钾长石磁选除铁工艺研究与应用

钾长石除铁主要有磁选、酸浸和浮选三种工艺。酸浸工艺虽然除铁效率高，但除铁过程杂质较多，增加除铁成本。浮选工艺主要处理黏土及细粒级矿物中的铁矿物，较硬矿石除铁效果差，有很大的局限性。磁选工艺流程针对钾长石除铁效果良好，下面本文采用磁选机对某钾长石矿进行了除铁提纯工艺研究。

一、实验部分

1、矿石主要元素分析

将钾长石进行化学多元素分析，结果（w/%）为：Al2O3，15.82；SiO2，70.75；MgO，0.03；K2O，9.81；Na2O，2.25；CaO，0.31；Fe2O3，0.92；TiO2，0.02；烧失量，0.89。由矿石化学多元素分析结果可知，矿样中主要元素是Si、Al、Na、K，次要元素是Fe、Ca、Mg、Ti。对陶瓷原料而言，矿样中Fe、Ti的存在影响陶瓷的质量，因此在选矿中应加以排除。该矿K2O含量较高，达到9.81%，K2O、Na2O综合含量达到12.06%，可作为良好陶瓷原料，但原矿中Fe2O3含量偏高，造成原料白度较低，只达到9%左右，严重影响其开发与应用。

2、矿石矿物组成

该钾长石矿含长石55%左右，含铁矿物3%~5%；其余为黏土矿物。矿石中含铁矿物有磁铁矿、赤铁矿、铁黑云母及白云母中少量赤铁矿等，大部分铁矿物都是共生存在。

3、铁赋存状态

铁以赤、褐铁矿，磁铁矿及含铁矿物，如黑云母、角闪石等状态存在。这些铁矿物或呈单体状态、或为磁铁矿，以更微细颗粒嵌布于角闪石的解理缝内或黑云母片之间，与这些矿物组成连生体或包体，嵌布于钾长石颗粒间，或沿解理缝、微裂隙充填交代。另外，铁在黏土中和细粒级中，颗粒越细，含量越高。云母在钾长石中为重要矿物，多呈鳞片状，风化的易搅拌分散。原矿中铁主要以磁铁矿和赤褐铁矿形式存在，其Fe占有率为90.68%，其余含铁矿物为云母、角闪石等硅酸盐矿。

4、选矿方案的确定

强磁除铁工艺路线具体方法为：原矿经过破碎磨矿到-250μm全通过，经过38μm标准筛脱泥，筛下的为细泥，筛上的进行磁选机除掉原矿中含有的少量磁性铁及在采矿、破碎、磨矿中会产生的部分机械铁；随后进行磁选机二次除铁进行过滤。

二、结果与讨论

1、磨矿曲线

磨矿时间3min内，-150μm含量与磨矿时间呈线性关系，此过程中原矿易磨细；磨矿时间为3min时，-150μm含量接近80%；超过3min，磨矿越来越难。因此，在保证目的矿物与脉石矿物解离条件下，磨矿细度-150μm含量不宜超过80%。

2、磁选机冲次选择试验

为降低磁选机一次除铁钾长石的损失，也便于磁性矿卸矿，考虑用，大冲次达到抛尾目的。原矿中含磁性矿物较多，在一次中磁抛尾作业中，选择采用3mm棒介质好，在探索试验时一次除铁作业直接采用3mm棒介质。原矿磁选机冲次试验采用大冲次150次/分条件较好，在尾矿品位变化不大的情况下，其精矿品位高，抛尾量大。

3、磁选机二次除铁试验

磁选机除掉了大部分磁性铁，剩下含铁矿物为赤褐铁矿，所以进行高场强对比试验，冲次为100次/分，磁介质为Φ2mm。得出，磁感应强度越高，除铁率也越高，但是产率也越低，综合考虑，磁感应强度为1.0T时效果理想。

在磁感应强度为1.0T时进行磁介质对比实验，磁介质越细，除铁率越高，但产率也越低，综合考虑，磁介质为2mm时效果理想，且冲洗更方便。

4、磁选机三次除铁试验

二次除铁后产品含铁量为0.34%，尚未达到要求，进行磁选机三次除铁试验。由于一次、二次除铁时均开了脉动，三次除铁时不存在夹杂问题，所以三次除铁时不开脉动，即冲次为0，磁介质为Φ1.5mm。随磁感应强度增大，除铁率也越高，且产率相差不大，故三次除铁时磁感应强度选择1.5T，产品含铁量仅为0.07%。

5、磁选机扩大连选试验

三次除铁时强磁设备参数为：一次除铁磁感应强度0.4T，冲次150次/分，磁介质3mm棒介质；二次除铁磁感应强度1.0T，冲次100次/分，磁介质为2mm棒介质；三次除铁磁感应强度1.5T，冲次0次/分，磁介质为1.5mm棒介质。在实验室小试基础上，完成了三次磁选机扩大连选试验，试验规模为每小时处理矿石50kg。连选设备有：（0.4T）中磁机，（1.0T）强磁机，（1.5T）高强磁机，Φ420×450格子棒磨机，Φ500×650搅拌桶。对1试验产品进行检测，结果（w/%）为：K2O，9.73；Na2O，2.26；Fe2O3，0.07；SiO2，71.72；Al2O3，15.57。白度为65.5%，除铁率为92.4%。

通过三次强磁除铁工艺，产品含铁量降到0.07%，白度为62%以上，达到要求。该工艺特点是纯磁选除铁，不添加任何药剂，环保。

三、工业应用

通过扩大连选试验，在实际生产中采用3台磁选机，分别为2000（0.4T）、2000（1.0T）、2000（1.5T），生产指标得出，工业生产的白度为62%~63%，与扩大实验65.5%相差2百分点。

实际工业生产中产品白度低，主要是因为存在过磨，-74μm粒级占16.26%，该粒级产品白度低，导致整个产品白度低。工业生产过程中不可避免存在过磨现像，为了获得更加理想的除铁效果，需要对原生产工艺进行改进。原工艺主要问题是细粒级产品除铁效果差，现对产品进行分级，-74μm粒级产品进高岭土除铁专用设备即磁选机除铁，除完铁后的产品白度为59%。根据上述试验指标，对原有生产线进行技术改造，新工艺流程生产中增加一台磁选机用于细粒级产品除铁，产品白度为+74μm粒级白度为68%，-74μm粒级产品白度为59%。

本文通过对产品进行粒度分析，发现工业生产中产品白度低于实验室试验白度，主要原因是生产过程中钾长石过磨，改进生产工艺流程后，生产出高品质长石产品，+74μm粒级产品白度为68%，-74μm粒级产品白度为59%，解决了原矿过磨问题。