我國長(cháng)石資源豐富，鉀長(cháng)石總儲量約有200億噸，其中黑龍江、新疆、青海、陜西鉀長(cháng)石占已探明儲量的90%。多數為鉀、鈉含量低且與其它礦物共生的劣質(zhì)長(cháng)石礦，其共生礦物主要有石英、云母、霞石、角閃石、金紅石等，其中云母（尤其是黑云母）、含鐵化合物、金紅石和角閃石等是影響長(cháng)石品質(zhì)的主要有害雜質(zhì)。
1、長(cháng)石中雜質(zhì)的賦存特性
長(cháng)石中的雜質(zhì)可分為三類(lèi)：
?。?）具染色影響的元素，主要為鐵和鈦，會(huì )降低長(cháng)石白度；其他元素含量甚少，對白度影響甚微。
?。?）暗色礦物，如黑云母、金紅石、綠泥石等。此類(lèi)礦物在礦石中的含量雖較低，對長(cháng)石精礦品質(zhì)影響卻較大，采用傳統單一的選礦方法很難除去，且除雜成本高。
?。?）與長(cháng)石礦一起沉積的有機碳，有機碳會(huì )使長(cháng)石呈灰黑色。若長(cháng)石應用于高溫燒成產(chǎn)品，則有機碳質(zhì)可被去除，對長(cháng)石影響不大。
通常長(cháng)石礦中鈦和有機碳含量很少，Fe2O3和黑云母是影響長(cháng)石白度的主要因素。長(cháng)石中鐵的賦存狀態(tài)為：
?。?）以褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦的單體或集合體為主，粒徑>0.1mm，呈針狀、球狀、片狀等形態(tài)，零星分布于長(cháng)石礦物中，較易除去。
?。?）以含鐵的脈石礦物存在，如黑云母、黃鐵礦、鈦鐵礦、綠簾石、角閃石等，此類(lèi)脈石礦物也易于除去。
?。?）鐵染形成的氧化鐵以淋漓形式滲透長(cháng)石礦表面，或沿著(zhù)長(cháng)石的解理縫與礦物間的裂隙貫入其中，此類(lèi)鐵染形成的氧化鐵較難去除。
2、長(cháng)石選礦提純技術(shù)發(fā)展現狀
影響長(cháng)石品質(zhì)的雜質(zhì)多種多樣，鐵、鈦等雜質(zhì)會(huì )降低長(cháng)石的白度或燒成白度，鐵含量還影響長(cháng)石制品的介電性能和化學(xué)穩定性。若長(cháng)石中鐵過(guò)高，會(huì )使燒成產(chǎn)品表面出現黑斑；而鈣過(guò)高時(shí)，造成燒成產(chǎn)品表面粗糙或凹凸，影響產(chǎn)品性能。因此，減少深色礦物與鈣的含量，尤其是去除鐵及其氧化物是提升長(cháng)石品質(zhì)的關(guān)鍵。
長(cháng)石的選礦提純方法主要包括磁選、浮選、酸浸工藝及其聯(lián)合流程。
?。?/strong>1）磁選除雜工藝與設備
對長(cháng)石礦中的鐵氧化物、云母及石榴子石等弱磁性礦物，宜采用強磁選進(jìn)行分離，磁選設備的選擇需根據礦石性質(zhì)確定，不同強磁選機的除雜性能對比見(jiàn)下表1。
表1 不同強磁選機的除雜性能對比
針對長(cháng)石礦中弱磁性的褐鐵礦和赤鐵礦等雜質(zhì)，采用立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機除雜，分選后長(cháng)石的鐵含量由0.7%降至0.12%，除鐵率達82.86%，產(chǎn)品達到了長(cháng)石特級品的要求。其銷(xiāo)售價(jià)格由120元/噸提高到380元/噸，具有良好的經(jīng)濟效益。
采用CTN永磁機和立環(huán)高梯度磁選機對遼寧某長(cháng)石礦進(jìn)行一粗一精聯(lián)合流程除鐵，選別后的長(cháng)石精礦其Fe2O3含量由原礦中的0.28%降至小于0.1%，精礦產(chǎn)品可作為玻璃和陶瓷工業(yè)的原料。
長(cháng)石磁選除鐵效果主要受磁場(chǎng)強度和磁選次數的影響，磁場(chǎng)強度越高，磁選次數越多，則礦石含鐵量越少，脈動(dòng)電流也可提高除鐵效果。實(shí)際生產(chǎn)中應結合礦石特性與產(chǎn)品質(zhì)量要求選擇合理的磁選設備、流程和參數。
?。?/strong>2）浮選工藝與藥劑
當長(cháng)石中的含鐵雜質(zhì)為黃鐵礦、云母或以石榴子石、電氣石和角閃石等含鐵堿金屬硅酸鹽礦物形式存在時(shí)，多選用浮選方法來(lái)除雜，浮選脫除長(cháng)石雜質(zhì)的條件分為：
①對硫化礦物，可在礦漿pH為5-6的黃藥類(lèi)捕收劑體系中實(shí)現分離；
②對云母類(lèi)礦物，可在礦漿pH為2.5-3.5的胺類(lèi)捕收劑體系中實(shí)現分離；
③對硅酸鹽類(lèi)礦物，可在礦漿pH為3-4的磺酸鹽類(lèi)捕收劑體系中實(shí)現分離。
弱酸性浮選相對于弱堿性浮選，藥劑用量少，長(cháng)石產(chǎn)量高，浮選效果較優(yōu)。磨礦時(shí)應盡量防止過(guò)磨，因微粒的動(dòng)能不足，與礦粒作用的氣泡不能突破周?chē)乃瘜?，造成目的礦物難浮。
針對湖北某易泥化、云母含量高的長(cháng)石礦，選擇粗磨條件粗粒浮選脫除云母。試驗以硫酸為調整劑，礦漿pH值為3-4，以胺類(lèi)捕收劑浮選云母，產(chǎn)品中Fe2O3含量由0.61%降至0.14%，其質(zhì)量符合玻璃、陶瓷工業(yè)二級原料的標準，為該長(cháng)石礦的開(kāi)發(fā)提供了可行技術(shù)方案。
為防止酸性浮選腐蝕設備、污染環(huán)境，針對河南某鉀長(cháng)石礦，以碳酸鈉和硫酸為pH調整劑，在弱堿性介質(zhì)中以水玻璃為抑制劑、皂化油酸+731（2：1）混合作捕收劑，一粗兩掃反浮選工藝除鐵效果明顯，鉀長(cháng)石精礦中的Fe2O3含量從0.96%降至0.28%，產(chǎn)率達77.88%。
?。?/strong>3）酸浸工藝
酸浸除雜是利用酸類(lèi)有選擇性地溶解長(cháng)石中的含鐵礦物而除鐵的方法，酸浸法是處理長(cháng)石中含極細微嵌晶結構雜質(zhì)的有效手段，常用的酸類(lèi)有氫氟酸、鹽酸、硫酸、硝酸、草酸等。長(cháng)石酸浸工藝的特點(diǎn)是：
?、贌o(wú)機酸對設備與工藝條件的要求較高，成本相對昂貴；
?、谌芙笮鑼U液及時(shí)處理，否則對環(huán)境影響較大；
?、鄯磻瓿珊髸?huì )帶入少量的雜質(zhì)離子可能干擾燒成產(chǎn)品的性能；
?、苡袡C酸可在鍛燒條件下去除，也不會(huì )引入雜質(zhì)離子，相比無(wú)機酸有更好的發(fā)展前景。草酸酸性較強，還原性強于其它無(wú)機酸，且絡(luò )合能力好，為目前溶解鐵氧化物最有效的有機酸，在長(cháng)石除鐵中應用廣泛。
研究表明：草酸對赤鐵礦的溶解較慢，而針鐵礦、纖鐵礦等鐵的氫氧化物卻很易溶解，除鐵率最高可達90%。
通常酸體積分數越大、溫度越高、酸浸時(shí)間越長(cháng)時(shí)，除鐵效果越好。在長(cháng)石粉酸浸除鐵反應的初始階段，鐵礦物的溶解速度極快，反應速率主要由化學(xué)反應控制；隨后的溶解速率稍顯緩慢，反應由擴散作用控制。酸浸后的濾液中含有較多的鐵離子，若用硫酸浸出，濾液中則含有游離態(tài)硫酸根，可從浸取濾液中提取氧化鐵紅、硫酸亞鐵等產(chǎn)品進(jìn)行綜合利用。
?。?/strong>4）聯(lián)合選礦工藝流程
對某些極難選長(cháng)石礦，不僅含鐵量高，且其中部分雜質(zhì)以鐵染形式滲透于長(cháng)石解理縫隙間，單一選別工藝無(wú)法滿(mǎn)足精礦要求時(shí)，宜采用聯(lián)合流程。長(cháng)石不同除雜工藝效果對比見(jiàn)下表2。
表2 長(cháng)石不同除雜工藝效率對比
以四川樂(lè )山鉀長(cháng)石礦為原料，其鐵礦物主要呈單體狀，部分呈細脈狀貫穿于鉀長(cháng)石間，為粗粒鐵礦物單體，微量鐵礦物以滲透形式污染鉀長(cháng)石的表面，除鐵難度大，故采用酸浸-浮選聯(lián)合工藝除鐵。先用硫酸酸浸除去礦石中大部分鐵礦物，酸浸后的產(chǎn)品作為浮選原料，以油酸鈉為捕收劑，浮選分離出少量鐵染化合物，鉀長(cháng)石白度由30.67增加至84.06，白度明顯提高，除鐵效果良好。
以遼寧某鉀長(cháng)石礦為研究對象，采用浮-磁聯(lián)合的方法進(jìn)行分選除雜，用硫酸調節礦漿pH值至3.0，用十二胺捕收云母后，再采用周期式振動(dòng)高梯度磁選機進(jìn)一步除鐵，聯(lián)合除鐵后的長(cháng)石產(chǎn)品Fe2O3含量?jì)H0.14%，符合高檔陶瓷工業(yè)原料的要求。
針對東海某長(cháng)石礦，經(jīng)過(guò)一段擦洗、兩段高梯度磁選、一段浮選的工藝流程，可獲得68.77%的長(cháng)石精礦，Fe2O3含量?jì)H0.10%，滿(mǎn)足玻璃工業(yè)精白長(cháng)石原料的要求。
（5）選礦廢水的循環(huán)利用
長(cháng)石除雜生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生一定量的廢水，廢水中含有大量的選礦藥劑，酸浸廢水如未經(jīng)處理直接排出，會(huì )造成水體污染，破壞土壤結構，甚至威脅農作物的生長(cháng)，危害人體健康。選礦廢水自然澄清或中和改性處理后再回用，不僅能節約用水，減輕對環(huán)境的污染，還可減少選礦藥劑的消耗，間接節省成本。
以碳酸鈉作為助磨劑，鹽酸為pH調整劑，脂肪酸類(lèi)混合捕收劑CSU-HY作為鈦、鐵等雜質(zhì)的捕收劑，采用反浮選工藝對湖南某長(cháng)石礦除雜，經(jīng)過(guò)二段選別作業(yè)，長(cháng)石產(chǎn)率達到71.30%，白度達到51.70，除雜后的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求。選礦廢水回用時(shí)，長(cháng)石產(chǎn)率為71.25%，白度為51.46，回用選礦廢水后的流程長(cháng)石選別指標幾乎不變，表明選礦廢水循環(huán)利用是完全可行的。
采用洗礦-反浮選的工藝流程對某長(cháng)石礦進(jìn)行除雜，精礦白度最高可達58，產(chǎn)率為62%左右。廢水分段處理并回用時(shí)，水和浮選藥劑用量均減少，選礦指標還略有提高。
3、具有發(fā)展前景的選礦提純技術(shù)
?。?/strong>1）還原法
還原法是指在酸性條件下，長(cháng)石中鐵的氧化物與還原劑作用，三價(jià)鐵被還原為二價(jià)鐵，過(guò)濾、洗滌后去除。連二亞硫酸鈉是目前工業(yè)上最常用的還原劑，在連二亞硫酸鈉與氧化鐵反應過(guò)程中添加適量鰲合劑，鰲合官能團與Fe2+離子生成性質(zhì)穩定的水溶性鰲合物，隨濾液排出。還原法除鐵，產(chǎn)品白度穩定，環(huán)境污染小，只是目前固體連二亞硫酸鈉價(jià)格較昂貴，并需注意其易分解和氧化等問(wèn)題。
?。?/strong>2）高溫氯化法
氯氣在700-950℃高溫下能與長(cháng)石中的雜質(zhì)鐵反應生成沸點(diǎn)較低的氯化鐵鹽，以揮發(fā)的形式分離鐵。如果長(cháng)石中含有少量有機碳雜質(zhì)，會(huì )促進(jìn)高溫氯化反應的反應進(jìn)程。
高溫氯化法除鐵效率高、效果好，無(wú)新的雜質(zhì)引入，幾乎不改變原料本身的性質(zhì)，但成本比其它方法高，且氯氣有毒，使用時(shí)應防止污染環(huán)境，此法目前未見(jiàn)于工業(yè)生產(chǎn)。
?。?/strong>3）微生物浸取法
微生物浸取法是利用微生物的代謝產(chǎn)物與鐵雜質(zhì)作用，再用其他方法脫除雜質(zhì)的過(guò)程，是一種清潔、高效的除雜方法
微生物法營(yíng)運成本較低，能源密集度比較小，反應不需要在高溫條件下進(jìn)行，不會(huì )造成環(huán)境污染，符合當今社會(huì )所倡導的環(huán)保、節能、降耗的主題。因微生物的培養周期不同，不同菌種對不同種類(lèi)礦物的除鐵效率也有差異，微生物除雜有待進(jìn)一步優(yōu)化和推進(jìn)。
4、結語(yǔ)
?。?）我國長(cháng)石資源豐富，鉀、鈉含量低，多含有云母類(lèi)、鐵氧化物、金紅石和角閃石等有害雜質(zhì)，且部分雜質(zhì)賦存狀態(tài)復雜，需要結合礦石性質(zhì)和應用要求，合理選擇除雜工藝技術(shù)。
?。?）隨著(zhù)磁選裝備的發(fā)展，磁選除雜工藝較為環(huán)保、易于產(chǎn)業(yè)化，成為除雜首選工藝；對非磁性雜質(zhì)宜采用浮選工藝，并注重選擇合理的浮選藥劑制度和操作參數；而微細?；蜩F染形式的難選雜質(zhì)，宜采用酸浸工藝或聯(lián)合流程處理。
?。?）伴隨長(cháng)石要求的提高和除雜技術(shù)的發(fā)展，還原法、高溫氯化法和微生物浸取法因更經(jīng)濟、高效、環(huán)保將具有較好的發(fā)展前景。
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