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| 钾长石选矿除铁技术研究进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-02-10 10:21:15 浏览次数： |
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1 概述
（中国粉体技术网/班建伟）我国钾长石矿资源丰富，广泛应用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、电瓷、研磨材料等工业部门及生产钾肥。但目前主要还是应用于玻璃和陶器工业，两者合计占总用量的80%～90%。近些年来，国内对钾长石特别是高品质矿的需求呈迅猛增长的态势，与此同时，我国钾长石矿存在着富矿少、贫矿多的局面，直接导致我国中低档陶瓷、玻璃产能过剩，而高档卫生陶瓷、绝缘陶瓷、高档玻璃严重缺乏，需依赖进口的局面。因此，加强钾长石矿石选矿提纯技术研究, 合理开发和利用中低品位钾长石矿，实现钾长石矿资源的可持续发展, 对于保障我国玻璃、陶瓷等行业生产及国民经济的健康发展意义重大。
钾长石是长石矿物的一种，是含钾的架状结构硅酸盐，为KAlSi3O8的三个同质多相变体透长石、正长石和微斜长石的总称，理论化学组成K2O 16.9%、SiO2 64.7%、Al2O3 18.4%，密度2.56～2.58g /cm3，莫氏硬度6～6.5，熔点1 200～1 400℃。
在架状硅酸盐晶体中，铝离子置换了一定数量的硅离子，为了保持结构的电中性，当铝离子取代硅离子时，必然伴随有阳离子如钾离子进入结构中。钾长石中铝和硅均与氧组成四面体配位，[AlO4]与[SiO4]的大小相近，可以相互替换，这种替换关系，随着结晶温度不同而有所不同。
由于长石结构中引进K+ 、Na+等碱金属离子，这些金属离子与O2-之间的离子键键强低，联结力弱，易在水中解离，使矿物表面留有荷负电的晶格，同时由于Al-O 键比Si-O 键键强低，破碎时Al-O 键更易于断裂，使长石表面暴露大量Al3+化学活性区。这些差异导致石英与长石的可浮性略有不同，为石英与长石的浮选分离提供了依据。
2 选矿技术研究进展
目前钾长石的选别主要集中在原矿直接除铁以及石英—长石的分离两个方面，针对不同类型的长石，国内普遍采用的选矿加工方法为①伟晶岩长石：破碎—分级；②风化花岗岩长石：破碎—磨矿—浮选(除铁、云母)—浮选(长石、石英分离)；③细晶岩长石：破碎—磨矿—筛分—磁选。
2.1 除铁工艺研究进展
我国直接可以利用的低铁钾长石矿资源并不多，而含铁量高、需进行除铁才能利用的钾长石矿居多，尤其在我国分布十分广阔的花岗岩地区，其表面风化后所形成的风化伟晶花岗岩，是一种很丰富的长石资源，但由于这种类型的长石矿中含云母和其他一些铁质矿物，致使其含铁量很高，需经除铁工艺处理后，才能得到合格的精矿。长期研究发现，长石矿物中赋存的主要含铁矿物杂质有褐铁矿、赤铁矿、云母、石榴子石、钛铁矿等，由于这些杂质在物理性质、化学组成、结构构造等方面的不同，因此去除方法也不同。
2.1.1 洗矿除铁
洗矿适用于产自风化花岗岩或长石质砂矿的长石，主要是去除粘土、细泥和云母等含铁杂质，这样一方面降低长石矿中Fe2O3含量，另一方面可以相对提高长石矿中钾、钠含量。洗矿一般采用振动筛或洗矿槽，它是利用粘土、细泥、云母等粒度细小或沉降速度慢的特点，在水流作用下易与粗粒长石分开。目前该方法在许多长石矿除杂中都有应用。
2.1.2 磁选除铁
由于长石中的铁矿物、云母和石榴子石等都具有一定的磁性，因此在外加磁场的作用下可与长石分离。一般地，长石中的铁矿物、云母等磁性较弱，只有采用强磁选设备才能获得较好的分选效果。目前，国内用于长石除杂的磁选设备主要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。
林海清采用脉动高梯度磁选技术对安徽省明光市长石矿进行了磁选除铁试验。该长石为风化伟晶二长斑岩矿，首先经洗矿筛出大部分石英后，应用脉动高梯度磁选机脱除云母、角闪石等弱磁性含铁矿物，当原料含Fe2O3为1.45%时，获得长石精矿含Fe2O3为0.26%，除铁率在84%以上，长石回收率达86.9%。
周岳远等研制的CRIMM系列永磁辊式强磁选机先后在安徽明光长石矿、四川乐山长石矿和山东威海长石矿中应用。应用结果表明，在原矿粒度为-120目，含铁0.5%～0.8%时，采用该设备可得到含铁0.15%～0.3%的长石产品，除铁效果明显。在长石矿除铁提纯生产应用中，以CRIMM 稀土永磁辊式强磁选机作为磁选主体设备的干法生产工艺流程生产高档玻陶原料与湿式电磁强磁选相比，产品技术指标相同，但经济效益明显占优，是一种推广应用前景很好的高效节能型新设备。
湿式平环强磁选机是国内外矿山应用最为广泛的电磁强磁选设备，其背景磁感应强度为1.2～1.7T。长沙矿冶研究院采用Shp湿式强磁选机对四川德昌—1mm长石矿进行除杂研究，试验结果表明，在原矿含铁0.5%时，经过1次磁选可得到含铁0.2%以下的长石产品。该设备的优点是入选粒级较宽，设备处理能力较大。
陈国安采用“锤式破碎—摆式粉磨—干式强磁选”工艺对丹凤县碱长石矿进行了除铁研究，在原矿含Fe2O3为0.24%的情况下，可获得含Fe2O30.05%的精矿产品，产品达到了出口标准和彩色玻壳质量标准。该工艺流程简单，易管理，生产量大，生产成本低。
李小静分析了江西某地钾长石矿尾矿性质，采用磁选工艺对该矿进行了详细的研究，通过采用粗颗粒干式磁选抛尾—陶瓷球磨矿—永磁高梯度磁选—电磁高梯度磁选工艺流程除铁，磁选精矿Fe2O3含量由原矿的1.06%降低到0.075%，获得高档钾长石粉产品，除铁效果非常明显。
2.1.3 联合工艺除铁方法
李静玲等报道了马鞍山林里钾长石矿除铁技术，由于该矿中铁氧化物与长石矿物共生密切, 部分铁氧化物与钾长石在成矿过程中形成玻璃熔体, 使得该矿除铁极为困难，该研究采用浮选—硫酸酸浸方法，Fe2O3含量即可降至0.112%左右, 符合市场对该产品术指标中要求。整个工艺流程操作简单、易控制, 设备投资小, 而且酸浸的溶液可循环使用, 清洗稀酸可考虑采用中和法清除其对周围环境的影响。
王婷对河南某钾长石矿研究了钾长石经重选、磁选后，利用Jc-c0P铁活化剂、增浸剂在碱性条件下分离钾长石中浸染型铁，可使钾长石中Fe2O3含量从4.05%降低至0.l%～0.2%范围，钾长石由淡红变为纯自然色，达到钾长石优质标准。采用化学方法分离长石中的铁，工艺流程先进，设备简单，具有投资小、见效快的优点。碱性洗涤液及含铁废水经净化处理后可循环利用。与其他工艺相比，本法生产成本低，竞争力强，经济效益显著。
孙德四等采用硫酸作为浸出剂，通过单因素条件试验与正交试验，对河南洛阳嵩县金都矿业公司的钾长石粉进行了硫酸酸浸除铁试验。试验结果表明，在硫酸体积分数40%、温度94℃、酸浸时间为210min的优化条件下，钾长石粉铁的浸出率为93.2%，除铁效果显著。
郭保万等对高铁钾长石矿进行了试验研究，通过对磁选、浮选及其联合工艺流程的研究，查明了不同工艺流程除铁的效果。最终确定采用磁选—浮选联合工艺流程，在原矿Fe2O32.79%情况下，得到精矿产率56.35%、铁品位0.25%、除铁率94.96%的较好选别指标。
庞玉荣等分析了某长石矿的主要矿物成分，通过试验，首先采用阴离子、阳离子混合捕收剂反浮选工艺除去细粒的含铁矿物，然后采用强磁选工艺除去粗粒的铁矿物和黑云母，制定的反浮选—强磁选联合工艺流程，在原矿Fe2O3含量为2.49%情况下，可获得K2O +Na2O 含量为13.92%、Fe2O3含量为0.20%的品质较高的钾长石精矿。
综上所述，今后对于钾长石矿的合理开发利用，重点应放在如下几个方面：①磁选除铁方面应加强高场强、处理量大、永磁磁选设备的研究；②加强无氟弱酸工艺的工业化应用研究；③加强浮选除铁工艺的研究工作；④进行长石—石英分离新型高效组合捕收剂、特效抑制剂及其作用机理的研究，以实现在弱酸或中性条件下，石英—长石高效分离研究；⑤钾长石矿差异化利用方案的研究。
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