王 帥，馮 杰，李 青，王彬翔，申益蘭

（中國高嶺土有限公司，江蘇 蘇州 215151）

高嶺土是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源，我國高嶺土儲(chǔ)量位于世界前列，截至2016年，我國高嶺土資源儲(chǔ)量為33.9億t[1]。隨著高嶺土礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)利用，每年產(chǎn)生數(shù)千噸的尾礦，隨之帶來的是高嶺土尾礦的大面積堆砌，不僅侵占大量的土地，還污染環(huán)境，而且高嶺土尾礦中還存在一些有用組分沒有得到充分的利用，從而造成資源的浪費(fèi)，因此，實(shí)現(xiàn)高嶺土尾礦的資源化利用迫在眉睫[2-3]。

高嶺土原礦搗漿后在搗漿池底部會(huì)產(chǎn)生一些尾礦，為了使資源利用最大化，節(jié)約優(yōu)質(zhì)資源，多年來，本公司科研人員對尾礦的合理利用進(jìn)行專門立項(xiàng)研究，對尾礦進(jìn)行搗漿再選，由于尾礦中存在無法搗開的硬質(zhì)高嶺土，搗漿效果不理想，采用搖床重選也無法分離，原因是尾礦中的硬質(zhì)高嶺土和其他雜質(zhì)礦物比重相近。通過觀察發(fā)現(xiàn)，尾礦中的有用礦物顆粒(白色硬質(zhì)高嶺土)和脈石礦物顆粒(灰色的以石英為主)有顏色上的明顯區(qū)別，因此考慮采用色選機(jī)將不同顏色的顆粒分離。

1 色選機(jī)工作原理與構(gòu)造

色選機(jī)又叫光電色選機(jī)，是一種集機(jī)械、光學(xué)、電子、氣動(dòng)、控制于一體的高科技產(chǎn)品，是利用光電原理從大量散裝產(chǎn)品中將顏色不正常的或感受病蟲害的個(gè)體(球、塊或顆粒)以及外來夾雜物檢出并分離。在不合格產(chǎn)品與合格產(chǎn)品因粒度十分接近而無法使用篩選設(shè)備分離或密度基本相同無法使用比重分選設(shè)備分離時(shí)，色選機(jī)能進(jìn)行有效地分離，其獨(dú)特作用十分明顯，是分離密度基本相同、精度完全相同物料的最佳設(shè)備[4]。通常，色選機(jī)按照其功能機(jī)結(jié)構(gòu)等組成，分為給料系統(tǒng)、照射和檢測系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、分離執(zhí)行系統(tǒng)等4個(gè)部分。

(1) 給料系統(tǒng)：給料方式主要為帶式和斜槽式等，給料系統(tǒng)用于輸送原礦石，并將原礦石通過系統(tǒng)設(shè)置的照射以達(dá)到分離原礦石的目的。

(2) 照射檢測系統(tǒng)：作為色選機(jī)主要核心部分，其主要是根據(jù)礦石顏色、光澤度等特征信息進(jìn)行收集以作為礦石分選的系統(tǒng)。其中，照射部分主要是利用光源等物資，檢測部分主要是對礦石在光源、射線等外部條件作用下，利用X-射線透視技術(shù)及紅外線等傳感器檢測其反饋信息。

(3) 信息處理系統(tǒng)：信息處理系統(tǒng)為整個(gè)色選機(jī)的控制部分，相當(dāng)于大腦中樞，具有分析和決策等控制作用。主要是依據(jù)所檢測的信號，完成識(shí)別任務(wù)，將驅(qū)動(dòng)分離信號，經(jīng)過放大器等設(shè)備進(jìn)一步處理。

(4) 分離執(zhí)行部分：分離執(zhí)行部分主要是接受信息處理系統(tǒng)的信號，將礦石或廢石從原有運(yùn)動(dòng)軌跡中分離出來[5]。

2 尾礦的主要性質(zhì)

尾礦是從原礦搗漿池底部排出的，濕潤有粘性，粒度粗細(xì)不一，肉眼觀察尾礦顆粒顏色主要呈現(xiàn)白色和灰色，烘干后對其篩分，粒度組成見表1。

表1 尾礦的粒度分布

對尾礦進(jìn)行理化指標(biāo)分析，結(jié)果見表2。

表2 尾礦的理化指標(biāo)

從尾礦中挑選出白色和灰色礦物顆粒，分別進(jìn)行理化指標(biāo)分析，結(jié)果見表3。

表3 尾礦中白色和灰色礦物顆粒的理化指標(biāo)

由表3可知：白色礦物顆粒中Al2O3含量為37.44%，而灰色礦物顆粒中Al2O3含量僅為8.03%，因此把白色礦物顆粒作為色選的好料，把灰色礦物顆粒作為色選的壞料。

3 色選試驗(yàn)的條件與過程

3.1 試驗(yàn)條件

(1) 物料顆粒之間的顏色區(qū)分明顯。

(2) 物料顆粒之間沒有粘性，表面干燥，呈充分分散狀態(tài)。

(3) 物料顆粒粒徑均勻，粒徑過大和過小均不適宜。

3.2 試驗(yàn)過程

(1) 取尾礦20kg，洗去覆蓋在尾礦表面的白色粘性物，暴露顆粒本來的顏色。

(2) 將洗后的礦物顆粒晾干，均勻分散，稱取10kg。

(3) 對10kg的礦物顆粒進(jìn)行篩分，稱取5kg粒徑在0.20～3.00cm之間的礦物。

(4) 采用某廠家生產(chǎn)的履帶式CCD礦石色選機(jī)(設(shè)備參數(shù)如下表4)進(jìn)行分選。

4 色選試驗(yàn)結(jié)果與分析

分選出的白色精礦(好料)和灰色尾礦(壞料)對比如下圖1。

表4 履帶式CCD礦石色選機(jī)參數(shù)

對白色精礦和灰色尾礦分別進(jìn)行稱重，顯示為2kg和3kg。

圖1 色選后精礦和尾礦對比

計(jì)算白色精礦單級產(chǎn)率w1=100%×2/5=40%，灰色尾礦單級產(chǎn)率w2=100%-40%=60%。

由于試驗(yàn)的5kg物料是從10kg物料中篩分而來，因此，計(jì)算白色精礦的總產(chǎn)率W=w1×5/10=40%×5/10=20%

對白色精礦進(jìn)行理化指標(biāo)分析，結(jié)果見表5。

表5 色選后白色精礦的理化指標(biāo)

根據(jù)白色精礦的指標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品分析，可作為耐火材料用高嶺土產(chǎn)品。

5 結(jié)語

中國高嶺土有限公司年產(chǎn)約5 000t尾礦(以干礦量計(jì)算)，按照精礦20%的產(chǎn)率計(jì)算，每年可以從尾礦中再提取高嶺土精礦1 000t。按照每噸價(jià)格1 000元估算，一年可創(chuàng)收100萬元。高嶺土尾礦色選過程無需添加化學(xué)藥劑，不產(chǎn)生污染物，色選機(jī)采用電腦操作，簡單易控，運(yùn)行成本和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用低，符合國家大力提倡的綠色發(fā)展理念，具備可行性。