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蓝晶石生产工艺发展及应用
2014-10-9 来源:本站原创
 

澳门新葡京网址 www.ynclny.com 蓝晶石生产工艺发展及应用

 

王兴国,陈发策,李红生,魏少波

(邢台兴国蓝晶石制造有限公司,河北邢台

摘要:高纯蓝晶石具有很多优异的性能,被用作生产耐火材料、氧化铝、硅铝合金和金属纤维等,广泛应用于冶金、建材、机械、化工、轻工、航天等部门。不同地区的蓝晶石矿床,它们的矿物组成不同,为了使矿山得以综合利用,采取合适的选矿方法很重要。本文主要介绍了蓝晶石生产工艺现状、蓝晶石的主要选矿方法、蓝晶石的应用和发展方向。

关键词:高纯蓝晶石;生产工艺;应用;发展方向

随着工业利用范围的扩大,蓝晶石精矿需求量将不断增加。然而蓝晶石开发利用存在产品和市场需求不匹配的局面,高质量蓝晶石产品供不应求,低质量蓝晶石产品己趋于饱和,造成市场缺口比较大[1]。因此,应加强选矿技术研究,开发出经济上合理的高质量蓝晶石产品生产技术,选出高纯蓝晶石,改变目前供求矛盾。邢台兴国蓝晶石制造有限公司自2009年建厂以来,秉承着“绿色矿山、科技为先”的发展理念,开发出了世界级的高纯蓝晶石,可供应于国内外冶金、化工、航天等部门。本文重点介绍高纯蓝晶石的生产工艺、应用及发展方向。

1 、蓝晶石生产工艺研究现状

蓝晶石矿作为一种极富开发潜力的矿种目前尚无有效的加工技术,主要存在的问题是蓝晶石回收率低,选矿成本高,选出产品精矿品位低,杂质含量高,大多难以达到预期目标。

早期的蓝晶石选矿主要采用手选法和重选法,随着资源的贫化和对精矿质量要求的提高,浮选已占主导地位。目前世界上蓝晶石的分选方法主要是浮选,以及重选、磁选、浮选等多种选矿方法相结合的选矿工艺。通常浮选或重选的精矿再用弱磁选除去磁铁矿或磁黄铁矿,用强磁选除去黑云母、石榴子石等含铁矿物。而且从国内外研究结果看来,将重选、磁选作为浮选前的预富集手段和浮选精矿降铁、钛的措施,是十分有效的。具体的选矿方法、药剂制度、选别流程要根据矿床特征、矿石组成、结构构造、围岩性质等情况而定[2]。

2、蓝晶石选矿工艺

2.1重选工艺

对于结晶粒度较粗和混合嵌布型蓝晶石矿物,多采用重选法处理。常用的重选设备有摇床、螺旋溜槽、旋流器以及重介质跳汰机等。

我国蓝晶石矿富矿储量少,多以贫矿为主,利用蓝晶石与伴生矿矿物的比重差异,采用重选进行预富集可以提高浮选作业的入选品位,一定基础上提高了浮选浓度,有利于浮选分选效率的提高。重选作为单一的选矿方法,无法得到高品位的蓝晶石,因此重选在蓝晶石选矿工艺中常作为一种辅助选矿方法。

2.2磁选工艺

磁选在蓝晶石选矿工艺中为十分重要的一个环节,蓝晶石中一般含有少量的含铁杂质,而耐火材料一般要求蓝晶石铁含量不应超过1.5%,因此,必须进行磁选作业降低蓝晶石中的铁含量,以提高蓝晶石产品的质量。

磁选在蓝晶石的整体选矿工艺流程中有两种不同布置方式,一种是矿石先进行磁选作业,再进入浮选流程,该方法可充分降低进入浮选流程的矿石量,减少了浮选药剂的消耗量,有效降低了蓝晶石的浮选成本;另一种是矿石先经过浮选作业,浮选的蓝晶石精矿再进入磁选流程,该方法可有效降低蓝晶石矿物的铁含量,提高蓝晶石精矿产品的质量。

2.3浮选工艺

浮选是蓝晶石矿物的主要选矿方法,影响浮选作业的主要因素有磨矿细度、脱泥效果、药剂制度和矿浆pH值等[3~5]。

1)磨矿细度对蓝晶石矿浮选的影响。浮选最佳粒度与颗粒形状、密度及疏水程度有关,浮选过程中会因粗颗粒的脱落而造成蓝晶石回收率的损失。晶粒较粗的蓝晶石矿物-200目含量一般30%40%,对于细粒嵌布和混合型矿物,磨矿细度-200目一般占70%90%。

根据浮选理论,单位重量的矿物颗粒与气泡间接触面积的大小对颗粒与气泡的粘着强度有着重要影响,蓝晶石磨细后仍呈针状、长条状,而气泡又常与面积较小的晶体端面相接触,蓝晶石的比重又比伴生的大部分脉石矿物如石英、黑云母等大,因此造成粗颗粒蓝晶石易于从气泡上“脱落”。

大量选矿实践表明,能否获得高品位的蓝晶石精矿,与能否将粗颗粒蓝晶石捕收进泡沫产品有关。国内外许多精矿筛析数据均表明,精矿中粗粒级品位高,但粒级回收率低;而细粒级品位低,但粒级回收率高,选择性差。同时,脉石矿物石英和黑云母因粒度变细而浮游能力提高,分选效率也会降低。同时根据研究结果发现,较粗粒级蓝晶石适合在酸性条件下浮选,而细粒级蓝晶石则适合在碱性条件下浮选,因为碱性条件下细粒级矿物能充分分散有利于捕收剂的选择性吸附。因此,如何能够达到既让蓝晶石和其他矿物单体解离,又不至于过磨,是确定工艺流程时一个很重要的问题。

2)脱泥对蓝晶石矿浮选的影响。从学者对蓝晶石矿泥的研究资料表明,70%以上的矿泥成份为绢黑云母、高岭石、叶腊石等,这些矿泥质量小,比表面积大,消耗的选矿药剂多,并且对蓝晶石矿物颗粒罩盖,阻碍捕收剂对蓝晶石的吸附,在浮选过程中影响蓝晶石与脉石矿物的分选,降低浮选精矿的品位及回收率,因此在选别前首先要进行充分的脱泥除杂工艺。     

3)介质pH值及捕收剂对蓝晶石矿浮选的影响方面:其一,pH值影响。不同pH值对蓝晶石浮选的影响主要表现在两矿物表面双电层,从而影响捕收剂与矿物表面的静电吸附;其二,pH值影响矿浆中主要作用药剂和金属离子等组分的种类及含量,从而对药剂与矿物表面的吸附产生影响。

根据国内外学者的研究理论,蓝晶石的浮选可在酸性、碱性乃至中性条件下进行。一般说来,在碱性介质(pH=8.59.5)中使用脂肪酸捕收剂,如油酸、油酸钠、氧化石蜡皂、癸脂、乳浊液、硫酸化皂等,习惯上称为碱法;在酸性介质(pH=34)中使用磺酸盐类捕收剂,主要是石油磺酸盐,习惯上称为酸法;中性介质(pH=67.5)中使用混合捕收剂为宜。

4)抑制剂对蓝晶石浮选的影响。蓝晶石浮选常用水玻璃、柠檬酸、纤维素、焦磷酸、淀粉及乳酸等抑制脉石矿物。它们以分子或离子形式吸附在石英、白黑云母等表面,增加其亲水性。同时磷酸和乳酸也是络合剂,络合水中的Ca2+、 Mg2+ 、Al3+、Fe3+等金属阳离子,防止它们活化脉石矿物;水玻璃虽然不是络合剂,但也能兼起上述类似作用。采用上述抑制剂在弱碱性介质中抑制作用较明显;但在强碱性介质中,OH-会从矿物表面挤掉硅酸等阴离子,削弱它们对脉石矿物的抑制作用。

5)金属离子对蓝晶石浮选的影响。在不同pH介质中,硅酸盐矿物表面发生着金属离子的选择性溶解,从而改变矿浆中的离子组成,这些金属离子在水解早期生成羟基络合物,而这些羟基络合物会特殊地再吸附于硅酸盐矿物表面,影响浮选过程和药剂在矿物表面上的结合,从而对不同矿物的阴离子浮选产生活化或抑制作用。Ca2+、Mg2+、Fe3+、A13+等阳离子对蓝晶石和白黑云母都有活化作用,这些离子的存在对分选不利。

3、蓝晶石应用

蓝晶石主要用作生产耐火材料、氧化铝、硅铝合金和金属纤维等,广泛应用于冶金、建材、机械、化工、轻工、航天等部门。

根据蓝晶石以下特点:在高温下体积稳定,不收缩;比其他高铝耐火材料成本低,性能好,耐火度高达1825℃以上;热容比粘土砖高12%,用于窑炉可缩短冶炼时间,能耗少;加入不定形耐火材料中可作为高温膨胀剂,使产品在高温下不收缩和剥落。同时也可直接制成耐火材料、高铝蓝晶石水泥和高级陶瓷等功能材料。

高纯蓝晶石还可制成硅铝合金和金属纤维,用于制造汽车、航天器和雷达等特殊部件。比用电热还原高岭土等方法更廉价,更经济。

目前,蓝晶石应用较广泛的是制成莫来石。由于莫来石具有耐火度高,热膨胀低,抗化学腐蚀性强,机械强度高,抗热冲击能力强,使用寿命长等特点,高纯蓝晶石是制造莫来石的主要原料。

4、蓝晶石选矿工艺的发展方向

为充分发挥我国蓝晶石矿的资源优势,首要解决的问题在于研究经济合理的选矿技术以应用于生产实践当中。为解决蓝晶石矿加工中存在的诸多问题,我国蓝晶石选矿加工的发展方向主要有如下几个方面:

1)根据我国蓝晶石矿特点,进行深入而系统的工艺矿物学和选矿基础理论研究,为制订合理的选矿工艺提供理论指导。

2)提高资源利用率。根据各矿石伴生矿物特点,制订合理的选矿工艺流程, 综合回收利用钛、铁、黑云母、石榴子石、石英等伴生矿物,提高经济效益。

3)成套装备研究。重点研究蓝晶石矿物中弱磁性铁矿物的分选设备、浮选分离设备以及矿物原料预处理设备等,形成蓝晶石高纯制备成套装备示范生产线。

4)研究和开发蓝晶石类矿物的新用途。如利用高纯蓝晶石生产高强度轻质硅铝合金和金属纤维增强陶瓷部件等,应用于尖端领域。市场对高纯蓝晶石类矿物的巨大需求必将导致我国蓝晶石类矿物生产规模和选矿技术水平的迅速提高。

5、结语

蓝晶石原料化学成分直接影响着蓝晶石耐火度,膨胀率和各制品的性能。为保证耐火制品具有高温条件下的良好性能,对原料化学成分,尤其是铝、硅、铁、碱金属等的含量均有比较严格的要求。因此,采用合理的蓝晶石选矿方法和工艺,制造出高纯蓝晶石,将使蓝晶石在高端及高附加值行业中得以更大应用。同时,采用合理的蓝晶石选矿方法,也将使蓝晶石矿得以综合利用,使小矿变大矿、贫矿变富矿、一矿变多矿。邢台兴国蓝晶石制造有限公司通过磁选、重选和浮选等选矿工艺相结合,生产出了蓝铝含量超过60%的高纯蓝晶石,同时分离出黑云母、石榴子石、铁精粉和石英,使蓝晶石矿得以综合利用,符合国家节能减排的可持续发展要求。

 

参考资料

1、林彬荫等编著. 蓝晶石、红柱石、硅线石[M]. 冶金工业出版社,2013.

2、刘国举. 南阳某低品位蓝晶石选矿工艺研究[D]. 武汉理工大学,2010.

3、李继松. 蓝晶石的浮选方法[J]. 金属矿山, 199502.

4、郭珍旭,吕良,岳铁兵等.蓝晶石提纯工艺技术研究[J].矿产?;び肜?/SPAN>,2008,(6):34~36.

5、胡熙庚,黄和慰等.浮选理论与工艺[M].长沙:中南工业大学出版社,1991:188~189

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