长石浮选工艺研究

长石－石英浮选分离工艺研究

【摘要】：通过对某钾、钠长石的浮选试验研究，成功实现了钾长石与石英等杂质矿物的有效分离，并对浮选分离的机理进行了初步研究。文章从“引言、矿石性质、试验研究、矿石难选因素分析、结语”介绍了长石－石英浮选分离工艺研究成果，给出了“长石多元素分析、小型试验结果、不同磁场强度除铁效果”等8张插表，以及“原矿除铁试验流程、pH值条件试验流程、HF法长石－石英分选试验流程”等4张图。

一、引言

石英砂资源，由于其含有较多的长石等杂质，铝、铁含量较高，原砂中SiO2含量有时仅74％，远不能满足玻璃行业对石英砂纯度的要求。采用选矿方法提高石英砂纯度，对开发利用石英砂资源有重要意义。

本次试验通过对某钾、钠长石的浮选试验研究，成功地实现了钾长石与石英等杂质矿物的有效分离，并对浮选分离的机理进行了初步研究。

二、矿石性质

送选的钾和钠长石原矿样的物相分析见表1。

表1 长石多元素分析（％）

组分K2O Na2O SiO2Al2O3CaO MgO Fe2O3

钾长石 5.45 3.05 74.02 10.65 0.57 0.53 1.36

钠长石 4.79 2.74 74.78 11.54 0.91 0.62 0.90

矿样通过较系统的试验，两种长石原矿在常规酸性和碱性条件下都不能有效地分离，得不到合格的长石与石英精矿产品。只有在采用HF作抑制剂的条件下，通过粗精再磨，才能最终得到合格的长石、石英精矿产品，其小型试验结果见表2。

表2 小型试验结果（％）

产品产率品位回收率

K2O Na2O SiO2K2O Na2O SiO2长石1 65.90 6.50 3.04 67.81 78.59 65.68 60.21 长石2 12.07 5.48 3.45 70.50 12.13 13.65 11.46 石英21.28 96.74 27.34 N杂0.75 58.89 0.59 给矿100.00 5.45 3.05 74.22 100.00 100.00 100.00

石英与长石都属于架状结构硅酸盐矿物，具有相同的晶体结构：硅（铝）氧四面体与4个硅氧四面体共角顶相互联结，形成在三维空间无限延伸的架状结构。两者在水溶液中的荷电机理也基本相同：矿物经破碎后，晶体破裂、硅（铝）氧键断裂；在水溶液中吸附定位离子生成羟基表面；在介质不同pH值条件下，产生解离或吸附，形成不同的表面电位。

由于矿物破碎断面上极化程度较高、亲水性很强，所以石英和长石在很宽的pH值范围内均呈现负电性，零电点都很低。

由于长石结构中，铝氧四面体对硅氧四面体的取代，导致两者在很多方面也有细徽的差别：

A13+与Si4+电价不同，为补偿A13＋对Si4＋的取代所造成的电价不平衡，而引进K+、Na ＋等碱土金属离子，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，使矿物表面留有负电荷的品格，这使得通常情况下长石的零电点比石英低。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A13+化学活性区。这些差异导致石英和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。

三、试验研究

（一）原矿除铁试验

长石中含铁杂质矿物主要是磁铁矿、黑云母、褐铁矿。磁铁矿具有磁性，黑云母、褐铁矿具有弱磁性，故用高梯度磁选可将其分离出一部分。在磨矿过程中，对不同细度检查筛析没有筛分出黑云母片，因而不能用筛分或分级等方法将黑云母与长石分离，只能用高梯度磁选分离出含铁矿物。为了去除含铁杂质，选用Slon－100实验型脉动高梯度磁选机进行试验。流程见图1，结果见表3。

图1 原矿除铁试验流程

表3 －200目占70%时不同磁场强度除铁效果（％）

磁场强度/T 产品产率铁含量铁回收率

0.8 铁矿物 2.72 21.06 44.40

除铁矿品97.28 0.74 55.60

原矿100.00 1.29 100.00

1.0 铁矿物

2.30 22.96 39.11

除铁矿品97.70 0.84 60.89

原矿100.00 1.35 100.00

1.2 铁矿物 3.11 20.74 48.13

除铁矿品96.86 0.72 51.87

原矿100.00 1.34 100.00

从表3结果看：随着磁场强度的提高，在1.0T时铁矿物的产率有所回落，但到1.2T时，产率较0.8T时约提高了0.3％。故最佳条件为原矿细度－200目占81％，磁场强度1.2T。

图2 pH值条件试验流程

（二）硫酸法长石－石英分离试验

1、pH值条件试脸

试验流程见图2，结果见表4。

表4 硫酸法PH值条件试验结果（％）

pH值产品产率SiO2品位SiO2回收率

3 K长石13.87 65.38 12.10

X石英86.13 76.43 87.90

原矿100.00 74.90 100.00

2 K长石11.17 63.36 9.51

X石英88.83 75.84 90.49

原矿100.00 74.44 100.00

2、捕收剂用量试验

试验流程与图2相同，采用硫酸作抑制剂，pH值为2，改变不同的组合捕收剂用量，其试验结果见表5。

表5 硫酸法组合捕收剂用量试验结果（％）

捕收剂用量/g·t

产品产率SiO2品位SiO2回收率

－1

十二胺：十二烷基磺酸钠K长石13.61 64.36 11.68 粗选：50∶200 X石英86.39 76.70 88.32

扫选：25∶100 原矿100.00 75.02 100.00 十二胺：十二烷基磺酸钠K长石13.56 65.44 11.84 粗选：50∶200 X石英86.44 76.44 88.16

扫选：25∶100 原矿100.00 74.95 100.00 十二胺：十二烷基磺酸钠K长石14.26 67.62 12.84 粗选：50∶200 X石英85.74 76.36 87.16

扫选：25∶100 原矿100.00 75.11 100.00

该法是在强酸（一般为H2SO4）性（pH＝2～3）条件下，用阴阳离子混合捕收剂优先浮选长石。据K. H.拉奥等的研究表明：pH值正处于石英零电点附近，而比长石零电点（pH =1.5）高，因此在此条件下长石表面负电荷，石英表面不带电荷。需要特别指出，实现浮选