CN101885489A - 利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于沙漠风积沙的工业利用方法，具体公开了一种利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，该方法包括前期除铁工艺、中期长石浮选分离工艺和后期除铁工艺，所述前期除铁工艺具体包括以下步骤：首先对沙漠风积沙进行干式磁选分离，将干式磁选分离后的精矿进行重选分离，对重选分离后的精矿进行强力擦洗、分级脱泥，然后进行湿式磁选分离，最后得到除铁精矿用于中期长石浮选分离工艺，中期长石浮选分离工艺后得到的长石矿料再经过后期除铁工艺，制备得到长石粉精矿。本发明的工艺节水降耗、成本低，能够充分利用现有的风积沙资源生产出高品质长石粉精矿。

Description

利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法

技术领域

本发明涉及一种沙漠风积沙的工业利用方法，尤其涉及一种利用沙漠风积沙制备长石粉的方法。

背景技术

近年来，全球沙漠化面积正在以每年6万多平方公里的速度发展扩大，直接威胁到人类的生存环境。据权威资料报道，我国西北地区正以每年2000平方公里的惊人速度向沙漠化推进，每年给我国造成的经济损失达500多亿元，更让人忧心的是，这里的生态环境受到了严重的破坏。

沙漠风积沙被公认为废沙、灾沙、祸沙，很少有人对其进行研究利用。历年来，人类治理沙漠风积沙主要是在沙漠表层植树种草，但由于沙漠中的极端气候环境，植树的存活率低，治沙效果不好。华原风积沙开发有限公司提出了工业化用沙、工业化治沙的新思路，以拓宽沙漠工业化利用的产业途径，并从根本上清除灾害性的风沙源，达到治本之目的。

沙漠风积沙的主要成分为石英和长石，其石英含量一股在30％以上，而长石含量一股在40％以上。沙漠风积沙原矿主要化学成分为SiO₂和Al₂O₃，其SiO₂含量一股可达70％以上，而Al₂O₃含量一股在10％以上；其次是Na₂O、Fe₂O₃和CaO等成分，含量基本都在1％以上，可能还含有少量的MgO和TiO₂。

石英主要用于玻璃、耐火材料、陶瓷、铸造、石油、化工、环保、研磨等行业。粉石英还可用于水泥、玻璃抛光、耐火混泥土、涂料、颜料以及搪瓷中作为填料，在油漆、塑料、橡胶等工业中也可作填料或增充剂。其次，石英所具有的独特物理、化学特性，使其在航空、航天、电子、机械以及当今飞速发展的IT产业中占有举足轻重的地位，特别是其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及独特的光学特性，在许多高科技产品(高纯度金属硅、通讯用光纤等)中发挥着越来越重要。一股地，平板玻璃和浮法玻璃对石英砂原料要求较高(SiO₂≥98％，Al₂O₃≤1.0％，Fe₂O₃≤0.1％)，器皿玻璃(玻璃仪器、瓶罐玻璃)对石英砂原料要求稍低(SiO₂≥90％，Al₂O₃≤4.0％，Fe₂O₃≤0.35％)。

长石由于熔点在1100℃～1300℃之间，化学稳定性好，在与石英及硅酸盐共熔时有助熔作用等特点，常被用于制造玻璃及作陶瓷坯釉的助熔剂，并可降低烧成温度。玻璃行业对长石的要求一股为Fe₂O₃＜0.3％，陶瓷一级产品对长石的要求一股为Fe₂O₃＜0.2％。

由上可见，对比陶瓷行业用长石标准，沙漠风积沙中铝高、硅低、铁高、钛高，如果要充分利用沙漠风积沙资源并对其进行选矿加工，则前提条件是要能够通过合理的降铁、降铝等除杂工艺流程，有效降低沙漠风积沙中的铁、钛及铝的含量，这样才能达到陶瓷行业的基本要求，为工业用长石提供一种新型的矿床资源。

现有技术中用于选矿除铁(钛)的方法有磁选法、重选法、浮选除铁、酸浸除铁、超声波除铁和微生物除铁等等，但单一的选矿除铁方法都存在各自的缺陷和不足。例如酸浸除铁是利用长石(石英)不溶于酸(氢氟酸除外)，含铁的杂质矿物被酸溶解，从而实现除铁的目的；酸浸法常用的酸有硫酸、盐酸、硝酸，但酸耗费用高，环境污染大，随着人们环保意识的增强，其应用范围越来越受到限制。又如超声波除铁主要是依靠媒质传播的高频率(20000赫兹)声波，当超声波在溶液中传导时，产生许多压缩、膨胀区域，形成无数气泡，气泡的形成和破裂(空化现象)，液体内部压强发生突变，从而伴有冲击波(压力可达几千到几万个大气压)，在这种冲击波的作用下，粘附在颗粒表面的含铁矿物从颗粒表面脱落下来进入液相，从而达到除铁的目的，但超声波除铁技术相对复杂，成本较高。微生物除铁是利用黑曲霉菌等微生物对表面铁进行浸除，可以用来浸除颗粒表面的薄膜铁或浸染铁，但除铁效率较低，效果也有待进一步提高。因此，如何结合和优化现有的除铁(钛)方法，并将其有效应用到沙漠风积沙的选矿工艺中，这成为制约沙漠风积沙资源利用的一个先决性条件。

除了上述对沙漠风积沙的除铁(钛)问题，最终还涉及到沙漠风积沙中长石与石英的分选问题，这是能否利用沙漠风积沙中石英矿和长石矿的最终决定性因素。目前国内主要使用浮选分离法对长石和石英进行分离，具体包括氢氟酸法、无氟有酸法和无氟无酸法三种方法。氢氟酸法是以氢氟酸为活化剂，在强酸性(pH＝2～3)下采用胺类阳离子捕收剂。氢氟酸法因其效果好、容易控制、指标稳定而被广泛应用，但氟离子对土地的侵蚀作用及对周围生态环境的破坏作用很大。无氟有酸法是用其它酸来取代氢氟酸，解决氟离子的污染问题。无氟无酸法是在中性或碱性的条件下，通过阴阳离子捕收剂的合理调配，创造一个独特的高浓度矿浆浮选环境，优先浮选杂质矿物，但长石与石英分离效果差异较大。因此，如何选用及优化现有的浮选分离工艺，并与前述除铁(钛)工艺相结合，这便成为最终能否实现沙漠风积沙资源利用的一个决定性因素。

此外，即使经过浮选分离后得到的长石矿，其K₂O、Na₂O的含量仍达5％以上，尤其是Fe₂O₃含量还在0.35％左右，不能直接用于陶瓷行业(一股Fe₂O₃含量小于0.2％)。因此，还需要对浮选分离后的产品作进一步处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种节水降耗、成本低、能够充分利用现有资源的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，该方法包括前期除铁工艺、中期长石浮选分离工艺和后期除铁工艺，所述前期除铁工艺具体包括以下步骤：首先对沙漠风积沙进行干式磁选分离，将干式磁选分离后的精矿进行重选分离，对重选分离后的精矿进行强力擦洗、分级脱泥，然后进行湿式磁选分离，最后得到除铁精矿用于中期长石浮选分离工艺，中期长石浮选分离工艺后得到的长石矿料再经过后期除铁工艺，制备得到长石粉精矿。

上述技术方案的提出是基于对沙漠风积沙严谨的成分分析及矿物组成的基础上。我们对沙漠风积沙原矿进行了光谱定量分析、多元素化学成分分析及铁的化学物相分析，根据分析得到的数据结果，我们发现：

(1)沙漠风积沙原矿中的主要成分为SiO₂和Al₂O₃，二者含量之和达到80％以上；其次是Na₂O、K₂O、Fe和CaO等；

(2)沙漠风积沙原矿中样品Fe₂O₃含量在1％以上，TiO₂含量大约为0.33％；

(3)沙漠风积沙原矿中Fe在不同种类矿物中均有分布，其中呈赤(褐)铁矿产出的Fe占比高达40％左右，而赋存在磁铁矿和钛铁矿中的Fe均在10％左右，其余部分则主要以硅酸盐类矿物的形式存在。

另外，我们利用X射线衍射和扫描电镜对沙漠风积沙原矿进行了矿物组成及含量的分析，研究结果表明，原矿中长石矿和石英矿的总含量接近80％，含铁矿在1％左右。为了利用沙漠风积沙原矿制备出符合工业应用要求的长石粉精矿，首先需要对该原矿进行降铁。

通过我们的分析可知，沙漠风积沙原矿中存在的铁矿物主要有赤铁矿、钛铁矿、磁铁矿及少量褐铁矿等(赋存在这些铁矿物中铁的总含量约为0.7％，其分布比例占到60％以上)，且这些矿物大多以单体粒状的形式存在，基于此，上述本发明的方法中主要包含了一种干式磁选-重选-强力擦洗-湿式磁选相结合的组合式前期除铁方案，通过该技术方案能分离去除原矿中大部分的铁；而存在于硅酸盐、石英中的铁其分布比例约占到35％左右，这部分铁主要以角闪石、辉石、绿泥石等含铁硅酸盐类矿物的形式产出，但它们的磁性和比重通常低于前述的铁矿物，但在重磁选过程中同样会有部分铁进入尾矿中，因此，通过本发明的上述前期除铁工艺能够基本使沙漠风积沙原矿中的铁含量降到所要求的水平，以便于进行后续的长石浮选分离工艺。

在上述技术方案的基础上，中期长石浮选分离工艺可以为常规的浮选分离工艺，例如氢氟酸法浮选分离工艺等，但所述中期长石浮选分离工艺优选包括以下步骤：对所述除铁精矿先进行强力擦洗，然后进行分级脱泥，最后通过无氟有酸浮选工艺分离得到长石矿料。采用该优选的技术方案不仅能够分离出符合要求的石英精矿(使Al₂O₃含量由沙漠风积沙原矿中的15％左右下降到4.0％以下)，同时能够得到本发明的中间产品——长石矿料，石英精矿可另行回收利用，而长石矿料则继续进行后续的后期除铁工艺。更重要的是，采用该优选的中期长石浮选分离工艺可大大减小对环境的污染和对生态的破坏，是一种更加环保、安全的浮选分离工艺。另外，对于没有进行前期除铁工艺的沙漠风积沙原矿而言，由于该原矿表面杂质较多，使其与纯矿物相比表面性质相差较大，会严重影响对长石选矿分离的效果，这种情况下仅进行表面强力擦洗，很难达到产品应用要求的指标，因此为了去除原矿表面杂质，需要先进行磨矿解离，即中期长石浮选分离工艺需要采用棒磨-脱泥分级-磁选-表面擦洗处理-无氟有酸浮选的操作步骤。而本发明优选的中期长石浮选分离工艺正是考虑到与前期除铁工艺相配合，在无氟有酸浮选工艺以前只需增加强力擦洗和分级脱泥两个简单的操作步骤即可满足要求，这主要是因为经过前期除铁后的精矿已经进行了除杂和表面强力擦洗处理，其中长石的可浮性得到了很大提高。这进一步证明，本发明优选的中期长石浮选分离工艺能够与本发明的前期除铁工艺形成优势互补，不仅操作简单、节能降耗，而且分离效果较好。

作为对上述优选的中期长石浮选分离工艺的进一步改进，所述无氟有酸浮选工艺是优选采用硫酸作为活化剂，优选采用椰油胺和石油磺酸钠作为捕收剂，然后经过粗选及多次扫选后得到长石粉精矿。从我们的实验数据来看，扫选一次即可满足产品工业应用的要求，因此从生产效率和成本来看，最优选的作业流程为粗选一次、扫选一次，但如果为了同时获得石英精矿，则可再增加一次扫选的操作。

作为对上述利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法的进一步改进，所述捕收剂中椰油胺与石油磺酸钠的质量比优选为1∶5，所述粗选作业中捕收剂的用量优选为3000g/t～6000g/t，所述扫选作业中捕收剂的用量优选为1000g/t～2000g/t。根据我们捕收剂用量的试验结果，捕收剂用量少时，长石上浮量较少，在达到上述优选的捕收剂用量时，浮选精矿产率较为合适。

上述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法中，所述后期除铁工艺优选包括以下步骤：先对中期长石浮选分离工艺后得到的长石矿料进行磨矿处理，再通过高梯度磁选分离工艺对磨矿后的矿料进行分离，得到长石粉精矿。

在确定出上述优选的后期除铁工艺以前，我们同样做了大量的实验和研究。由于长石产品常被用于制造玻璃的助溶剂，其用于玻璃行业时的粒度一股要求大于0.1mm且0.5mm，而经过中期长石浮选分离后的中间产品长石矿料(以下简称中间长石矿料)的粒度基本都在此范围内。因此，我们是优先考虑的是对该中间长石矿料直接进行除铁，以降低中间长石矿料中Fe₂O₃的含量。与此同时，我们选用了多种除铁设备(稀土永磁辊式干式强磁选机、永磁筒式强磁选机、电磁夹板湿式强磁选机、永磁高梯度强磁选机和螺旋溜槽)对中间长石矿料进行直接除铁。通过对比不同的除铁设备及同一设备的不同操作条件下的除铁效果，我们发现不论采取何种除铁设备，中间长石矿料的Fe₂O₃含量降低程度并不明显，很难控制到0.3％以下。经镜下观察分析，我们认为这主要有两方面的原因：一是铁大都以硅酸盐形式存在，二是中间长石矿料本来已经过磁选和重选除铁处理，粗颗粒嵌布的铁矿物基本已经去除，剩下的铁矿物粒度较细，且呈包裹体嵌布于长石中，因此我们考虑先通过磨矿对中间长石矿料进行解离。

对于磨矿后采用的高梯度磁选分离工艺，这同样是在对比了各种磁选工艺以后提出来的。针对上述磨矿后的细粒级矿料的除铁，我们考虑了电磁平环强磁选机、立环高梯度强磁选机和周期性电磁高梯度强磁选机等作为磁选分离设备的不同磁选分离工艺。而部分磁选机又可细分为电磁型和永磁型，根据分选介质的不同又有棒介质、钢网介质和钢毛介质等不同类型。通过实验研究我们发现，采用电磁平环强磁选机进行除铁，各种磨矿细度的矿料除铁效果都不理想，Fe₂O₃含量仅能降低到0.3％左右。而立环高梯度强磁选机(钢毛介质)时，虽然其磁选精矿中Fe₂O₃含量可以降低到0.25％左右，但离工业应用要求仍有一定距离。而采用周期性电磁高梯度强磁选机时，Fe₂O₃含量最低可降至0.15％左右，这便能满足工业应用要求，但磁选精矿产率较低，磁选精矿产率还有待进一步提高。

作为对上述后期除铁工艺的进一步改进，所述磨矿处理选用设备为瓷球磨矿机，磨矿时间在10min以上；所述高梯度磁选分离工艺则优选是在一电磁高梯度强磁选机中进行，所述高梯度磁选分离过程中，背景磁场强度在10000高斯以上，矿浆流速为0.8cm/s～1.6cm/s，分散剂用量为0～10％(重量)。所述的背景磁场强度、矿浆流速和分散剂用量是我们反复进行对比试验后确定的对长石粉精矿的产率和品位有较大影响的三个要素，通过采用该优选的工艺操作条件，可以在保证Fe₂O₃含量品位的前提下，进一步提高长石粉精矿的产率，提高经济效益。

上述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法中，所述干式磁选分离优选包括前后两次强磁选分选作业，所述强磁选分选时的磁场强度为13000～15000高斯，所述干式磁选分离步骤是在一强磁选机(如稀土永磁辊式干式强磁选机)中进行。根据我们对沙漠风积沙原矿性质的研究结果，沙漠风积沙原矿中含铁矿物种类较多，有强磁性的磁铁矿、中磁性的钛铁矿、弱磁性的赤褐铁矿以及磁性很弱的含铁硅酸盐，因此，当分选磁场强度为2000高斯时，可以除去强磁性的磁铁矿，当分选磁场强度为5000高斯时可以除去强磁性的磁铁矿和中磁性的钛铁矿，对于赤褐铁矿和含铁硅酸盐等弱磁性矿物，必需采用10000特斯拉以上的强磁选设备才能达到较好的分离效果。我们的磁选试验数据也进一步验证了这一结果，当分选磁场强度为2000高斯时，磁选精矿的Fe₂O₃含量降低到1.2％左右，仅降低了0.3％；而当分选磁场强度为5000高斯时，磁选精矿的Fe₂O₃含量降低到0.9％左右。另外，我们对比测试了电磁夹板湿式强磁选机、永磁筒式湿式强磁选机和稀土永磁辊式干式强磁选机，通过比较这三种磁选设备的除铁(钛)效果，我们提出优选采用稀土永磁辊式干式强磁选机先进行干式磁选分离。通过该稀土永磁辊式干式强磁选机一次分选作业，磁选精矿的Fe₂O₃含量可降低到0.6％左右，TiO₂含量则降低到0.12％左右；通过两次次分选作业，Fe₂O₃可降低到0.5％左右，TiO₂含量则降至0.11％。上述有关干式磁选分离步骤的优选操作均是针对沙漠风积沙这种特殊原矿所提出的改进。

上述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法中，所述重选分离步骤优选是在一螺旋选矿机(如螺旋溜槽)中进行。重选是利用矿物颗粒比重大小差异实现轻、重矿物分离的一种选别方法。而根据我们对沙漠风积沙的矿石组分分析，其一股都含有石榴石、角闪石、辉石、金红石、锆石、电气石、独居石和各种铁(钛)等重矿物，因此重选分离是提纯沙漠风积沙原矿的有效方法，其优选的重选设备为螺旋溜槽。我们用螺旋溜槽分别进行了三种不同操作条件的选别试验和一粗一精一扫三次选别流程试验，试验结果表明，原矿采用螺旋溜槽进行分选，其中的铁和钛都得到了较大幅度的降低；试验结果还表明，原矿采用一次螺旋溜槽分选作业，精矿产率应在90％左右为宜。从各种重选分离操作来看，采用一粗一精一扫的作业方式与一次分选流程比较，精选精矿的铁没有明显降低，扫选精矿的铁、钛含量也较高，因此，只要选择适宜的螺旋溜槽操作条件，没有两段分选的必要。当然，根据工业生产经验，可考虑扫选精矿返回再选的工艺流程。

上述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法中，所述强力擦洗优选是指在立式搅拌擦洗机中进行的机械擦洗，所述机械擦洗步骤中：擦洗药剂氢氧化钠的用量为0.1％～0.4％(质量分数)，擦洗转速为500r/min～2000r/min，擦洗时间为30min～60min。沙漠风积沙原矿性质研究表明，石英颗粒有少量铁泥质尘点，长石部分颗粒表面有泥化、铁染和绢云母化，颗粒表面不洁净；其次，通过磁选和重选后的精矿Fe₂O₃含量仍在0.4％以上，尚不能达到工业应用要求指标，因此，本发明在重选分离后采用强力擦洗-分级脱泥步骤就作为补充是十分必要的。擦洗技术包括棒磨擦洗、机械擦洗等，本发明优选采用机械擦洗。影响机械擦洗效果的因素主要是来自擦洗机的结构特点和配置形式，其次还有擦洗时间、擦洗矿浆浓度等。一股来说，机械擦洗的效率随着擦洗浓度的增加而提高，因为增加擦洗浓度可以使颗粒之间的碰撞几率增加，本发明优选的矿浆擦洗浓度在65％左右)。根据我们对沙漠风积沙选矿产品质量的要求，擦洗时间不宜过长，因为时间过长会加大设备磨损和能耗，本发明优选的擦洗时间为30min～60min。虽然有实验表明，擦洗球介质(例如

高铝球)比例越高，擦洗除铁效果越好，但擦洗分级后+150目粒级产品产率呈直线下降趋势；当球重与矿重比例为30％时，+150目粒级产品的铁含量可降到0.23％，但产率仅为60.74％，因此本发明的强力擦洗过程中不建议加球擦洗。

上述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法中，所述分级脱泥优选是在一150目的高频振动筛上完成。

上述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法中，所述湿式磁选分离优选是在湿式电磁强磁选机中进行，所述湿式电磁强磁选机分选的磁场强度控制在11000～14000高斯(可调)。经过本发明的强力擦洗及分级脱泥后，产品可能有新的铁矿物解离，另外生产中可能有二次铁污染，因此分级脱泥后+150目的产品还需要磁选进行质量控制，考虑生产实际情况和生产成本(干燥成本)，本段的磁选优选采用电磁夹板湿式强磁选机或永磁筒式湿式强磁选机等湿式强磁选设备。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明特别针对沙漠风积沙原矿的性质、成分及矿物组成，采用了一种集磁选、重选、擦洗等多种手段的联合除铁工艺流程，相比采用单一一种或两种简单组合的工艺流程，本发明的前期除铁工艺能够使沙漠风积沙原矿中Fe₂O₃和TiO₂含量降到石英产品工业应用要求的标准以下；另外，由于原矿中含水率仅为1％左右，因此本发明先采用干式粗选分离进行除铁、钛，再进行重选分离、强力擦洗、分级脱泥等工艺，这样可减少生产水耗，节约生产成本；原矿中-0.10mm(150目)含量仅为3.83％，根据生产经验，干式磁选尾矿可带走大部分-0.10mm物料，因此重选分离后的精矿中-0.10mm物料极少，不需要直接150目脱泥分级，只需要强力擦洗后再进行150目脱泥分级即可。试验结果还表明，本发明的技术方案在使Fe₂O₃和TiO₂含量大幅度降低之外，Al₂O₃含量也有一定程度的降低，同时SiO₂含量得到一定程度的提高，这对中期长石浮选分离工艺和后期除铁工艺都具有积极的意义。

此外，本发明优选的技术方案还能够有效实现沙漠风积沙原矿中石英与长石的有效分离，石英精矿中Al₂O₃含量可降低到4％以下，最后得到的长石粉精矿产品可直接作为玻璃行业应用，而附属产物石英精矿产品则可直接作为玻璃行业应用，为工业用长石和石英精矿的生产开辟了一种全新的途径。

附图说明

图1为本发明实施例中制备方法的工艺流程图。

图2为本发明实施例中原矿的X射线衍射分析图谱。

图3为本发明实施例中通过富集的重砂产品的X射线衍射分析图谱。

图4为本发明实施例中前期除铁工艺流程图。

图5为本发明实施例中中期长石浮选分离工艺流程图。

图6为本发明实施例中磨矿细度与磨矿时间的关系图。

具体实施方式

实施例

毛乌素沙漠位于内蒙古、陕西和宁夏交汇地区，沙漠分布面积约3万多平方公里，为我国八大沙漠之一。本实施例以毛乌素沙漠风积沙为原料，通过采用如图1所示的本发明的选矿方法制备生产出满足器皿玻璃行业用砂标准的长石粉精矿产品(Fe₂O₃含量≤0.2％)，具体的制备方法及流程如下：

1、原矿矿样分析

本实施例选用的沙漠风积沙原矿矿样呈细砂状，砂粒粒径多在0.5mm以下，较为均匀；肉眼下总体呈土黄色，其中可见少量黑色颗粒。

1.1原矿矿样的化学成分分析

上述原矿矿样的多元素化学成分分析结果如下表1，铁的化学物相分析结果如下表2所示。

表1：原矿矿样的化学成分分析结果(单位：％)

组分	SiO2	Al2O3	K2O	Na2O	CaO	MgO	Fe2O3	TiO2	Ig
										含量	73.95	14.06	3.10	3.36	1.10	0.27	1.49	0.33	0.91

表2：原矿矿样中铁的化学物相分析结果(单位：％)

铁相	赤、褐铁矿中Fe	磁铁矿中Fe	钛铁矿中Fe	硫化物中Fe	碳酸盐中Fe	硅酸盐中Fe	Fe合计
								金属量	0.42	0.13	0.11	0.012	0.018	0.35	1.04
分布率	40.38	12.50	10.58	1.15	1.73	33.66	100.00

由上表1～表2可以看出：(1)本实施例原矿矿样中的主要成分为SiO₂和Al₂O₃，二者含量之和为88.01％；其次是Na₂O、K₂O、Fe和CaO等；(2)本实施例原矿矿样中Fe₂O₃含量为1.49％，TiO₂含量为0.33％；(3)本实施例原矿矿样中铁在不同种类矿物中均有分布，其中呈赤(褐)铁矿产出的铁所占比例高达40.38％，赋存在磁铁矿和钛铁矿中的铁分别占12.50％和10.58％，其余部分则主要以硅酸盐类矿物的形式存在；赋存在赤(褐)铁矿、磁铁矿和钛铁矿中的铁合计分布率为63.46％。

1.2原矿矿样的组成及含量分析

矿样在肉眼下为土黄色细砂状，砂粒大小较为均匀，可见稀少的黑色矿物颗粒。经镜下鉴定、X射线衍射分析和扫描电镜分析综合研究表明，原矿中的主要组成矿物为长石和石英，其次有角闪石、辉石、绢云母、绿泥石和榍石等；铁矿物以赤铁矿居多，次为钛铁矿、磁铁矿和少量褐铁矿。其它副矿物虽然含量很低，但种类繁多，包括绿帘石、石榴石、锆石、金红石、黄铁矿、电气石、独居石和有机质等。原矿矿样中主要矿物的重量含量见下表3，原矿和通过富集的重砂产品的X射线衍射分析图谱分别见图2、图3所示。

表3：原矿矿样中主要矿物的含量分析(单位：％)

矿物	长石	石英	角闪石辉石	榍石	绢云母	绿泥石	赤铁矿褐铁矿	磁铁矿	钛铁矿	金红石	其它
												含量	48.5	31.5	4.2	1.8	7.1	4.6	0.6	0.2	0.2	＜0.1	1.2

由上述分析可见，本实施例中的沙漠风积沙原矿的主要矿物为长石和石英，可以作为制备长石粉精矿的原料，另外原矿中含有的Al₂O₃、Fe₂O₃和TiO₂含量较高，需要对其原矿进行选矿处理。

2、前期除铁工艺

2.1干式磁选分离

首先对上述的沙漠风积沙原矿进行干式磁选分离，干式磁选分离包括前后两次分选作业，干式磁选分离步骤是在一稀土永磁辊式干式强磁选机中进行，该稀土永磁辊式干式强磁选机的磁辊表面的磁场强度为13000高斯，经干式磁选分离后的分选效果如下表4所示。

表4：干式磁选分离的分选效果

由上表4可见，稀土永磁辊式干式强磁选机除铁(钛)效果明显，通过一次分选作业，磁选精矿的Fe₂O₃含量可降低到0.61％左右，TiO₂含量为0.13％；通过两次次分选作业，Fe₂O₃含量可降低到0.55％左右，TiO₂含量为0.11％。这主要是因为一方面设备本身分选磁场强度高，另一方面原矿矿样比较适合开放磁系结构的干式强磁选机。

2.2重选分离

对干式磁选分离后的精矿进行重选分离，重选分离步骤是在一螺旋溜槽(LL610型)中进行。螺旋溜槽是利用沿斜面流动的水流进行选矿的方法，矿浆自上部给入后，在沿槽流动过程中粒群发生分层，进入底层的重矿物颗粒趋向于槽的内缘运动，轻矿物则在快速的回转运动中被甩向外缘，从而实现轻、重矿物的分离。本实施例的重选分离结果见表5。

表5：原矿螺旋溜槽选别操作后的工艺效果

本实施例中重选分离选用的是干式磁选分离步骤中仅经过一次分选后得到的精矿作为后续的步骤的进料；当一次分选后的精矿通过后续步骤仍能制备出符合要求的长石粉精矿的时候，显然选用上述二次分选后的精矿便能制备出品质更好的长石粉精矿。

2.3强力擦洗、分级脱泥

对上述重选分离后的精矿进行强力擦洗、分级脱泥。强力擦洗是指在立式搅拌擦洗机中进行的机械擦洗，擦洗机的转速为2000r/min，擦洗药剂NaOH的用量为0.3％，矿浆擦洗浓度为65％，擦洗时间为30min，擦洗完后采用高频振动筛(150目)进行分级脱泥，分级脱泥后的+150目产品的Fe₂O₃品位由上述的0.43％降低到0.35％。

2.4湿式磁选分离

对上述强力擦洗、分级脱泥后的精矿进行湿式磁选分离，湿式强磁选机的磁场强度为13000高斯(可调)，湿式磁选分离结束后，完成前期除铁工艺过程。经过如图4所示的前期除铁工艺过程后的工艺效果如下表6所示。

表6：前期除铁工艺后的工艺效果

由上表6可见，经过前期除铁工艺以后，最终产品产率为80％左右，Fe₂O₃含量可降至0.3％以下，TiO₂含量可降至0.08％以下。

3、中期长石浮选分离工艺

对上述前期除铁后的得到的精矿产品继续进行如图5所示的中期长石浮选分离。

3.1强力擦洗、分级脱泥

如图5所示，先对前期除铁后的得到的精矿产品进行强力擦洗，擦洗用NaOH的用量为0.1％，表面擦洗30min后，再进行分级脱泥，采用高频振动筛(150目)进行分级脱泥。

3.2无氟有酸法浮选分离

对分级脱泥后的精矿进行无氟有酸法浮选分离，无氟有酸浮选工艺是采用硫酸作为活化剂，采用椰油胺与石油磺酸钠的组合物作为捕收剂，捕收剂中椰油胺与石油磺酸钠的质量比为1∶5，浮选分离过程中经过一次粗选、一次扫选后即可得到中间长石矿料(即图5中的长石矿₁+长石矿₂)，如果要同时回收获取石英精矿，则可再增加一次扫选。粗选作业中捕收剂的用量为6000g/t，扫选作业中捕收剂的用量为2000g/t。无氟有酸法浮选分离工艺的工艺效果如下表7所示。

表7：无氟有酸法浮选分离的工艺结果

由上表7的工艺效果可知：经过一粗两扫三次作业，石英产品的Al₂O₃品位降低到1.65％。最后，得到的石英的化学成分分析如下表8所示。

表8：石英精矿产品的主要化学成分分析(单位：％)

成分	SiO2	Al2O3	Fe2O3	K2O	Na2O	TiO2	CaO	MgO
									石英	95.47	1.65	0.093	0.12	0.23	0.018	0.13	0.026

由上表8的化学成分分析可见，石英精矿产品的化学成分达到了瓶罐玻璃的要求，附属产物石英精矿可以另行回收利用。

4、后期除铁工艺

对上述中期长石浮选分离后得到的中间长石矿料继续进行后期的除铁工艺。

4.1中间长石矿料矿样分析

对上述制得的中间长石矿料进行多元素化学成分分析，其结果见下表9，其中铁的化学物相分析结果见下表10。

表9：中间长石矿料的化学成分分析结果(单位：％)

组分	SiO2	Al2O3	K2O	Na2O	CaO	MgO	Fe2O3	TiO2	Ig
										含量	67.25	18.75	5.08	5.49	1.72	0.15	0.35	0.053	0.71

表10：原矿矿样中铁的化学物相分析结果(单位：％)

铁相	赤、褐铁矿中Fe	磁铁矿中Fe	钛铁矿中Fe	硫化物中Fe	碳酸盐中Fe	硅酸盐中Fe	Fe合计
								金属量	0.082	0.019	0.021	0.008	0.012	0.103	0.245
分布率	33.47	7.76	8.57	3.26	4.90	42.04	100.00

由上表9、表10可以看出：

(1)中间长石矿料的主要成分为SiO₂和Al₂O₃，其含量分别为67.25％和18.75％；其次为Na₂O、K₂O，含量分别为5.49％和5.08％；

(2)中间长石矿料中Fe₂O₃含量为0.35％，TiO₂含量为0.053％；

(3)中间长石矿料中的铁主要以硅酸盐类矿物的形式存在，占42.04％，其次呈赤(褐)铁矿产出的铁所占比例为33.47％，其余部分则赋存在磁铁矿、钛铁矿、硫化物和碳酸盐中，赤(褐)铁矿、磁铁矿和钛铁矿中的铁总含量为0.122％，其分布比例为49.80％。

对上述中间长石矿料的粒度筛析结果表明，其粒级主要分布0.1mm～0.5mm，产率约为98.79％，大于0.5mm和小于0.1mm的分别仅占0.4％和0.81％；铁在各个粒级中的含量有些变化，且粒度越细，铁含量越高。

4.2磨矿处理

对上述步骤3制得的中间长石矿料进行磨矿处理，以便使其中的铁矿物单体解离出来，为除铁提供条件。虽然棒磨机的磨矿效率高于瓷球磨矿机，但棒磨机带来的铁污染高，因此本实施例的磨矿选用瓷球磨矿机(介质为高铝球)进行磨矿处理，其磨矿细度与磨矿时间关系如图6所示，据此磨矿15min后进行后续的高梯度磁选分离。

4.3高梯度磁选分离

本实施例的高梯度磁选分离选用的设备为电磁高梯度强磁选机(长沙矿治研究院研制的型)，在高梯度磁选分离过程中，背景磁场强度控制在12000高斯以上，矿浆流速在两个不同的条件下分别控制在0.8cm/s～1.6cm/s，分散剂(本实施例选用六偏磷酸钠作为分散剂)用量为0～6％，三种不同操作条件下的磁选分离结果如下表11所示：

表11：高梯度磁选分离的工艺结果

操作条件	背景磁场Gs	矿浆流速cm/s	分散剂用量％	产品名称	产率％	品位Fe2O3％	回收率Fe2O3％
								条件1	12000	1.2	0	精矿尾矿给矿	78.5821.42100.00	0.160.980.34	37.4662.54100.00
条件2	12000	1.6	0	精矿尾矿给矿	87.2312.77100.00	0.191.560.36	45.4154.59100.00
								条件3	14000	0.8	6	精矿尾矿给矿	71.5628.44100.00	0.160.900.37	30.9469.06100.00

由上表11可见，上述三种条件下均能制备得到产率在70％以上、且Fe₂O₃品位在0.2％以下的长石粉精矿。

Claims (10)

1.一种利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，该方法包括前期除铁工艺、中期长石浮选分离工艺和后期除铁工艺，所述前期除铁工艺具体包括以下步骤：首先对沙漠风积沙进行干式磁选分离，将干式磁选分离后的精矿进行重选分离，对重选分离后的精矿进行强力擦洗、分级脱泥，然后进行湿式磁选分离，最后得到除铁精矿用于中期长石浮选分离工艺，中期长石浮选分离工艺后得到的长石矿料再经过后期除铁工艺，制备得长石粉精矿。

2.根据权利要求1所述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，其特征在于，所述中期长石浮选分离工艺包括以下步骤：对所述除铁精矿先进行强力擦洗，然后进行分级脱泥，最后通过无氟有酸浮选工艺分离得到长石矿料。

3.根据权利要求2所述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，其特征在于，所述无氟有酸浮选工艺是采用硫酸作为活化剂，采用椰油胺和石油磺酸钠作为捕收剂，然后经过粗选及多次扫选后得到长石矿料。

4.根据权利要求3所述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，其特征在于，所述捕收剂中椰油胺与石油磺酸钠的质量比为1∶5，所述粗选作业中捕收剂的用量为3000g/t～6000g/t，所述扫选作业中捕收剂的用量为1000g/t～2000g/t。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，其特征在于，所述后期除铁工艺包括以下步骤：先对中期长石浮选分离工艺后得到的长石矿料进行磨矿处理，再通过高梯度磁选分离工艺对磨矿后的矿料进行分离，得到长石粉精矿。

6.根据权利要求5所述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，其特征在于，所述磨矿处理选用设备为瓷球磨矿机，磨矿时间在10min以上；所述高梯度磁选分离工艺是在一电磁高梯度强磁选机中进行，所述高梯度磁选分离过程中，背景磁场强度在10000高斯以上，矿浆流速为0.8cm/s～1.6cm/s，分散剂用量为0～10％。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，其特征在于，所述干式磁选分离包括前后两次强磁选分选作业，所述强磁选分选时的磁场强度为13000～15000高斯。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，其特征在于，所述强力擦洗是指在立式搅拌擦洗机中进行的机械擦洗，所述机械擦洗步骤中：擦洗药剂氢氧化钠的用量为0.1％～0.4％，擦洗转速为500r/min～2000r/min，擦洗时间为30min～60min。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，其特征在于，所述重选分离步骤是在一螺旋选矿机中进行；所述分级脱泥是在高频振动筛上完成。

10.根据权利要求1～4中任一项所述的利用沙漠风积沙选矿制备长石粉精矿的方法，其特征在于，所述湿式磁选分离是在湿式电磁强磁选机中进行，所述湿式电磁强磁选机分选最高磁场强度范围为11000～14000高斯。

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