雷曉龍　解志鋒　丁　利

(贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司)

黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易從中通過(guò)具有較好的可塑性。一般的黏土都由硅酸鹽礦物在地球表面風(fēng)化后形成，一般在原地風(fēng)化，顆粒較大而成分接近原來(lái)的石塊，稱為原生黏土或是一次黏土。此種黏土的成分主要為氧化硅與氧化鋁，色白而耐火，是配制瓷土的主要原料[1-3]。

目前，國(guó)內(nèi)外黏土礦除鐵工藝主要以磁選工藝為主，而磁選工藝通過(guò)除去黏土礦物中的雜質(zhì)礦，尤其是去除含鈦、鐵氧硫化物，可使黏土最終精礦滿足黏土工業(yè)的需求。江西某黏土礦含F(xiàn)e2O3為0.979%，含TiO2為0.148%，屬于低質(zhì)黏土礦，為此從黏土選礦工藝流程進(jìn)行了探索試驗(yàn)，為該黏土礦確認(rèn)了SLon強(qiáng)磁機(jī)除鐵的選礦工藝流程，并獲得了滿意的試驗(yàn)指標(biāo)。

1　試驗(yàn)部分

1.1　試樣化學(xué)組成

礦樣化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。其中原礦中Fe2O3、TiO2主要分布結(jié)果見(jiàn)表2。

表1　礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果　%

由表1可知，黏土礦樣白度為23.10%，F(xiàn)e2O3含量為0.979%，TiO2含量為0.148%，確定該試樣為低品質(zhì)的黏土原料。

表2　原礦中Fe2O3、TiO2主要分布結(jié)果　%

1.2　礦石的礦物組成和嵌布特性

黏土礦樣的礦物組成成分較復(fù)雜，包括高嶺石族、伊利石族、蒙脫石族、蛭石族以及海泡石族等礦物。黏土礦礦物結(jié)構(gòu)除海泡石、坡縷石具鏈層狀結(jié)構(gòu)外，其余均具層狀結(jié)構(gòu)。顆粒極細(xì)，一般小于0.01 mm。

通過(guò)將原礦磨至-0.20 mm 95%，在顯微鏡下看到黏土礦單體解離較充分，發(fā)現(xiàn)黏土礦物結(jié)構(gòu)除海泡石、坡縷石具鏈層狀結(jié)構(gòu)外，其余均具層狀結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1～圖3)。

圖1　管狀黏土石(見(jiàn)于部分樣品局部，

圖2　片狀黏土石(其內(nèi)含脈石礦物包裹體)

圖3　黏土石的坡縷石具鏈層狀結(jié)構(gòu)

1.3　試驗(yàn)設(shè)備及檢測(cè)儀器

試驗(yàn)設(shè)備及檢測(cè)儀器主要有：搖床，SLon-強(qiáng)磁機(jī)，泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩，XTD-30D攪拌機(jī)，電子秤，托盤天平，101-2A電熱鼓風(fēng)干燥箱，ZGP-φ260多用真空過(guò)濾機(jī)，KM-SB-30手動(dòng)液壓打餅機(jī)，KM-雙頭快速研磨機(jī)，UL15自動(dòng)電爐，WSB-2白度儀。

2　試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1　磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

磨礦細(xì)度影響雜質(zhì)礦物的單體解離程度，對(duì)后續(xù)磁選是否有效除雜有較大影響，從而影響非磁性產(chǎn)品的最終指標(biāo)。在強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 035.03 kA/m的條件下，分別考察了-0.45、-0.30、-0.20、-0.15 mm粒級(jí)占有率均為95%的磨礦細(xì)度對(duì)除鐵效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4　磨礦細(xì)度對(duì)除鐵指標(biāo)的影響

由圖4可見(jiàn)，隨著磨礦細(xì)度的增大，試料的單體解離度隨之增加，除鐵效率隨之提高；考慮到非磁性產(chǎn)品的綜合指標(biāo)，確定該試料的磨礦細(xì)度為-0.20 mm 95%。

2.2　在磁選作業(yè)前添加重選除雜條件試驗(yàn)

在試料磨至-0.20 mm 95%、強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 035.03 kA/m的條件下，考察了在磁選作業(yè)前添加搖床重選除雜對(duì)黏土礦除鐵的影響，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖5　添加重選作業(yè)試驗(yàn)流程

圖6　脫泥對(duì)除鐵指標(biāo)的影響結(jié)果

由圖6可見(jiàn)，通過(guò)在磁選作業(yè)前添加搖床作業(yè)可有效去除部分比重較大的雜質(zhì)，其含鐵量下降明顯。由此說(shuō)明，在磁選作業(yè)前添加重選作業(yè)是必要的。

2.3　搖床作業(yè)次數(shù)條件試驗(yàn)

通過(guò)在磁選作業(yè)前添加重選除雜條件試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，增加搖床作業(yè)是十分必要的。于此，在試料磨礦至-0.20 mm 95%、強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 035.03 kA/m的條件下，分別考察了在磁選作業(yè)前添加搖床1次選、2次選對(duì)黏土礦除鐵的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7　搖床作業(yè)次數(shù)對(duì)除鐵指標(biāo)的影響

由圖7可見(jiàn)，在磁選作業(yè)前添加兩次搖床選時(shí)，非磁性產(chǎn)品的白度為41.7%，較原礦提升了16.4個(gè)百分點(diǎn)，選別效果明顯。因此，搖床作業(yè)次數(shù)確定為兩段作業(yè)選。

2.4　強(qiáng)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度條件對(duì)除鐵的影響試驗(yàn)

前段搖床作業(yè)選已除去了部分雜質(zhì)，剩余的磁性較弱的雜質(zhì)只能通過(guò)強(qiáng)磁機(jī)進(jìn)行選別。因此，試驗(yàn)在試料磨至-0.20 mm 95%，搖床1次選、2次選的條件下，分別考察了強(qiáng)磁機(jī)在磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為796.18、1 035.03、1 194.27 kA/m的條件下對(duì)除鐵效果的影響。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖8，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖8　磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)流程

由圖9可見(jiàn)，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大，非磁性產(chǎn)品的產(chǎn)率下降，但非磁性產(chǎn)品的含鐵量變化不大?？紤]到非磁性產(chǎn)品的綜合指標(biāo)，確定強(qiáng)磁機(jī)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 035.03 kA/m。

在強(qiáng)磁機(jī)選礦中，磁介質(zhì)對(duì)黏土礦除鐵的影響較為明顯。因此，在強(qiáng)磁磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 035.03 kA/m的條件下，分別考察了磁介質(zhì)直徑分別為1.0、1.5、2.0 mm時(shí)對(duì)黏土礦除鐵效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖10。

圖9　磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)除鐵指標(biāo)的影響

圖10　磁介質(zhì)對(duì)除鐵指標(biāo)的影響

由圖10可見(jiàn)，隨著磁介質(zhì)直徑的增大，非磁性產(chǎn)品的產(chǎn)率、含鐵量隨之下降。綜合考慮產(chǎn)品指標(biāo)以及沖洗等方面，確認(rèn)磁介質(zhì)最佳直徑為1.5 mm。

2.5　強(qiáng)磁2次除鐵條件試驗(yàn)

前階段除鐵后非磁性產(chǎn)品含鐵量為0.688%，且白度為41.8%，對(duì)于黏土礦品質(zhì)來(lái)說(shuō)，還尚未達(dá)到最佳要求，因此需進(jìn)行再次強(qiáng)磁除鐵。試驗(yàn)在試料磨至-0.20 mm 95%，搖床1次選、2次選、強(qiáng)磁一段磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 035.03 kA/m的條件下，分別考察了強(qiáng)磁2次選在磁感應(yīng)強(qiáng)度為796.18、1 035.03、1 194.27 kA/m時(shí)對(duì)除鐵效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖11。

圖11　磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)除鐵指標(biāo)的影響

由圖11可見(jiàn)，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，非磁性產(chǎn)品的產(chǎn)率下降，但非磁性產(chǎn)品的含鐵量下降?？紤]到非磁性產(chǎn)品的綜合指標(biāo)，確定強(qiáng)磁機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為1194.28 kA/m，最終非磁性產(chǎn)品的產(chǎn)率為65.40%，含鐵量為0.610%，白度為47.4%，選別指標(biāo)較好。

因?yàn)榇沤橘|(zhì)對(duì)黏土礦除鐵的影響較為明顯。因此，在強(qiáng)磁2次除鐵作業(yè)磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 194.28 kA/m的條件下，分別考察了磁介質(zhì)直徑分別為1.0、1.5、2.0 mm時(shí)對(duì)黏土礦除鐵效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖12。

圖12　磁介質(zhì)對(duì)除鐵指標(biāo)的影響

由圖12可見(jiàn)，在強(qiáng)磁2次除雜的過(guò)程中，隨著磁介質(zhì)直徑的加大，非磁性產(chǎn)品的產(chǎn)率、含鐵量隨之下降。綜合考慮產(chǎn)品指標(biāo)及沖洗等方面，確認(rèn)磁介質(zhì)最佳直徑為1.5 mm。

2.6　最終工藝流程和各階段產(chǎn)品綜合指標(biāo)

通過(guò)系列條件試驗(yàn)，確定試料磨至-0.20 mm 95%，搖床1次選、2次選、強(qiáng)磁一段磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 035.03 kA/m(磁介質(zhì)為φ1.5 mm)、強(qiáng)磁二段磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 194.28 kA/m(磁介質(zhì)為φ1.5 mm)的最終工藝流程。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖13，各階段產(chǎn)品多元素分析結(jié)果見(jiàn)表3，最終產(chǎn)品中Fe2O3、TiO2的主要分布結(jié)果見(jiàn)表4。

圖13　半工業(yè)試驗(yàn)流程

%

表4　產(chǎn)品中Fe2O3、TiO2主要分布結(jié)果　%

由表3可知，通過(guò)系列除雜工藝，最終可獲得白度為44.1%，含TiO2為0.081%，含F(xiàn)e2O3僅為0.622%，綜合產(chǎn)率達(dá)66.74%的合格黏土礦產(chǎn)品，選別效果顯著。

3　結(jié)　語(yǔ)

(1)江西某黏土礦樣白度為23.10%、含F(xiàn)e2O3為0.979%、含TiO2為0.148%，通過(guò)采用搖床+SLon強(qiáng)磁機(jī)選的工藝流程，在磨礦至-0.20 mm 95%的條件下，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)最終可獲得白度為44.1%，含TiO2為0.081%，含F(xiàn)e2O3僅為0.622%，綜合產(chǎn)率達(dá)66.74%的合格黏土礦產(chǎn)品。

(2)該選黏土礦工藝為純“重選+磁選”除雜工藝，沒(méi)有添加任何選礦藥劑，真正達(dá)到了無(wú)公害、無(wú)污染、高環(huán)保的選礦要求。

(3)該試驗(yàn)的關(guān)鍵在于磨礦細(xì)度的控制，粒度過(guò)粗，礦物單體不解離，非磁性產(chǎn)品白度、含F(xiàn)e2O3、TiO2量又難以符合要求；粒度太細(xì)，產(chǎn)品綜合產(chǎn)率過(guò)低；所以，合理控制磨礦細(xì)度是試驗(yàn)的關(guān)鍵。因此，通過(guò)系統(tǒng)的半工業(yè)試驗(yàn)，得以驗(yàn)證最終產(chǎn)品指標(biāo)，從而為礦山經(jīng)濟(jì)效益的提高提供了有利依據(jù)。

[1]金慧然，王志輝，張立靜，等.黏土及類黏土液晶材料的研究進(jìn)展[J].硅酸鹽通報(bào)，2017，15(4):1234-1240.

[2]倪可，蔡奕，魏乾坤，等.柴油污染粉質(zhì)黏土干裂隙的特征[J].非金屬礦，2017，26(5):1335-1343.

[3]王文波，田光燕，王丹丹，等.低品位凹凸棒石黏土水熱合成介孔硅酸鹽吸附劑[J].硅酸鹽通報(bào)，2017，15(7):2379-2386.