非金属矿是重要的工业矿物，广泛应用于各行业中。非金属矿物（如长石、石英、高岭土等）均为多成分共生，其杂质含量特别是其中的Fe元素含量，决定了产品的质量等级。实际应用中对非金属矿物材料的纯度要求较高，为降低非金属矿中铁杂质（Fe或 Fe2O3）含量，在其加工过程中通常需要进行除铁处理。
目前，磁选是非金属矿除铁采用的最广泛和最有效的方法，一般会在除铁之前对矿物进行研磨，以提高分选及提纯效果。但是在非金属矿物的整个磨选及输送流程中，会混入机械铁，导致外界 Fe 元素对原料的二次污染。现今采用 PP 或 PE 材质的输送管路和陶瓷类流槽可以良好解决输送过程中的铁污染，而对于磨矿过程中产生的铁污染的研究很少。因此，本文以长石矿为例，分别采用非金属磨（石碾、高铝球磨等）和金属磨（棒磨、球磨等）进行磨矿，比较分析两种工艺条件下分选指标的差异，并优化长石的分选提纯工艺。
1 各行业对长石的指标要求
目前我国的长石原矿中的含铁量一般为0.2%～2.0%，表1-4列出了各行业对长石物料的品级划分标准及质量要求。
由表1-4 可见，各行业对长石中的铁含量均有较高要求，要想得到合格的产品必须进行铁处理。
2 采用不同方式研磨对分选指标的影响
随着非金属矿物需求量的不断增大，各选矿厂也需要提高产量，因此以往使用的石碾等非金属磨逐渐由产量更大的棒磨等金属磨替代。棒磨机在功耗上较石碾有一定降低，场地占用也有大幅的下降，并且其检修、维护量较少，从扩大产量方面来看是一个不错的选择。但由于其研磨介质为金属，因此在研磨过程中会产生大量的机械磨损铁并混入原料中，使原料的含铁量有所增加，加大了后序除铁的难度。
以某长石为例，按一般的分选工艺（如图1所示）对其进行除铁提纯。
采用不同介质磨研磨前后，长石中各成分含量如表5所示。
由表5可见， 长石在棒磨后Fe2O3比较石碾研磨增加了0.08%， 分析增加的Fe元应来源于棒磨磨损铁。
对研磨后的两种物料分别通过 LGS-EX（实验室专用强磁选机）进行13000Gs背景场的选别试验，结果如表6所示。
由表6的结果可以看出，经棒磨研磨后的物料即使采用 13000Gs 背景场的强磁选设备也不能完全将磨矿时产生的机械铁全部选别出来。
图2为长石经棒磨和强磁提纯除杂后精砂。
由图2可以看出，分选后物料中仍有较小的黑色颗粒存在。
3 金属磨机磨损铁特性分析
分析磨机磨损铁的来源主要为研磨棒和衬板。试验所用磨机的磨棒为45#钢，衬板为常用的Mn13。其中Mn13为奥氏体结构，是弱磁性材料，单纯依靠磁选无法将其彻底选出。
对磨机进行空载运行，分析磨损铁的粒度，其分布如图3所示。
由图3可见，磨损铁的粒度大多在 1～10μm，10μm 以下的占总量的 99%，其粒度是非常细小的。因此，该铁粉多悬浮于液体之中。
要将颗粒从液体中吸出，则需满足条件： F吸 ＞mg + F表面
式中：F 吸为磁场吸力，F吸 =k·Χ·B·V·dH/dl（其中k为自定义吸力常数、Х为比磁化率、B 为分选磁场强度、dH/dl 为分选磁场梯度、V 为物料体积），即相同的磁场和梯度下对同种物料的吸力与物料体积 V 成正比；m 为物料的质量，m=ρ·V（其中ρ为物料密度），即同种物料颗粒的质量与物料体积V成正比；F表面为物料离开液面时所要克服的水的表面张力，F表面 =σ·d（其中 σ 为水的表面张力系数、d 为物料出水时边长） ，即同种物料表面张力与其出水边长 d（w）成正比。
对于同种物料，其吸力、阻力（质量加表面张力）与粒度大小间的关系如图4所示。
由图4可见，在物料粒度很小的情况下，阻力会明显大于吸力，此时物料是无法被吸出的；随物料粒度的增大，在磁场强度和梯度一定的条件下，阻力的增幅会变小，当粒度达到一定大小时，吸力便会大于阻力，将物料从液体中吸出。
4磨损铁去除方案
由上面的分析可知，单纯依靠磁选并不能完全去除金属磨机磨损带入物料中的机械铁。由于磨损铁均为微细粒级存在，为了能够更好地消除其对后序工艺造成的干扰，本试验在强磁选之前增设了多道脱泥设备，以期可以在强磁选工序之前将这些微细粒级存在脱除出去。
改进后的分选工艺流程如图5所示。
经研磨后的长石物料在脱泥前后其铁含量如表7所示。
物料经脱泥后再进行强磁选，其中铁含量如表8所示。
由表7和表8可见，棒磨研磨并脱泥再经过强磁选后，物料的分选结果已经比较接近石碾研磨后强磁选的结果了。
5 结论
采用棒磨等金属磨机对非金属矿物进行加工无疑是提高加工能力和产量的一条很好的途径，但其加工过程中产生的机械磨损铁单独使用磁选是不能够完全分选出来的。本文针对这一问题提出的在使用金属磨机研磨后增设脱泥设备的非金属矿物改进提纯工艺，可以很好地减少机械磨损铁对最终精砂品质的影响，在实际生产中具有重要意义。
作者：沈阳隆基电磁科技股份有限公司 唐奇
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