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藍晶石族礦產資源及其選礦加工
2020-1-20 來源:
  我國“三石”潛在的資源極為可觀,礦種齊全,一般品位多在8%~25%之間。有些礦床伴生石墨、石榴子石、堇青石等,可以綜合回收利用。藍晶石和夕線石是富含鋁質、粘土質巖石經區域變質或動力變質作用形成的礦物,紅柱石主要是接觸變質作用形成的礦物。藍晶石、夕線石和紅柱石礦體均為層狀、似層狀或透鏡狀。礦體經常產于片麻巖、結晶片巖、云母片巖和石英片巖中。藍晶石族礦常見的伴生礦物有石英、云母、長石、石榴子石、黃玉、剛玉、堇青石、十字石、石墨、金紅石、鈦鐵礦、鐵礦物、炭質物等。
  我國具有工業意義的藍晶石族礦床類型,主要有區域變質型的石英巖、結晶片巖、片麻巖藍晶石和夕線石礦床,其次有熱液蝕變或接觸交代型的矽卡巖或角巖化紅柱石礦床。
 。ǘ┑V石性質
  “三石”的結構不同,藍晶石屬三斜晶系,夕線石、紅柱石屬斜方晶系!叭钡拿芏确謩e為:藍晶石3.56~3.68g/cm3、夕線石3.23~3.27g/cm3、紅柱石3.10~3.20g/cm3。藍晶石的莫氏硬度為5.5~7,夕線石為7~7.5,紅柱石為7~7.5!叭钡V以斑狀變晶結構、鱗片粒狀變晶結構及柱狀變晶結構為主。礦石的類型主要有石英巖、片巖、片麻巖、角巖等。
  總體來說,我國藍晶石族礦石有以下性質。
  1)就當前我國已發現的藍晶石族礦物礦床而言,雖具有一定儲量的規模,但是普遍品位較低,藍晶石族礦物含量不高,多為10%~25%,必須經過選礦處理。多數礦石的鐵、鈦有害雜質含量高,且其賦存礦物與藍晶石族礦物共生密切,嵌布粒度細,在選別過程中為達到脫除Fe2O3、TiO2雜質的目的,易造成藍晶石族礦物回收率的降低。
  2)礦石中云母、長石、石榴子石、高嶺石等其他含鋁硅酸鹽礦物普遍較多,需要作為脈石礦物除去,以確保精礦中藍晶石族礦物的含量,精礦的Al2O3回收率將受到影響。
  3)礦石大多礦物嵌布粒度不均勻,且多存在有包裹體,造成單體解離困難;紅柱石多半還被炭質物包裹、污染,給分選帶來困難。某些礦石藍晶石族礦物表面的次生變化或被高嶺土、云母等所交代,導致磨礦和選別過程中產生較多的次生礦泥,降低了分選的選擇性。
  三、藍晶石族礦的選礦加工利用研究與實踐
  由于具有特殊的膨脹性能,藍晶石族礦被主要用作高級耐火材料的原料。藍晶石比另兩種礦物膨脹性顯著,因而常用于冶金高爐中作不定型的耐火材料,以抵消粘土礦物在高溫下的體積收縮,使整個材料的體積穩定,從而延長冶金爐的使用壽命。夕線石具有能承受溫度劇變的特征,被廣泛用于各種溫度劇變的部位,如爐門、出鐵口、輸送槽等處。紅柱石則可直接用于制造紅柱石耐火磚,具有在高溫下不變形的特點。藍晶石族礦還可用于生產硅鋁合金、金屬纖維及玻璃、陶瓷等行業。
  我國藍晶石族礦的規模開發利用是在上海寶鋼引進項目工程建設之后才開始受到重視的,對藍晶石族礦的選礦方法和新發現礦床(點)的礦石加工利用研究也陸續開展起來。
 。ㄒ唬┧{晶石族礦的選礦研究現狀
  根據藍晶石族礦的礦石性質及其主要用作耐火材料原料的要求,選礦的主要目的是提高精礦中藍晶石族礦物的含量(主要以Al2O3計),降低Fe2O3、TiO2及K2O、Na2O、CaO、MgO等雜質的含量,因為K2O、Na2O在高溫下能分解莫來石生成富玻璃相,Fe2O3、TiO2超過一定量會造成耐火度下降并影響抗腐蝕性,CaO、MgO超標也會引起莫來石的分解,從而影響制品的高溫性能。由于耐火材料骨料對藍晶石族礦產品的粒度要求較粗,而有些應用領域則要求粒度超細,所以,在選礦加工中應盡量保護礦物的粗粒,同時要盡可能地回收細粒。
  藍晶石族礦物屬難選的硅酸鹽礦物。礦石的性質不同,采用的選礦方法也各不相同。一般來說,粗粒礦物采用手選、重選、磁選,其中重選以跳汰、重介質和搖床為主;細粒則主要采用浮選的選礦方法。重選主要利用藍晶石族礦物與石英、長石、云母等的密度差,磁選主要利用其與黑云母、鐵鋁榴石、電氣石、十字石等的磁性差異,從而將它們分離。
  目前,鑒于我國已發現的藍晶石族礦產資源有用礦物細粒嵌布的資源特征,多采用以浮選為主的聯合選礦工藝,重選、磁選常用來進行預富集,以便為浮選提供較高品位的給礦,也可用于對浮選精礦除鐵降鈦。夕線石、紅柱石、藍晶石是Si/O比相同的多晶型鋁硅酸鹽礦物,它們的晶體結構中既有石英特有的硅氧四面體,又有剛玉特有的鋁氧八面體。研究和實踐表明,藍晶石族礦的浮選可在酸性、堿性乃至中性條件下進行,最佳浮選pH值與捕收劑的種類和用量有關,且以酸性介質浮選的分選效率和選擇性最佳。一般說來,在堿性介質(pH 8.5~9.5)中使用脂肪酸捕收劑;酸性介質(pH 3~4)中使用磺酸鹽捕收劑;中性介質(pH 6.5~7.5)中使用混合捕收劑為宜。為分散礦漿和抑制鐵礦物,多加入六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉,抑制云母多采用檸檬酸,抑制長石、石英等硅質礦物多采用水玻璃。浮選前適量脫泥對浮選精礦品位和回收率的提高是有益的;也可在浮選前采用反浮選脫除云母、葉蠟石、磷鋁鈣石、白云石、含鐵礦物等,反浮選捕收劑常采用氧化石蠟皂和羥肟酸等。
  有些精礦中的極少量含鐵礦物和云母、石英等雜質難以用物理分選方法脫除,為獲得高純精礦,有時需進行化學選礦,可加入氫氟酸和鹽酸混合液并通蒸氣加熱,浸取一段時間后洗滌脫酸。
 。ǘ┧{晶石族礦的選礦實踐
  國家非金屬礦綜合利用工程技術研究中心、中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所及其前身原地礦部礦產綜合利用研究所從20世紀80年代初就開始了對藍晶石族礦的加工利用研究,先后對江蘇沭陽藍晶石礦、河北魏魯藍晶石礦、河南隱山藍晶石礦、山西繁峙藍晶石礦,黑龍江雞西夕線石礦、河北平山夕線石礦、河南內鄉夕線石礦、河南鎮平夕線石礦、內蒙古土貴烏拉夕線石礦、福建莆田夕線石礦,河南西峽紅柱石礦、吉林琿春紅柱石礦、新疆庫爾勒紅柱石礦、新疆巴州霍拉溝紅柱石礦等“三石”礦的開發利用進行過試驗研究。
  某中低品位藍晶石礦為藍晶石英型礦,岳鐵兵等經研究改進了原全浮選工藝流程,采用如圖1所示的重浮聯合工藝流程。礦石不需全部磨礦,提高了原礦處理能力,最大限度地減少了藍晶石過磨,在盡可能粗的條件下回收藍晶石,因此保證了藍晶石的精礦品位和回收率。同時重選拋除一部分尾礦,減少了入浮選的礦量,且重選可得部分金紅石精礦,達到綜合回收有用礦物的目的,降低了藍晶石精礦中鐵含量,提高了藍晶石精礦的質量。最終藍晶石精礦Al2O3品位為54.19%,Al2O3總回收率達到55%,還可在浮選作業中進一步回收云母。

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