天然產出的硅灰石礦一般都含有伴生脈石和雜質,往往需要經過選礦加工過程,才能廣泛應用。硅灰石礦石主要分為大理巖型和矽卡巖型兩種類型。
大理巖型硅灰石一般鐵雜質含量較低,脈石主要為方解石和石英及少量透輝石,這類礦石的選礦常采用浮選法,從礦石中分選出方解石和石英;矽卡巖型硅灰石礦石一般鐵雜質含量較高,脈石主要為石榴石、透輝石、方解石和石英,這類礦石的選礦一般采用強磁選法分離出石榴石、透輝石,采用浮選法分離出方解石和石英。
1、硅灰石的選礦提純方法
國內外硅灰石選礦的主要方法是手選、單一磁選、浮選、磁選-浮選(或電選)聯合流程。選礦的主要目的是:降低鐵含量及分離方解石。
(1)手選。采礦場人工揀選富礦塊或破碎后在輸送帶上人工手選富硅灰石礦塊。手選適用于質量較好的礦石。
(2)單一磁選。硅灰石巖石中的主要伴生礦物,如透輝石和石榴子石等屬于弱磁性礦物,而硅灰石基本不顯磁性,故可用于法或濕法強磁選技術使硅灰石與之相互分離,即可除去大量的含鐵礦物,提高產品純度。
(3)單一浮選。根據硅灰石與方解石礦物表面物理化學性質的差異,用浮選法可有效地使之相互分離,從而提高硅灰石產品的純度。
(4)磁選-浮選聯合工藝。此法適用于相當一類低品位硅灰石的處理。首先用干式或濕式磁選,將弱磁性礦物分離出來。然后用浮選法將硅灰石與方解石、石英等礦物分開。
浮選分離硅灰石與方解石、石英等礦物主要有兩種工藝方案:
陰離子捕收劑反浮選方案。方解石為碳酸鹽類礦物,硅灰石與石英同屬硅酸鹽類礦物,據此,根據二者表面電性差異,通過改變礦漿介質的pH值,采用調整劑抑制硅灰石,浮選分離出方解石。然后再浮選分離石英和硅灰石。一般用氧化石蠟皂作方解石的捕收劑,硅酸鈉作硅灰石和石英的抑制劑。
陽離子捕收劑正浮選方案。此法主要是通過調節硅灰石與方解石礦物表面電性,使其帶異號電位,從而用陽離子捕收劑通過靜電吸附作用,優先浮出硅灰石,而方解石則作為尾礦留于浮選槽中。浮選作業分為二段:第一段用胺類捕收劑將硅灰石與硅酸鹽礦物作為泡沫產品一起浮出,方解石則留于槽中;第二段用胺離子與陰離子混合捕收劑進行浮選硅酸鹽雜質,而硅灰石作為槽中產品回收。
2、硅灰石選礦提純案例及研究進展
美國紐約福克斯諾硅灰石選廠:采用高梯度磁選,從硅灰石品位50%-60%,含石榴子石最初高達40%和其它雜質的原礦中,選出精礦品位75%硅灰石精礦。
芬蘭公司拉彭蘭塔硅灰石礦選廠:從單一浮選流程改為浮選-強磁選流程后,又改為光電選-浮選-強磁選聯合流程,浮選精礦品位可80%-90%,但選礦回收率平均只有18%-20%。在芬蘭,對于硅灰石平均品位18%-20%、脈石為方解石和透輝石的礦石,則采用光電選-浮選工藝提純。
■研究進展:
鄭州綜合所針對馮家山硅灰石礦進行除雜提純,原礦組成主要為硅灰石、石英和碳酸鹽等,還有少量的黃鐵礦、黃銅礦等,通過“強磁選除鐵-反浮選去除方解石-螺旋溜槽去除石英”的工藝流程,獲得硅灰石精礦產率66.99%、二氧化硅品位為53.87%、氧化鈣品位為44.48%、三氧化二鐵品位為0.29%、二氧化硅回收率74.82%、氧化鈣回收率67.96%的優異選別指標。
袁繼祖等研究了硅灰石與透輝石浮選分離理論,指出采用十二烷基鹽酸胺作捕收劑,單寧酸作抑制劑,能有效地浮選出硅灰石。
毛矩凡等指出硅灰石表面主要是Si和O,而Ca則隱蔽在礦物內部,純硅灰石不能被陰離子捕收劑浮選,需金屬離子活化后才能浮選。同時用十二胺作捕收劑,六偏磷酸鈉或淀粉作方解石抑制劑,可實現這兩種礦物的有效分離。
張守祥等從硅灰石與石英浮選性質的差異和提高兩者分離選擇性出發。研究了十二胺和十二胺加油酸及硫酸、水玻璃、硅酸鈉和六偏磷鈉對脫硅指標的影響,指出在弱酸性介質中,十二胺與油酸鈉混合使用,可加強對石英的捕收能力,提高浮選過程的選擇性,兩種礦物能夠達到有效分離。硅灰石的浮選提純,在工藝上仍采用反浮選法。
申余慶等對大頂山低品位硅灰石采用氧化石臘皂作方解石的捕收劑,水玻璃作硅灰石和石英抑制劑,在中性介質中可實現方解石與硅灰石和石英等礦物的分離。
參考資料:硅灰石的加工與應用,作者:劉剛等;非金屬礦加工技術與應用手冊,主編:鄭水林,袁繼祖;
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