0.98%CaO、0.02%MgO、11.02%Na2O、0.22%K2O和0.02%P2O5。
本研究主要从工艺矿物学分析、选矿工艺流程及药剂制度、废水处理等方面进行探讨,获得了较理想的结果,为处理该类型矿石提供了一个合理、可行的技术原型。
1 矿石物质组成
该研究中所用长石为碱性长石,呈褐红、肉红、白、灰白等色,硬度为6~6.5,密度为2.55~2.76g/cm3,玻璃光泽。矿石主要含有钾长石,少量正长石、石英、云母矿物(白云母和黑云母)、含
·
3
1
·
·试验研究· IM&P化工矿物与加工 2012年第11期
*收稿日期:2010-09-29
基金项目:中国博士后科学基金(编号:2012M521561)。
作者简介:黄红军(1980-),湖南永州人,博士,中南大学讲师,电话:13787020194。
钛矿物(金红石和少量榍石)以及微量风化了的粘土矿物。矿石解离度分析表明,长石颗粒大小为150~4500μm;金红石和榍石单体颗粒大小分别为15~300μm和30~200μm。铁矿物主要同黑
云母共生(50~4000μm),有时与镜铁矿(25~60
μ
m)和绿帘石矿物(50~500μm)共生。原矿化学多元素分析结果见表1。
表1 长石化学多元素分析 %
Fe
SiO2
Al2O3
CaO Mg
O质量分数
0.63 60.67 20.07 0.14 0.18K2O Na2O TiO2
P
质量分数
6.73 6.29 0.14 0.
0422 研究方法
2.1 试验试剂及设备
试验试剂包括助磨剂碳酸钠、pH调整剂盐酸、脂肪酸类混合捕收剂(CSU-HY)、十二胺等,其中脂肪酸类混合捕收剂为本单位最新研制的长石反浮选捕收剂,代码为CSU-HY。
所用设备主要有XFD型浮选机、XMQ-67型锥型球磨机、DL-5C型真空过滤机以及MBE电热恒温鼓风干燥箱等。2.2 试验方法
采用反浮选工艺进行长石除杂浮选试验,即通过反浮选,最大程度地降低长石中的钛、铁等杂质,每次试验之前,均对矿石进行冲洗脱泥。为了确定长石反浮选除杂的最佳工艺条件,分别进行了助磨剂碳酸钠用量试验、
脂肪酸类混合捕收剂CSU-HY用量试验、pH调整剂盐酸用量试验、矿浆质量分数试验和搅拌速度试验。每次试验均进行了2段反浮选除杂作业,其中第1段包括6次反浮选作业,捕收剂为脂肪酸类混合捕收剂CSU-HY;第2段包括4次反浮选作业,先用盐酸调节pH值后用十二胺作捕收剂。优化长石除杂流程和药剂制度,获得高品质的长石精矿产品。3 试验结果与讨论
3.1 长石反浮选除杂条件试验3.1.1 助磨剂用量试验
对于含有大量粘土矿物的长石,在磨矿过程中不可避免地会产生大量矿泥。矿泥质量小,比表面积大,易夹杂于泡沫中上浮;同时矿泥易罩盖于杂质矿物表面,
影响杂质矿物的浮选脱除;此外矿泥由于比表面积大而吸附大量浮选药剂,导致药剂消耗增加。因此必须添加一定量的分散剂强化矿浆中颗粒的分散,
防止有用矿物与脉石矿物的异向凝聚,
以保证颗粒的独立分散性。本试验通过在磨矿过程中添加助磨剂以达到必要的矿浆分散效果。试验条件如下:磨矿细度-0.074mm颗粒占74%左右,CSU-HY400g/t,盐酸2000g/t,十二胺100g/t,第2段矿浆质量分数30%,搅拌速度2000r/min,助磨剂碳酸钠用量分别为300、400、500、600、700g/t
。试验结果见图1
。图1 助磨剂用量对长石选别指标的影响由图1可知,随着助磨剂用量的增加,长石产品的白度和产率均呈上升趋势,
当碳酸钠用量为500g/t时,长石的白度和产率分别为54.3%和
67.66%,当助磨剂用量高于500g/t后,长石产品的白度和产率曲线均趋于水平,因此,确定助磨剂的最佳用量为500g/t。3.1.2 捕收剂用量试验
通常适当增加捕收剂用量有利于提高浮选指
标,但用量过高或过低对浮选都不利[
9]
。据相关文献报告,长石除杂浮选主要用油类捕收剂,在特殊情况下,也会添加其他捕收剂以强化对杂质矿物的捕收。本试验以实验室自制的脂肪酸类混合捕收剂CSU-HY作为捕收剂,试验条件如下:磨矿细度-0.074mm颗粒占74%左右,碳酸钠500g/t,盐酸2000g/t,十二胺100g/t,第2段矿浆质量分数30%,搅拌速度2000r/min,捕收剂用量分别为100、150、225、400、500g/t。试验结果见图2。
由图2可知,随着捕收剂用量的增加,长石产品的白度呈逐渐上升趋势,而产率则呈下降趋势,当捕收剂用量为400g/t时,长石产品的白度和产率分别为56.00%和64.96%,
当捕收剂用量大·
41··试验研究· IM&P化工矿物与加工 2012年第11期
于400g/t时,长石产品白度变化不大,产率则继续下降。综合考虑产品选别指标和药剂经济成本等因素,确定第1段浮选捕收剂CSU-HY的最佳用量为400g/t
。图2 捕收剂用量对长石选别指标的影响3.1.3 pH调整剂用量试验
为了在第2段浮选中有效抑制长石,强化对石英和绢云母的浮选捕收,在浮选过程中,需要对矿浆pH进行调整,因此进行了pH调整剂用量试验。试验条件如下:磨矿细度-0.074mm颗粒占74%左右,碳酸钠500g/t,CSU-HY400g/t,十二胺100g/t,第2段矿浆质量分数30%,搅拌速度2000r/min,盐酸用量分别为300、750、1500、2000、2500g/t
。试验结果见图3
。图3 pH调整剂用量对长石选别指标的影响由图3可知,随着pH调整剂用量的增加,长石产品的白度和产率均逐渐上升,盐酸用量为2000g/t时,长石产品的白度和产率分别为55.30%和65.03%,当pH调整剂用量大于2000g/t后,其白度和产率均有略微的下降,因此,确定p
H值调整剂的最佳用量为2000g/t。3.1.4 矿浆质量分数试验
矿浆质量分数是浮选的一个重要参数,矿浆
质量分数太高,不利于矿物颗粒的分散,使分选难度加大;
矿浆质量分数太低,则使处理量变小,且造成水资源的大量浪费。本研究通过探索试验发现,矿浆质量分数对第1段反浮选影响不大,对第2段影响较大,
因此主要进行了第2段矿浆质量分数对长石选别指标的影响。试验条件如下:磨矿细度-0.074mm颗粒占74%左右,碳酸钠500g/t,CSU-HY400g/t,盐酸2000g/t,十二胺100g/t,搅拌速度2000r/min,第2段浮选矿浆质量分数分别为15%、20%、25%、30%、35%。试验结果见图4
。
图4 矿浆质量分数对长石选别指标的影响由图4可知,随着矿浆质量分数的升高,长石产品白度呈下降趋势,而产率则呈上升趋势,当矿浆质量分数为25%时,长石产品的白度和产率分别为51.00%和66.89%,综合考虑选别指标和操作条件,确定最佳的矿浆质量分数为25%。3.1.5 搅拌速度试验
为了查清物理因素对长石除杂浮选指标的影响,在浮选过程中,对矿浆的物理能量输入进行研究分析,此方面主要考虑机械搅拌能量输入,因此,
考察了浮选机搅拌速度对浮选指标的影响。试验条件如下:磨矿细度-0.074mm颗粒占74%左右,碳酸钠500g/t,CSU-HY400g/t
,盐酸2000g/t,十二胺100g/t,第2段反浮选矿浆质量分数25%,搅拌速度分别为1300、1600、1900、2300、2600r/min。试验结果见图5。
由图5可知,随着搅拌速度的增加,长石产品的白度和产率均呈上升的趋势,搅拌速度为2300r/min时,长石产品的白度和回收率分别为50.6%和67.42%。当搅拌速度大于2300r/min后,产品白度趋于水平,而产率则略有下降。因此确定最佳搅拌速度为2300r/min。
·
51··试验研究· IM&P化工矿物与加工 2012年第11期
图5 搅拌速度对长石选别指标的影响3.2 长石除杂全流程试验
根据上述试验,确定最佳磨矿细度为-0.074mm颗粒占74%左右,浮选最佳条件为:助磨剂碳酸钠500g/t,第1段捕收剂CSU-HY用量400g/t,p
H调整剂盐酸2000g/t,第2段捕收剂十二胺100g/t,第2段浮选矿浆质量分数为25%,搅拌速度2300r/min。长石除杂全流程试验流程见图6,试验结果见表2。由表2可知,此流程可使长石产品的产率和白度分别达到71.30%和51.70%,
达到了长石产品质量的要求
。图6 长石除杂工艺流程图表2 长石除杂试验结果
产品产率/%白度
尾矿1 16.12/尾矿2 12.58/长石精矿
71.30
51.7
3.3 选矿生产废水的回用处理
在实际生产过程中会不可避免地产生一定量的生产废水,
如果这些生产废水全部排放,不但会浪费水资源,提高生产成本,也会给周边环境造成一定的影响。由于生产废水中仍含有大量的选矿药剂,
如果在生产过程中可以实现生产废水的直接部分回用,一方面不但有利于减少生产用水消耗,
另一方面还可以减少选矿药剂消耗,因此选矿废水的回用直接关系到生产成本的降低,为此本试验进行了废水回用试验。选矿废水回用试验结果见表3。由表3可知,选矿废水回用后,精矿产率和白度几乎不受影响,可见使用该工艺流程,选
矿废水是完全有可能实现部分回用的。
表3 选矿废水回用试验结果
产品产率/%白度新鲜水长石精矿71.30 51.70废水回用长石精矿
71.25
51.46
4 结论
a.
工艺矿物学分析结果表明,该类型的长石从矿石性质及技术上是可选的。长石选矿除杂采用洗矿—全浮流程,
技术经济指标完全可行。在磨矿细度-0.074mm颗粒占74%左右时,矿物得到充分解离,选别指标良好。
b.
条件试验表明,碳酸钠可以作为最佳的助磨剂,最佳用量为500g/t;盐酸可以作为最佳的p
H调整剂,最佳用量为2000g/t;最佳捕收剂CSU-HY用量为400g/t;第2段最佳浮选矿浆质量分数为25%,最佳搅拌速度为2300r/min
。c.
长石除杂全流程试验结果表明,采用反浮选法选出长石中的杂质,
长石产品的产率和白度可以分别达到71.30%和51.70%。
d.
选矿废水的回用处理试验结果表明,长石除杂过程中产生的废水大部分可以回用,选矿废水回用后长石选别指标几乎不变。5 参考文献
[1
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20.(下转第20页)
·
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brine in Chaidamu
BasinLI Long-gang 1,2,
3,ZENG Ying1
,YANG Jian-yang1,2,
3,LAI Xue-ming2,
3,
YU De-ming
2,3
(1.College of Materials and Chemistry &ChemicalEngineering,Chengdu University
of Technology,Cheng
du Sichuan 610059,China;2.National Local Joint Engineering
Research Centerof Salt Lake Utilization,Geermu Ging
hai 816000,China;3.Qinghai CITIC GuoanTechnology
Development Co.,Ltd,Geermu Qing
hai 816000,China)Abstract:Test of the 25oC isothermal evaporation of Qing
haiDafengshan intercrystalline brine in Chaidamu basin was conduc-ted.The crystallization paths and the precipitation regularities ofsalts in the process of isothermal evaporation were determinedthrough XRD and chemical analysis,the evaporation of the salt-water system could be theoretically described by solubility
phasediagram of(Na+,K+,Mg2+),(Cl-,SO42-),H2O pentanarysystem at 25o
C.The experiment and study
provided importantbasic data for the utilization and exploration of Dafeng
shan brine.Key
words:Dafengshan mirabilite ore;intercrystalline brine;25℃isothermal evaporation;intercrystalline path;precipitationregularity
檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭
(上接第7页)b.
试验研究发现,采用一粗一精的反浮选流程,选择合适的磨矿细度、正确的药剂添加方式,并使用新型药剂WP可以得到P2O5品位30.61%、回收率68.25%的磷精矿。
c.
对于反浮选工艺,药剂添加地点和作用方式很关键,因此,使用合理的药剂添加方式和高效药剂可以有效分选此类磷矿。5 参考文献
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19.Experimental study
on flotationof a low g
rade collphanite inDaiyunsi mining
area,YunnanLI Ruo-lan,XIE Guo-
xian(Phosphate Resources Develop
ment andUtilization of Engineering Technology
Research Center,Yunnan Phosphate Chemical Group
Co.,Ltd,Haikou Yunnan
650113,China)Abstract:Study
was conducted on the flotation process for car-bonate-type phosphate rocks of a low grade in Daiyunsi(P2O5,15.44%)mining area,Yunnan.The test results showed thatphosphate concentrate with grade of P2O530.73%on averageand recovery 68.65%can be obtained by using a reverse flotationprocess with one roughing
and one cleaning.Key
words:low grade phosphate rocks;flotation;new reagentWP
檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭
(上接第16页)
[6]熊文良,杨永涛.青海某钾长石资源综合利用试验研究[J].矿产综合利用,2004,(2):10-
12.[7]O.Y.古尔索伊.由土耳其低品级伟晶岩矿石生产钾长石[J].国外金属矿选矿,2006,(6):20-
23.[8]O.巴耶特,等.在浮选土耳其长石矿石时不同捕收剂混合使用的效果[J].国外金属矿选矿,2006,(10):14-
27.[9]胡岳华,冯其明.矿物资源加工技术与设备[M].北京:科学出版社,2006:209-
210.Exp
erimental research onmineral processing
of feldsparores
from HunanHUANG Hong-j
un(School of Minerals Processing
and Bioengineering,Central South University,Chang
sha Hunan 410083,China)Abstract:According
to the properties of feldspar ores fromHunan,experimental study on mineral processing have been con-ducted.Impurities were successfully separated from the feldsparminerals with Na2CO3as grinding aid,HCl as pH regulator,CSU-HY as a collector for impurities containing Fe and Ti.Awhole flowsheet test was conducted on the basis of conditional ex-periments,with which a feldspar concentrate with a yield of71.30%and a whiteness of 51.70%was obtained.The benefici-ation waste water could be reused with the technology used in thisresearch.The feldspar concentrate indexes changed little whenthe beneficiation wastewater was
reused.Key
words:feldspar impurities removal;reverse flotation;whiteness;beneficiation
wastewater·
02··试验研究· IM&P化工矿物与加工 2012年第11期