阜新某膨润土矿采用原矿晾晒之后经HGM三环中速微粉磨粉机除砂制粉，加入适量工业碱，多段对辊挤压钠化工艺制备钠基膨润土。但是由于原矿品位逐渐下降，以及入料品位不稳定等因素，磨粉机出料产品品位不能达到生产要求，产品性质不稳定，影响后续改型加工。
本文针对这一问题，采用小锥角，多型号小直径水力旋流器串联的工艺对其磨粉之后的产品进行湿法提纯，该工艺不仅简单，设备投资少，生产效率高，能够达到生产预期要求，并且经过提纯之后的产品性质稳定，解决了原工艺在钠化改型之前给料性质变化大的问题。
1.原矿
1.1元素分析
未经粉磨机制粉前，原矿化学成分见表1
表1基本化学成分
Tab.1 Basic chemical composition /%
| Sample |
SiO2 |
Al2O3 |
Na2O |
K2O |
CaO |
MgO |
TiO2 |
Fe2O3 |
Others |
| Bent |
69.45 |
14.21 |
1.25 |
0.29 |
2.64 |
2.72 |
0.30 |
3.63 |
5.51 |
分析表1可知，SiO2/Al2O3质量比值为4.88与理论值(2.36)差距较大，说明该膨润土中含较多杂质。
1.2原矿性能分析
经HGM三环中速微粉磨粉机除砂制粉之后，原矿除砂70%左右，对该粉矿进行部分性能测试，结果见表2
表2基本性能参数
Tab.2 Basic performance parameters
| 比表面积/m2·kg-1 |
中位径
/μm |
D90/μm |
-2μm含量/% |
吸蓝量/g/100g |
胶质价/ml/g |
蒙脱石含量/% |
| 1234.15 |
3.72 |
10.36 |
27.97 |
26 |
70 |
58.82 |
从表2可以看出，该膨润土经过磨粉机磨粉之后，比表面积大，中位径较小，均有利于后续改型工艺，胶质价70ml/g，证明该土胶体分散性好。但是从蒙脱石含量可以看出，有用成分不能达到生产要求，依然含有大量的杂质成分，并且杂质经过磨粉机之后，粒度一同变小，含有细粒级杂质是导致产品质量下降的主要因素，因此，务必在改型加工之前对该土进行提纯处理。
2.提纯实验
2.1实验过程
选前处理：用该膨润土粉矿原矿70kg，配制15%浓度浆料，在入旋流器前的搅拌桶中浸泡、搅拌2~3h，目的使其充分分散。
实验方案：采用旋流器型号为GSD150（150mm）、GSD75（75mm）、GSD50（50mm）、GSD25（25mm）、GSD10（10mm）。五个旋流器串联，进行选矿提纯实验，旋流器分选工艺流程图见图1
图1膨润土提纯工艺流程图
Fig.1 Process flow diagram of bentonite purification
实验过程：矿浆充分打散混匀之后，由UHB—ZK—Ⅲ型渣浆泵以一定压力给入150旋流器，150旋流器主要目的是为了脱出矿浆中颗粒较大的杂质，该原矿经过磨粉机处理之后，尽管粒度很细，但150直径旋流器底流仍可见大量杂质矿物，因此150直径底流做尾矿处理，溢流直接进入75直径旋流器前搅拌桶。
75旋流器以同样型号渣浆泵以一定压力给料，溢流进入50旋流器前搅拌桶，底流1留作分析。
50旋流器入料以XG040602ZF单螺杆泵以一定压力给入，溢流进入下一段25旋流器前搅拌桶，底流2同样留作分析。
25旋流器入料以同样型号螺杆泵以一定压力给入，溢流进入下一段10旋流器前搅拌桶，底流3留作分析。
10旋流器以同样型号螺杆泵以一定压力给入，溢流、底流均作为产品留样分析。
分级提纯之后的各级底流和溢流分别取样，测定其粒度组成、比表面积、胶质价及蒙脱石含量。
2.2旋流器分选结果表征
不同给矿压力及不同直径旋流器提纯产品结果见表3
表3旋流器分选结果
Tab.3 Separation result of hydrocyclones
| 旋流器直径/mm |
给矿压力/MPa |
产品 |
比表面积/m2·kg-1 |
中位径/μm |
D90/μm |
-2μm含量/% |
吸蓝量/g/100g |
胶质价/ml/g |
蒙脱石含量/% |
产率/% |
| 原矿 |
— |
— |
1234.15 |
3.72 |
10.36 |
27.97 |
26 |
70 |
58.82 |
— |
| 150-Y |
0.1 |
溢流 |
1318.76 |
3.29 |
7.05 |
34.57 |
29 |
80 |
65.61 |
82.71 |
| 150-D |
底流 |
939.50 |
7.04 |
15.49 |
21.36 |
12 |
41 |
27.15 |
17.29 |
| 75-Y |
0.2 |
溢流 |
1243.47 |
2.95 |
8.73 |
30.94 |
38 |
80 |
85.97 |
88.40 |
| 75-D |
底流 |
751.31 |
6.62 |
22.55 |
16.52 |
26 |
48 |
58.82 |
11.60 |
| 50-Y |
0.4±0.25 |
溢流 |
1272.39 |
2.86 |
7.14 |
33.15 |
39 |
82 |
88.24 |
90.07 |
| 50-D |
底流 |
700.40 |
5.15 |
19.17 |
15.64 |
36 |
66 |
81.45 |
9.93 |
| 25-Y |
0.6±0.25 |
溢流 |
1394.10 |
2.6 |
6.15 |
37.85 |
40 |
90 |
90.5 |
86.90 |
| 25-D |
底流 |
845.65 |
5.01 |
13.38 |
19.55 |
38 |
70 |
85.97 |
13.10 |
| 10-Y |
0.8 |
溢流 |
1607.77 |
2.17 |
4.94 |
45.86 |
42 |
98 |
95.02 |
56.66 |
| 10-D |
底流 |
1037.15 |
3.64 |
8.87 |
26.08 |
38 |
78 |
85.97 |
43.34 |
3.提纯实验结果及分析
150直径选利器给矿压力0.1MPa，维持在此较低压力条件下主要是因为，该原矿在入旋流器前经过一段磨粉除砂，脱除大部分大颗粒杂质，采用较低给矿压力目的是为了保证进入后段分选的浆料产率，从结果来看，其溢流产率在80%以上，并且蒙脱石含量以及溢流产品比表面积都有明显提高。
后续不同型号旋流器给矿压力逐渐提高，不仅是为了满足设备所要求的工作压力，其主要目的是为了增加溢流产品中细粒级物料即蒙脱石的含量，从Φ75、Φ50、Φ25等直径旋流器产品指标可以看出，在保证蒙脱石含量逐渐提高的基础上，产率均在80%以上，Φ50产率达到90%以上，如果继续扩大产率，增大旋流器的给矿压力，首先会增加设备的工作负荷，其次会不同程度的降低各产品细粒级含量。
Φ10旋流器底流和溢流产品蒙脱石均达到较高品位，溢流蒙脱石含量达到95%以上，但其产率降低明显，溢流56.66%，底流43.34%。分析其原因主要可能是Φ10直径旋流器给矿压力足够大，但是给矿浓度较低，虽然保证了溢流产品的高品位，但是干矿产率下降，回收率下降，考虑现场生产要求，可以将Φ10给矿压力适当降低；另外，由于此实验每种型号旋流器均采用单台设备，如果生产允许，可以考虑调整不同型号配备不同数量设备，并且可以在Φ10旋流器前增加脱水设备，进而保证其给矿浓度。
4.结论
（1）采用水力旋流器分级提纯膨润土，解决了阜新某膨润土矿磨粉机出料蒙脱石品位不高且出料性质不稳定的现场实际问题。
（2）采用水力旋流器分级提纯工艺，获得了性质稳定的高、中、低档系列产品，为膨润土在不同行业的应用奠定了基础。
（3）采用水力旋流器分级提纯工艺，满足了生产要求，并且该工艺简单，设备投资少，生产效率高，可应用于现场生产。
作者：任瑞晨，满东，程强，程明（辽宁工程技术大学矿业学院，阜新 123000）
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