李文军1，2，岳铁兵1，2，吕良1，2，曹飞1，2，方利红1，2
( 1． 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南郑州450006; 2． 国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，河南郑州450006)
摘要：对某全铁含量0.68%的钾长石样品进行了选矿除铁试验研究。结果表明，采用单一反浮选除铁工艺流程，以碳酸钠和水玻璃为调整剂，油酸和731 为捕收剂，在磨矿粒度－ 0.074 mm 粒级占55%的条件下，碳酸钠用量2 000 g /t( 浮选矿浆pH = 9) ，水玻璃用量300 g /t，油酸用量800 g /t， 731 用量600 g /t，刮泡时间10 min，得到了TFe 含量0.2% 的钾长石精矿。20 L 浮选机验证试验不添加水玻璃，经过一粗两扫，得到了TFe 含量0.18%的钾长石精矿。
长石是一种重要的工业矿物，主要用作玻璃和陶瓷的生产原料。美国约60% 的长石用于玻璃制造业，在欧洲和亚洲约有20% ～ 40%。长石中的Al2O3在玻璃中起防止析晶、提高玻璃机械强度和抗化学腐蚀能力的作用，是普通玻璃不可缺少的化学组分; 长石中的钾、钠可以部分代替其他昂贵的碳酸钾和纯碱，从而降低整个配料成本。钾钠长石在陶瓷工业中的用量占30%，主要用在陶瓷坯体配料、陶瓷釉料及搪瓷中，其次用于化工、磨料磨具、玻璃纤维、电焊条等其他行业。
我国由于可溶性钾资源十分贫乏，还出现了用钾长石制取钾肥的工艺流程。工业应用中，对长石原料的含铁量有一定限制，低铁钾长石的需求量越来越大。受资源限制，高质量的钾长石供不应求。我国钾长石资源丰富，但可直接开采应用的低铁钾长石资源并不多，大多数矿石含铁量较高，需要降铁提纯，才能满足工业生产的需求。目前，国内外在钾长石除铁研究上，主要集中在磁选、浮选与酸浸工艺。磁选利用矿石内铁质矿物的磁性，可将大部分磁性的矿物除去。国内已成功应用的磁选设备有永磁辊式强磁选机、永磁筒式中强磁场磁选机、湿式平环强磁选机和高梯度强磁选机等。酸浸也是去除长石的有效方法，它往往是处理长石中含有极细微嵌晶结构的杂质，但酸浸废液中含有大量的铁、铝、钾、镁等金属离子，必须要经过处理才能排放，增加了生产成本。浮选工艺是利用不同矿物之间表面性质的差异，应用浮选药剂分离出含铁矿物，降低长石中铁的含量。此方法适用于伟晶花岗岩、半风化花岗岩、风化花岗岩及硅砂等，使长石生产不再单纯依赖于粗粒晶质伟晶岩，低品位长石矿床也能得到开发利用。
为有效除去某高铁长石样品中的铁矿物，经过探索试验，确定采用单一反浮选除铁工艺，并对反浮选工艺条件进行了试验研究。
1 矿石性质及试验方法
1.1 矿石性质
原矿多元素分析结果见表1，原矿主要矿物组成见表2。
 该钾长石属微斜长石，含量在40% 左右。大部分微斜长石中都有细粒的铁矿物包体，或者边缘部分与铁矿物连生。部分长石绢云母化或粘土矿化。斜长石含量在35%左右，多以石英和钾长石连生产出。石英含量15% ～ 20%，粒状，原生粒度不能测量。绢云母含量较低，为长石绢云母化的产物，粒度细小。金属矿物主要是褐铁矿，粒度在0.01 ～ 0.05 mm 之间，多被长石、石英包裹，未见其他金属矿物。
1.2 试验方法
为确定适宜的选别方案，进行了湿式强磁选和反浮选除铁的探索试验。结果表明，强磁选要达到理想指标需要细磨，成本较高; 而酸性条件( pH = 4 ～ 5) 下的反浮选，除铁效果不佳，且生产上酸性浮选易造成浮选机腐蚀和酸性废水排放问题; 碱性条件下的反浮选，除铁效果较好。最终确定采用碱性条件下的反浮选工艺对该钾长石矿进行除铁处理。
2 试验研究
2.1 磨矿粒度试验
按照图1 所示流程，进行了磨矿粒度试验，结果见图2。由图2 可见，磨矿粒度为－0.074 mm 粒级占45% ～ 55% 左右时，精矿铁含量较低，除铁效果较好，故此选择磨矿粒度为－0. 074 mm 粒级占55%。
2. 2 水玻璃用量试验
按照图1 所示流程，进行了水玻璃用量试验，结果见图3。由图3 可见，水玻璃用量为300 g /t 时，精矿铁含量较低，除铁效果较好，故此选择水玻璃用量为300 g /t。
2. 3 捕收剂用量试验
按图1 所示流程，进行了捕收剂用量试验，结果见图4。由图4 可见，捕收剂总用量为1 400 g /t 时，精矿铁含量较低，除铁效果较好，故此选择捕收剂油酸用量为800 g /t， 731 用量为600 g /t。
2. 4 浮选浓度试验
按照图1 所示流程，进行了浮选浓度试验，结果见表3。试验结果表明，浮选浓度为31. 92% 时，铁的去除率达到了71.29%，精矿铁含量降至0.24%，故此选择浮选浓度为31.92%。
2． 5 浮选时间试验
按照图1 所示流程，进行了浮选时间试验，结果见图5。由图5 可见，随着浮选时间延长，精矿铁含量降低，铁去除率上升。浮选10 min 后，继续延长浮选时间，杂质产率增幅不大，精矿铁含量降低的幅度已经较小，因此浮选时间10 min 较为合适。
2． 6 验证试验
为降低药剂成本及加快产品沉降速度，在20 L 浮选机上进行了验证试验。验证试验中取消了水玻璃的添加，同样取得了较好的指标。验证试验工艺数质量流程见图6。
验证试验结果表明，在－ 0． 074 mm 粒级占52%的磨矿粒度下反浮选除铁杂质，经一粗两扫，钾长石精矿中的TFe 可降至0． 18%。
2.7 产品筛分分析
对原矿和浮选精矿进行了筛分分析，结果见表4。筛析结果表明，在－0.074 mm 粒级占52%的磨矿粒度下，+0.074 mm 粒级产品TFe 含量0.26%，无需再进入浮选作业，可在浮选前直接通过筛分的方法获得含铁量较低的粗级别钾长石精矿,－0.074 mm 筛下产物进入浮选作业反浮选除铁，处理量减少了一半，大量节约设备和降低成本。原矿TFe 含量随粒级降低而逐渐增加，－0.032 mm 粒级TFe 含量为1.33%，TFe 分布率达到57.60%，这表明原矿的铁杂质嵌布粒度极细。精矿－0.074 mm 粒级含量约为40%，粗粒级TFe 含量低，细粒级TFe 含量较高，－0.043 + 0.032 mm 粒级和－ 0.032mm 粒级TFe 含量分别为0.27%和0.28%，要提高钾长石精矿质量，应主要针对细粒级中的铁矿物杂质。
3 结论
1) 采用反浮选除铁流程，以碳酸钠和水玻璃为调整剂，油酸和731 为捕收剂，在磨矿粒度－ 0.074 mm粒级占55%，碳酸钠用量2 000 g /t( 矿浆pH = 9) ，水玻璃用量300 g /t，油酸用量800 g /t 和731 用量600g /t，浮选时间10 min，得到了全铁含量0.2%左右的钾长石精矿。
2) 20 L 浮选机验证试验表明，不添加水玻璃也能取得理想的浮选指标。在磨矿粒度－0.074 mm 粒级占52%，其他药剂制度不变的条件下，得到了全铁含量0. 18%的钾长石精矿。
3) 原矿筛分分析表明，在－0.074 mm 粒级占52%的磨矿粒度下，+ 0.074 mm 粒级物料TFe 含量0.26%，已达到钾长石精矿质量要求，浮选前可直接通过筛分作业获得+ 0. 074 mm 合格钾长石精矿； －0.074 mm 筛下产物进入浮选作业反浮选除铁，处理量减少了50%，大量节约设备和降低成本。原矿细级别铁含量较高，铁杂质矿物嵌布粒度较细。精矿粗粒级TFe 含量低，细粒级TFe 含量较高，要提高钾长石精矿质量，应主要针对细级别中的铁矿物。
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