阜新某膨潤土礦采用原礦晾曬之后經HGM三環中速微粉磨粉機除砂制粉，加入適量工業堿，多段對輥擠壓鈉化工藝制備鈉基膨潤土。但是由于原礦品位逐漸下降，以及入料品位不穩定等因素，磨粉機出料產品品位不能達到生產要求，產品性質不穩定，影響后續改型加工。
本文針對這一問題，采用小錐角，多型號小直徑水力旋流器串聯的工藝對其磨粉之后的產品進行濕法提純，該工藝不僅簡單，設備投資少，生產效率高，能夠達到生產預期要求，并且經過提純之后的產品性質穩定，解決了原工藝在鈉化改型之前給料性質變化大的問題。
1.原礦
1.1元素分析
未經粉磨機制粉前，原礦化學成分見表1
表1基本化學成分
Tab.1 Basic chemical composition /%
| Sample |
SiO2 |
Al2O3 |
Na2O |
K2O |
CaO |
MgO |
TiO2 |
Fe2O3 |
Others |
| Bent |
69.45 |
14.21 |
1.25 |
0.29 |
2.64 |
2.72 |
0.30 |
3.63 |
5.51 |
分析表1可知，SiO2/Al2O3質量比值為4.88與理論值(2.36)差距較大，說明該膨潤土中含較多雜質。
1.2原礦性能分析
經HGM三環中速微粉磨粉機除砂制粉之后，原礦除砂70%左右，對該粉礦進行部分性能測試，結果見表2
表2基本性能參數
Tab.2 Basic performance parameters
| 比表面積/m2·kg-1 |
中位徑
/μm |
D90/μm |
-2μm含量/% |
吸藍量/g/100g |
膠質價/ml/g |
蒙脫石含量/% |
| 1234.15 |
3.72 |
10.36 |
27.97 |
26 |
70 |
58.82 |
從表2可以看出，該膨潤土經過磨粉機磨粉之后，比表面積大，中位徑較小，均有利于后續改型工藝，膠質價70ml/g，證明該土膠體分散性好。但是從蒙脫石含量可以看出，有用成分不能達到生產要求，依然含有大量的雜質成分，并且雜質經過磨粉機之后，粒度一同變小，含有細粒級雜質是導致產品質量下降的主要因素，因此，務必在改型加工之前對該土進行提純處理。
2.提純實驗
2.1實驗過程
選前處理：用該膨潤土粉礦原礦70kg，配制15%濃度漿料，在入旋流器前的攪拌桶中浸泡、攪拌2~3h，目的使其充分分散。
實驗方案：采用旋流器型號為GSD150（150mm）、GSD75（75mm）、GSD50（50mm）、GSD25（25mm）、GSD10（10mm）。五個旋流器串聯，進行選礦提純實驗，旋流器分選工藝流程圖見圖1
圖1膨潤土提純工藝流程圖
Fig.1 Process flow diagram of bentonite purification
實驗過程：礦漿充分打散混勻之后，由UHB—ZK—Ⅲ型渣漿泵以一定壓力給入150旋流器，150旋流器主要目的是為了脫出礦漿中顆粒較大的雜質，該原礦經過磨粉機處理之后，盡管粒度很細，但150直徑旋流器底流仍可見大量雜質礦物，因此150直徑底流做尾礦處理，溢流直接進入75直徑旋流器前攪拌桶。
75旋流器以同樣型號渣漿泵以一定壓力給料，溢流進入50旋流器前攪拌桶，底流1留作分析。
50旋流器入料以XG040602ZF單螺桿泵以一定壓力給入，溢流進入下一段25旋流器前攪拌桶，底流2同樣留作分析。
25旋流器入料以同樣型號螺桿泵以一定壓力給入，溢流進入下一段10旋流器前攪拌桶，底流3留作分析。
10旋流器以同樣型號螺桿泵以一定壓力給入，溢流、底流均作為產品留樣分析。
分級提純之后的各級底流和溢流分別取樣，測定其粒度組成、比表面積、膠質價及蒙脫石含量。
2.2旋流器分選結果表征
不同給礦壓力及不同直徑旋流器提純產品結果見表3
表3旋流器分選結果
Tab.3 Separation result of hydrocyclones
| 旋流器直徑/mm |
給礦壓力/MPa |
產品 |
比表面積/m2·kg-1 |
中位徑/μm |
D90/μm |
-2μm含量/% |
吸藍量/g/100g |
膠質價/ml/g |
蒙脫石含量/% |
產率/% |
| 原礦 |
— |
— |
1234.15 |
3.72 |
10.36 |
27.97 |
26 |
70 |
58.82 |
— |
| 150-Y |
0.1 |
溢流 |
1318.76 |
3.29 |
7.05 |
34.57 |
29 |
80 |
65.61 |
82.71 |
| 150-D |
底流 |
939.50 |
7.04 |
15.49 |
21.36 |
12 |
41 |
27.15 |
17.29 |
| 75-Y |
0.2 |
溢流 |
1243.47 |
2.95 |
8.73 |
30.94 |
38 |
80 |
85.97 |
88.40 |
| 75-D |
底流 |
751.31 |
6.62 |
22.55 |
16.52 |
26 |
48 |
58.82 |
11.60 |
| 50-Y |
0.4±0.25 |
溢流 |
1272.39 |
2.86 |
7.14 |
33.15 |
39 |
82 |
88.24 |
90.07 |
| 50-D |
底流 |
700.40 |
5.15 |
19.17 |
15.64 |
36 |
66 |
81.45 |
9.93 |
| 25-Y |
0.6±0.25 |
溢流 |
1394.10 |
2.6 |
6.15 |
37.85 |
40 |
90 |
90.5 |
86.90 |
| 25-D |
底流 |
845.65 |
5.01 |
13.38 |
19.55 |
38 |
70 |
85.97 |
13.10 |
| 10-Y |
0.8 |
溢流 |
1607.77 |
2.17 |
4.94 |
45.86 |
42 |
98 |
95.02 |
56.66 |
| 10-D |
底流 |
1037.15 |
3.64 |
8.87 |
26.08 |
38 |
78 |
85.97 |
43.34 |
3.提純實驗結果及分析
150直徑選利器給礦壓力0.1MPa，維持在此較低壓力條件下主要是因為，該原礦在入旋流器前經過一段磨粉除砂，脫除大部分大顆粒雜質，采用較低給礦壓力目的是為了保證進入后段分選的漿料產率，從結果來看，其溢流產率在80%以上，并且蒙脫石含量以及溢流產品比表面積都有明顯提高。
后續不同型號旋流器給礦壓力逐漸提高，不僅是為了滿足設備所要求的工作壓力，其主要目的是為了增加溢流產品中細粒級物料即蒙脫石的含量，從Φ75、Φ50、Φ25等直徑旋流器產品指標可以看出，在保證蒙脫石含量逐漸提高的基礎上，產率均在80%以上，Φ50產率達到90%以上，如果繼續擴大產率，增大旋流器的給礦壓力，首先會增加設備的工作負荷，其次會不同程度的降低各產品細粒級含量。
Φ10旋流器底流和溢流產品蒙脫石均達到較高品位，溢流蒙脫石含量達到95%以上，但其產率降低明顯，溢流56.66%，底流43.34%。分析其原因主要可能是Φ10直徑旋流器給礦壓力足夠大，但是給礦濃度較低，雖然保證了溢流產品的高品位，但是干礦產率下降，回收率下降，考慮現場生產要求，可以將Φ10給礦壓力適當降低；另外，由于此實驗每種型號旋流器均采用單臺設備，如果生產允許，可以考慮調整不同型號配備不同數量設備，并且可以在Φ10旋流器前增加脫水設備，進而保證其給礦濃度。
4.結論
（1）采用水力旋流器分級提純膨潤土，解決了阜新某膨潤土礦磨粉機出料蒙脫石品位不高且出料性質不穩定的現場實際問題。
（2）采用水力旋流器分級提純工藝，獲得了性質穩定的高、中、低檔系列產品，為膨潤土在不同行業的應用奠定了基礎。
（3）采用水力旋流器分級提純工藝，滿足了生產要求，并且該工藝簡單，設備投資少，生產效率高，可應用于現場生產。
作者：任瑞晨，滿東，程強，程明（遼寧工程技術大學礦業學院，阜新 123000）
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