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| 层流离心机分选提纯硅藻土的试验研究 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2013-09-03 20:50:09 浏览次数： |
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（中国矿业大学，北京/毛俊，郑水林，胡志波，张殿潮）1、前言
随着世界经济的发展，助滤剂和填料行业对硅藻土的需求量不断增加，而生产助滤剂和填料所需的原料是Ⅰ级硅藻土(SiO2≥85%，Al2O3≦5%，Fe2O3≦1.5%)，我国硅藻土资源虽然丰富，但是大部分为中、低品位的黏土质和含黏土类杂质的硅藻土矿，可以不经提纯直接加工成高档产品的硅藻土资源只占15%左右。
如何将中、低品位的硅藻土提纯到Ⅰ级土，变废为宝，国内外进行了很多提纯试验研究。主要分为物理法和化学法，化学法主要以酸浸法为主，酸浸法产生的废酸越来越难以满足环境的要求，而半机械化的重力沟槽沉降法又存在占地面积大，生产效率低的不足；卧式沉降式离心机内产生的高度紊流影响了分选精度和回收率。因此迫切需要开发无污染、提纯效率高的物理提纯方法并应用于工业生产中。
由于硅藻壳的粒度一般小于50µm，黏土矿物颗粒小于2µm，因此利用重力沉降的方法，颗粒沉降速度差异不明显，而且微细颗粒容易团聚，导致分离效果不明显，而在离心力场中产生的较高的惯性力能够增大硅藻和黏土的沉降速度差异，提高分选精度。从国内对离心重力分选技术的研究来看，离心分选机广泛应用在微细金属矿泥的分选之中并取得了较好的分选效果，然而该技术在硅藻土提纯方面的研究非常少，本文旨在采用层流离心机对临江中低品位硅藻土进行选矿物理提纯试验研究，以探寻硅藻土选矿提纯的新方法。
2.原矿性质与选矿设备工艺
2.1原矿性质
试验用硅藻土原矿取自临江市六道沟硅藻土矿山废弃的中低品位硅藻土矿。比表面积为20.74m2/g，SiO2含量为82.42%，属于二级硅藻土，主要杂质为Al2O3和Fe2O3，含量分别为5.54%和2.23%，烧失量为7.20%，还含有CaO、MgO、K2O、Na2O等杂质。硅藻形貌主要以圆盘状为主，硅藻直径集中在20~30μm，原矿中主要粘土杂质矿物为白云母、角闪石，碎屑矿物为石英和长石。
2.2 选矿设备与工艺
实验用分选设备选用临江万隆实业公司生产的YX Φ800×600型离心分选机，其结构示意图如图1所示。
图1 层流离心分选机结构示意图
其工作原理是料浆通过进料机构进入转股内，在离心力、斜面流膜层间斥力、轴向液流动力的共同作用下，粒度较大的硅藻土颗粒做螺旋式运动逐渐沉积在转股内壁，高度分散的粘土颗粒则跟随上层液流流出转股，成为尾矿，沉积在转股内壁上的硅藻精土在高压水冲洗下脱离转股内壁，成为精矿排出。
选矿工艺为将硅藻土原矿破碎到50mm以下，均匀给料至擦洗机，同时加入分散剂擦洗搅拌一定时间后进行筛分，去除粗砂以及碎屑物，根据离心机入料浓度的要求补充相应的水量，以溢流浓度和精矿品位为评价指标，分别研究入料浓度、离心转速、给料量、给料时间等工艺条件对选矿效果的影响。
3.结果与讨论
3.1入料浓度
固定离心转速1000 r/min；给料速度12 L/min；给料时间为75s；改变离心入料的浓度，离心入料浓度对离心溢流浓度、精矿品位的影响见图2。
图2 浓度对溢流浓度、精矿品位的影响
3.2离心转速
固定离心入料浓度24%；给料速度12 L/min；给料时间为75s；改变离心转速，离心转速对离心溢流浓度、精矿品位的影响见图3。
图3 转速对溢流浓度、精矿品位的影响
3.3 给料速度
固定离心入料浓度24%；离心转速1000r/min；给料时间为75s；改变给料速度，给料速度对离心溢流浓度、精矿品位的影响见图4。
图4 给料速度对溢流浓度、精矿品位的影响
3.4给料时间
固定离心入料浓度24%；离心转速1000r/min；给料速度12 L/min；改变给料时间，给料时间对离心溢流浓度、精矿品位的影响见图5。
图5 给料时间对溢流浓度、精矿品位的影响
4.连续性试验
连续重复性试验是在条件试验的基础上，观察层流离心机选矿的稳定性，试验条件控制为：入料浓度在22%左右，离心转速1000r/min，给料速度为12L/min，给料时间为75s，给料时间间隔6s，冲洗时间根据挂壁情况确定，其连续试验结果见下表。
表1 重复性试验结果
| 编 号 |
样 品 |
化学成分(%) |
产率(%) |
| SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
| 1 |
离心入料 |
83.48 |
4.39 |
2.15 |
100.00 |
| 离心溢流 |
69.74 |
7.51 |
3.99 |
21.41 |
| 硅藻精土 |
86.56 |
3.58 |
1.64 |
78.61 |
| 2 |
离心入料 |
83.29 |
4.62 |
2.23 |
100.00 |
| 离心溢流 |
70.02 |
7.57 |
4.06 |
20.94 |
| 硅藻精土 |
86.64 |
3.91 |
1.66 |
79.06 |
| 3 |
离心入料 |
82.57 |
4.61 |
2.17 |
100.00 |
| 离心溢流 |
68.80 |
8.02 |
4.11 |
23.84 |
| 硅藻精土 |
86.56 |
3.88 |
1.74 |
76.16 |
| 平均 |
离心入料 |
83.11 |
4.54 |
2.18 |
100.00 |
| 离心溢流 |
69.52 |
7.70 |
4.05 |
22.06 |
| 硅藻精土 |
86.59 |
3.79 |
1.68 |
77.94 |
从表1可知，层流离心机分选硅藻土较为稳定，最终精矿SiO2含量平均为86.59%，Al2O3含量为3.79%，Fe2O3含量为1.68%，中低品位硅藻土矿的纯度得到了显著提高，品位从82.42%提高至86.59%，达到了Ⅰ级硅藻土的要求。
5.结论
（1）离心提纯是一种硅藻土分选提纯的新方法，能显著提高中低品位硅藻土的纯度，层流离心机是一种有效的硅藻土选矿设备。
（2）试验结果表明，适宜的层流离心机选矿的较优试验参数为：入料浓度为22~26%，离心转速为800~1000r/min，给料速度为12~14L/min，给料时间为60~90s。
（3）重复试验表明，层流离心机选矿指标稳定，重复性好，所得硅藻精矿的SiO2含量达到86%以上，Al2O3和Fe2O3含量分别降到4%和2%以下，达到了Ⅰ级硅藻土的要求。
(桂林非金属矿加工与应用技术交流会,发表于中国粉体技术杂志） |
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