非金属矿物加工与利用 第6讲

非金属矿物加工与利用非金属矿物加工与利用•概述•非金属矿物选矿与提纯技术•非金属矿物超细粉碎与分级•粉体表面改性•其它技术非金属矿物选矿与提纯技术•硅酸盐矿物•碳酸盐矿物•硫酸盐矿物•单质非金属矿•其它非金属矿硅酸盐矿物选矿与提纯技术•硅酸盐矿物浮选的意义与研究进展•硅酸盐矿物的晶体结构特性及表面特征•典型硅酸盐矿物的选矿与提纯技术典型硅酸盐矿物的选矿与提纯技术•岛状硅酸盐矿物的选矿与提纯工业实践蓝晶石类矿物的的选矿与提纯工业实践石榴子石的选矿与提纯工业实践•链状硅酸盐矿物的选矿与提纯工业实践•环状硅酸盐矿物的选矿与提纯工业实践•层状硅酸盐矿物的选矿与提纯工业实践•架状硅酸盐矿物的选矿与提纯工业实践蓝晶石类矿物的选矿与提纯工业实践•蓝晶石形成于中级变质作用压力较高的条件下。存在于：区域变质片岩、片麻岩和相关结晶花岗岩及石英岩脉；与石榴石、十字石、云母和石英共生。蓝晶石蓝晶石饰品1概述蓝晶石矿蓝晶石•蓝晶石类矿物包括红柱石、蓝晶石和夕线石，三者的化学成分均为Al2SiO5，属于同质多相变体。蓝晶石蓝晶石类矿物的选矿与提纯工业实践1概述•按矿物晶体化学分类，蓝晶石和红柱石属于岛状结构硅酸盐矿物，而夕线石属于链状结构的硅酸盐矿物。•在三种矿物晶体中，Si全部为四配位，并以[SiO4]四面体形式存在。在两个Al3+中，一个均呈[AlO6]八面体的形式配位，而另一个Al3+在三种矿物中与氧的配位数不同：在红柱石中呈五配位，形成[AlO5]多面体，在蓝晶石中呈六配位，构成[AlO6]八面体，而在夕线石中呈四配位，构成[AlO4]四面体。•在自然界中常见到夕线石与红柱石共生，夕线石与蓝晶石共生，少见到红柱石与蓝晶石共生，三种矿物共生的情况更为罕见，这与三种矿物与生成的物理化学条件有关。•该类矿物在冶金、建材、陶瓷及其他工业部门得到了广泛应用，除用于耐火材料外，如高铝蓝晶石水泥耐火度高达1650C，还可以用来制备硅铝合金和金属纤维，这些材料通常为制造汽车、宇宙飞船和雷达的特殊部件。•主要生产国为美国、俄罗斯、印度、南非、加拿大、澳大利亚等，绝大多数厂家建有选矿厂。•我国对蓝晶石类矿物的选矿研究始于20世纪70年代末。我国蓝晶石类矿产情况•矿产的分布情况蓝晶石矿20余处，分布十几个省区。主要矿床有：江苏沭阳、韩山；河南隐山；河北邢台；内蒙古点布斯庙；新疆布拉盖；山西繁峙；安徽岳西、霍山；辽宁大荒沟；四川汶川；云南热水塘；吉林磐石；陕西详县党河口等。•蓝晶石矿床的工业要求蓝晶石矿物工业品位含量10%,可采厚度1-2米。蓝晶石类矿物分子式及物理性能2我国蓝晶石族矿石特性•蓝晶石族矿物含量不高，多为10%-25%，而铁、钛等杂质含量高，且其赋存矿物与蓝晶石族矿物共生密切。•除蓝晶石族外其它含铝的矿物种类多，这些矿物需除去，以保证蓝晶石族矿物含量大于90%。•矿物嵌布粒度不均匀，且多数含有包裹体，造成单体解离困难，往往出现有的已经过磨，而以-200目计的磨矿细度不易提高的假象。且被碳质物污染，给选别带来困难。•矿物表面多出现次生变化现象，如鸡西硅线石矿物表面有绢云母交代现象，这种次生变化会在磨矿和浮选中产生较多次生矿泥，对分选选择性起破坏作用。3蓝晶石类矿物选矿提纯的主要流程•主干流程为磁-重-浮联合流程。•浮选法主要用于处理细粒嵌布的蓝晶石类矿物，根据矿石性质，有时需在主干浮选流程之前设有脱硫、脱泥或脱除其他易浮杂质的反浮选作业。•蓝晶石在酸性介质中浮选时，最佳pH值为3.5-4.5(用硫酸和HF调节)，捕收剂为石油磺酸钠。在中性和碱性介质中浮选时，最佳pH值为6-8(用碳酸钠和氢氧化钠调节)，捕收剂为脂肪酸及其皂类，如油酸、氧化石蜡皂等，抑制剂为水玻璃、乳酸或蚁酸等。土耳其比特利斯蓝晶石陶瓷球磨矿浮选试验结果3.1蓝晶石类矿石磨矿及脱泥行为土耳其比特利斯蓝晶石钢球磨矿浮选试验结果由于硅线石矿床基本上属于沉积变质矿床，因此不可避免地存在粘土变质类矿物形成的矿泥，矿泥的存在会恶化浮选作业，直接影响选矿技术指标，试验及实践证明，脱除部分微细矿泥后整体技术指标会大幅度提高。脱泥量对鸡西硅线石浮选指标的影响脱泥量对五莲红柱石浮选指标的影响脱泥量对邢台蓝晶石浮选指标的影响3.2蓝晶石类矿石的磁重选铁是蓝晶石类精矿产品的有害杂质，引起铁超标的主要原因：1矿石中的黑云母、电气石、铁铝榴石、十字石、钛铁矿等；2硅线石、蓝晶石等表面的氧化铁、氢氧化铁薄膜及含铁矿泥。重选法常用于粗粒蓝晶石类矿物等的抛尾作业，一般难以获得合格精矿。另外，对含有较大单晶的红柱石矿，可采用磁-重流程，以获得作为耐火制品骨料的粗粒精矿。我国蓝晶石族矿多为贫矿，利用蓝晶石族矿物与石英、长石、云母的比重差，与黑云母、铁铝榴石、电气石、十字石等的磁性差异，采用重选、磁选预富集，提高入浮品位，有利于浮选分选效率的提高。恰普什曼纽克和新舒乌鲁尔塔（俄罗斯）两个结核状蓝晶石矿重介质选矿试验结果流程：重选可得到16-5mm精矿，两段强磁选可得最终精矿；中矿及-5mm粒级分别磨细后浮选。美国杰克逊威尔选厂尾矿强磁选-摇床预富集试验结果流程：强磁选除电气石、十字石等，摇床回收锆英石精矿，摇床中矿富含硅线石、蓝晶石。摇床中矿浮选后可获得含硅线石和蓝晶石96%，回收率79.2%的精矿。五莲红柱石主要矿物比磁化系数测定结果含铁较高的黑云母的比磁化系数与红柱石、蓝晶石及石英等差异较大，与赤铁矿、褐铁矿等接近。五莲红柱石矿强磁选除铁试验结果工业生产中，将矿石磨至-200目85%后，经一段强磁选，原矿含Fe2O35%-5.20%，获得生产指标为非磁性产率70%-80%，Fe2O3含量1.6%-2.0%。硅线石精矿除铁试验1酸浸除铁2磁选除铁与酸浸除铁相比，磁选除铁具有明显的优越性。无污染、成本低、可以保证精矿产率等。河南西峡红柱石磁选结果1-3分别为红柱石、石榴子石、十字石回收率；4非磁性产品红柱石含量河南西峡红柱石重选预富集结果3.3蓝晶石类矿石的浮选提纯浮选方法在蓝晶石族矿物选别中占据主导地位。它们结构中既有石英特有的硅氧四面体，又有刚玉特有的铝氧八面体。铝硅酸盐矿物晶体表面是Si-O键区域和Al-O键区域组成，其表面电性与Al/Si比直接相关。硅线石、红柱石、蓝晶石的Si-O键和Al-O键体积密度比及解离面上的Al/Si比与PZC出现的pH值相符，高于PZC的pH范围内可用阳离子捕收剂，反之用阴离子捕收剂。蓝晶石、红柱石回收率与pH值的关系碱性介质中（pH8.5-9.5）使用脂肪酸类捕收剂，酸性介质中（pH3-4）使用磺酸盐捕收剂，中性介质中（pH6.5-7.5）使用混合捕收剂。蓝晶石族矿物吸附捕收剂并非全靠静电作用，当使用化学吸附捕收剂油酸时，蓝晶石族矿物可在很宽的pH范围内浮游。油酸钠以物理和化学吸附固着在硅线石和蓝晶石上，物理吸附发生在硅酸盐部分，以化学形式吸附时生成油酸铝。红柱石、蓝晶石表面Al、Si的选择性浸取蓝晶石与石英白云母在使用不同捕收剂分选时的选择性指数1、2、3蓝晶石与石英；4、5、6蓝晶石与白云母；1、4CØ-1250g/t；2、5乳状液500g/t；3、6油酸钠200g/t水洗涤时的解吸现象矿物可浮性不仅取决于捕收剂吸附量，还取决于在矿物表面的固着强度和形式。捕收剂浓度与吸附量和回收率的关系1蓝晶石2石英3白云母三种蓝晶石矿酸性介质浮选结果混合捕收剂及浮选pH值对某蓝晶石矿粗选的影响矿浆自然pH值下混合比例对鸡西硅线石粗选的影响邢台蓝晶石使用混合捕收剂与石油磺酸钠浮选结果之比中性介质与酸性介质浮选结果之比美蓝晶石矿业公司东岭选矿厂流程印度含云母的蓝晶石石英岩选矿流程南非粗粒红柱石选矿流程3.4蓝晶石类矿石选矿工艺流程实例蓝晶石选矿工艺流程实例江苏韩山蓝晶石矿床属于区域变质型蓝晶石矿床，矿物组成复杂，粒度较细，蓝晶石含量一般为10%-25%，石英60%-80%.黄玉5%，金红石1%-3%，磷钙铝石1%-3%，该矿在浮选蓝晶石前分别以浮选手段分离出易浮的云母、叶蜡石矿物、磷钙铝石矿物以及金红石与褐铁矿等钛铁矿物，随后以碳酸钠调浆至pH值为9.5，采用癸脂作为蓝晶石矿物捕收剂，以硫酸铜作为活化剂，硅酸钠为脉石矿物抑制剂的单一浮选流程。例：江苏韩山蓝晶石矿江苏韩山蓝晶石矿浮选工艺流程最后得到蓝晶石精矿中Al2O3品位为55.39%，Fe2O3品位为0.84%，TiO2品位为0.97%，Al2O3回收率65.44%，Fe2O3回收率5.79%，TiO2回收率13.95%。达到了原冶金部部颁的质量标准。黑龙江鸡西夕线石矿矿石中有用矿物为夕线石和石墨，共生矿物还有斜长石、钾长石、石英、石榴子石，黑云母、白云母、方解石及少量钛铁矿、黄铁矿等。该矿选矿厂采用两段开路破碎、一段闭路磨矿的预处理作业。在选别作业中，首先选出易浮的石墨，然后在中性矿浆中浮选夕线石。例：黑龙江鸡西夕线石矿鸡西夕线石矿选矿工艺流程从矿物浮选原理分析，由于夕线石解离后矿物表面暴露了大量的多价金属阳离子A13+，而长石类矿物和石英等脉石矿物解离后表面暴露的金属阳离子的数量和价态较低，因此夕线石解离表面正电性较高，而脉石矿物解离表而带负电，因此用阴离子捕收剂烷基磺酸钠可实现夕线石和脉石矿物的分离。