（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）在近日舉行的全國非金屬礦物選礦提純技術(shù)交流大會(huì )上，武漢理工大學(xué)高惠民教授做了題為《我國長(cháng)石選礦技術(shù)研究》的報告，介紹了長(cháng)石的物理化學(xué)性能、應用領(lǐng)域和質(zhì)量要求以及目前長(cháng)石選礦的技術(shù)現狀和工業(yè)實(shí)例。
一、概述
長(cháng)石是由鉀、鈉、鈣、鋇的鋁硅酸鹽組成的一族礦物。主要化學(xué)成分為SiO2，Al2O3，CaO，K2O，Na2O。長(cháng)石族礦物是自然界最主要的造巖礦物，占地殼礦物組成的50%~60%左右。長(cháng)石族礦物廣泛產(chǎn)于各種成因類(lèi)型的巖石中，為巖漿巖和變質(zhì)巖的主要造巖礦物。
由于長(cháng)石作為造巖礦物，在大多數情況下難與其它礦物分離，因而具有工業(yè)意義的長(cháng)石礦床，只有結晶巨大而易于分離的偉晶巖礦床。
按其化學(xué)成份和結晶特征，可以分為兩個(gè)亞族：鉀鈉長(cháng)石和斜長(cháng)石亞族。
（1）鉀鈉長(cháng)石亞族
系由鉀長(cháng)石分子和鈉長(cháng)石分子組成。自然界產(chǎn)出的鉀長(cháng)石都混有鈉長(cháng)石，所以常稱(chēng)的鉀長(cháng)石，都屬于鉀鈉長(cháng)石，常見(jiàn)的鉀鈉長(cháng)石種類(lèi)：
透長(cháng)石，（K，Na）[AlSi3O8]，含鈉長(cháng)石的分子可達50%， K:Na＝1︰1
正長(cháng)石，（K，Na）[AlSi3O8]，含鈉長(cháng)石的分子可達30%， K:Na＝2︰1
微斜長(cháng)石，（K，Na）[AlSi3O8]，含鈉長(cháng)石的分子可達20%， K:Na＝4︰1
由鈉長(cháng)石分子與鈣長(cháng)石分子組成，兩者可以任何比例混合組成連續的類(lèi)質(zhì)類(lèi)象系列?？煞譃殁c長(cháng)石、更長(cháng)石、中長(cháng)石、拉長(cháng)石、培長(cháng)石、鈣長(cháng)石等六種。
其中：鈉長(cháng)石，含鈣長(cháng)石分子0～10％，產(chǎn)于偉晶巖、細晶巖、片晶巖中。 鈣長(cháng)石，含鈣長(cháng)石分子 90～100％，產(chǎn)于輝長(cháng)巖及相關(guān)巖石中。在玻璃、陶瓷工業(yè)中有使用價(jià)值的長(cháng)石種屬主要為微斜長(cháng)石、正長(cháng)石和鈉長(cháng)石。
鉀長(cháng)石的理論化學(xué)成分為： K2O16.90%，Al2O318.40%， SiO264.70%，其中：正長(cháng)石常含有鈉長(cháng)石，多者可達30％；微斜長(cháng)石是較純的鉀長(cháng)石，但它含有鈉長(cháng)石，多者可達20％）鈉長(cháng)石的理論化學(xué)成分為： Na2O 11.80%， Al2O3 19.50％， SiO2，68.70％ 但純的鈉長(cháng)石少見(jiàn)， Na2O的含量常低于理論值，并含有K2O、CaO 等。
二、長(cháng)石的物化性能
長(cháng)石族礦物一般為白、灰白、淺肉紅色，玻璃光澤，解理發(fā)育，硬度為6～6.5，密度為2.5～2.7g/cm3。
作為重要的工業(yè)原料，長(cháng)石的熔點(diǎn)、熔融間隔、熔體的粘度等具有重要的應用意義。
1. 熔點(diǎn)和熔融間隔
鉀長(cháng)石的熔點(diǎn)為1290℃，鈉長(cháng)石為1215℃，鈣長(cháng)石為1552℃，鋇長(cháng)石為1715℃。
熔融間隔比較寬也是長(cháng)石的優(yōu)良工藝性能之一，長(cháng)石組分含量不同，熔融間隔也不一樣。鉀微斜長(cháng)石在1160～1180℃時(shí)呈液態(tài)，至1210～1280℃時(shí)才完全熔融。
2.熔融液粘度
長(cháng)石熔融時(shí)，熔融粘度取決于礦石的礦物組成、化學(xué)成分及熔融溫度。在同一溫度下鉀長(cháng)石熔融液比鈉長(cháng)石熔融液粘度大，而且隨著(zhù)溫度增高，鈉長(cháng)石熔融液迅速成為粘度小而易稀釋的流體，使陶瓷坯體變形。由于鉀長(cháng)石熔點(diǎn)不高，熔融間隔時(shí)間長(cháng)，熔融液粘度高等優(yōu)點(diǎn)，故在工業(yè)上利用較之其它長(cháng)石更廣。
3.化學(xué)穩定性
鉀長(cháng)石玻璃和鈉長(cháng)石玻璃均具有高度的化學(xué)穩定性，除高濃度的硫酸和氫氟酸外，不受其它任何酸、堿的腐蝕。
4.助熔性
長(cháng)石熔融體對其它物質(zhì)有助熔作用，其助熔能力與溫度及長(cháng)石種類(lèi)有關(guān)。鈉長(cháng)石熔融體對石英的助熔作用大于鉀長(cháng)石熔融體。
5.易磨性和可碾性
長(cháng)石的解理發(fā)育，有較好的易磨性和可碾性。
三、長(cháng)石的用途
長(cháng)石主要用于玻璃和陶瓷行業(yè)。長(cháng)石在玻璃工業(yè)中的用量占長(cháng)石的50％~60%，陶瓷工業(yè)中的用量占30％，其余用在填料和其它部門(mén)。
1.玻璃熔劑
長(cháng)石是玻璃混合料的成分之一。主要用來(lái)提高玻璃配料中的氧化鋁含量，降低玻璃生產(chǎn)中的熔融溫度和增加堿含量，以減少堿的用量。長(cháng)石熔融后變成玻璃過(guò)程比較慢，結晶能力小，可防止在玻璃形成過(guò)程中析出晶體而破壞制品。調節玻璃粘度，一般作玻璃的混合料等用鉀長(cháng)石和鈉長(cháng)石。長(cháng)石還可作玻璃纖維原料。
2.陶瓷坯體原料
燒成前起瘠性原料作用，減少坯體干燥收縮變形，改善干燥性能，縮短干燥時(shí)間。燒成時(shí)作為熔劑降低燒成溫度，促使石英和高嶺土熔融，加速莫來(lái)石的形成，使坯體致密而減少空隙，提高其機械強度和介電性能，提高坯體的透光性。摻入量一般在20％左右。
3.陶瓷釉料
釉料主要由長(cháng)石、石英和粘土原料組成，其中長(cháng)石含量可達10％～35％。在陶瓷工業(yè)中（坯料和釉料）主要是用鉀長(cháng)石。由于長(cháng)石的熔劑作用，使釉料熔融充分。長(cháng)石釉光澤好，釉面平滑透明。
4.搪瓷原料
用長(cháng)石和其它礦物原料摻配制成琺瑯。長(cháng)石的摻配量通常為20％～30％。
5.磨料
制作磨輪時(shí)用作陶質(zhì)膠結物組分，其含量為28％～30％。
6.其他
含鉀高的長(cháng)石可用作提取鉀肥的原料。還可作為生產(chǎn)白水泥的原料之一。在造紙、耐火材料、機械制造、涂料、電焊條等行業(yè)中用作填料
四、產(chǎn)品質(zhì)量要求
1.玻璃工業(yè)
長(cháng)石塊和長(cháng)石粉的質(zhì)量要求（％）
優(yōu)等品：Fe2O3≤0.10 ，Al2O3≥18.00，K2O+Na2≥12.00，SiO2≤65.00
一級品：Fe2O3≤0.20 ，Al2O3≥16.00，K2O+Na2≥11.00，SiO2≤70.00
二級品：Fe2O3≤0.35 ，Al2O3≥15.00
合格品：Fe2O3≤0.50 ，Al2O3≥14.00
水分：干法加工≤ 1，濕法加工≤ 5；
粒度：<0.6mm，優(yōu)等品<0.1mm粒級<15％；一級品<25％
2.陶瓷工業(yè)
按傳統的觀(guān)點(diǎn)，長(cháng)石質(zhì)陶瓷坯中使用的熔劑原料是鉀長(cháng)石和鉀微斜石。隨著(zhù)鈉長(cháng)石質(zhì)瓷的研究開(kāi)發(fā)，傳統個(gè)觀(guān)點(diǎn)開(kāi)始被打破，鈉長(cháng)石的作用重新被認識。
目前，鈉長(cháng)石以它資源豐富、價(jià)格低廉、能降低燒成溫度、減少能耗的優(yōu)勢而倍受青睞。
陶瓷工業(yè)對長(cháng)石的質(zhì)量要求（％）
鉀長(cháng)石
優(yōu)等品：Fe2O3+ TiO2 ≤0.15 ，TiO2 ≤ 0.03，K2O+Na2>14.00，K2O ≥ 12.00
一級品：Fe2O3+ TiO2 ≤0.25 ，TiO2 ≤ 0.05，K2O+Na2>13.00，K2O ≥ 10.00
合格品：Fe2O3+ TiO2 ≤0.50 ，TiO2 ≤ 0.10，K2O+Na2O>10.00，K2O> Na2O
鈉長(cháng)石
優(yōu)等品：Fe2O3+ TiO2 ≤0.15 ，TiO2 ≤ 0.03，K2O+Na2O >10.00，Na2O≥ 9.00
一級品：Fe2O3+ TiO2 ≤0.25 ，TiO2 ≤ 0.05，K2O+Na2O >9.00， Na2O≥ 8.00
合格品：Fe2O3+ TiO2 ≤0.50 ，TiO2 ≤ 0.10，K2O+ Na2O >8.00， Na2O >K2O
五、長(cháng)石選礦加工工藝
根據長(cháng)石礦床種類(lèi)和性質(zhì)不同，而采用不同的選礦方法。一般是手選后破碎、磨礦，然后采用磁選除去鐵礦物。
近年來(lái)，隨著(zhù)長(cháng)石礦的減少，質(zhì)量下降，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求不斷提高，以及礦山綜合回收的發(fā)展，引入了重選、電選、浮選、高梯度磁選等較復雜的分選作業(yè)，從而達到除去石英、云母、含鐵鈦等伴生礦物。
長(cháng)石選礦技術(shù)
偉晶巖中產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)長(cháng)石
 風(fēng)化花崗巖中的長(cháng)石
細晶巖中的長(cháng)石（一般含有云母、鐵質(zhì)等）
長(cháng)石質(zhì)砂礦
六、選礦加工實(shí)例
1.湖北長(cháng)石礦
主要礦物為：微斜長(cháng)石（39.9％）、鈉長(cháng)石（19.6％）、石英（32.8％）、云母（7.8％），含少量片巖碎屑、石榴石及連生體礦物。試驗回收：長(cháng)石、石英及云母。
試驗流程見(jiàn)圖1。試驗指標： K2O和 Na2O 含量由7.27％，提高到12.12%； Fe2O3由0.42%，下降到0.15%。
2.原唐山陶瓷公司石粉廠(chǎng)長(cháng)石選礦工藝流程
以偉晶巖產(chǎn)出的長(cháng)石礦加工成日用陶瓷用長(cháng)石粉。原加工流程為：
手選——破碎——水碾——分級——脫水——產(chǎn)品
為解決除鐵，提高生產(chǎn)能力，由武漢理工大學(xué)承擔國家“九·五”科技推廣項目，對長(cháng)石生產(chǎn)工藝進(jìn)行技術(shù)改造。經(jīng)試驗研究推薦的工藝流程，長(cháng)石精礦 Fe2O3含量由0.27％下降到0.10％，產(chǎn)率達86.11％。
3.某半風(fēng)化花崗巖長(cháng)石選礦工藝流程
原礦為半風(fēng)化型偉晶花崗巖，經(jīng)洗礦篩分生產(chǎn)建筑用砂后的廢棄廢石。其中K2O和 Na2O 含量為6.61％，Fe2O3 3.75％左右。
采用洗礦分級、磨礦分離、重選、預磁選和高強磁精選分離的加工工藝流程，獲得K2O+Na2O 含量為12.32％，Fe2O30.09％左右的優(yōu)質(zhì)鉀、鈉長(cháng)石精礦。
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