界牌低品位泥精制生产试验研究＊

贺阳初

（衡阳界牌瓷业有限责任公司 湖南 衡阳 421000）

1 概述

湖南省界牌陶瓷总厂瓷泥矿大排岭矿区，坐落在湖南衡阳境内，是我国3大陶瓷原料基地之一，已有200多年的开采历史，以出产高品位高岭土——“界牌泥”而闻名，为我国陶瓷产业的发展作出了重要的贡献。由于前期将原矿开采出售，追求原料优质、高产，资源浪费严重，导致优质陶瓷原料日见短缺，而一些低品位、劣质瓷泥无法直接利用。近年来，为了提高该矿精泥质量，合理利用资源，逐步实现原料标准化，我们对本厂界牌大排岭高岭土及邻近矿带进行了精选科研试验，并取得半工业化扩大选矿试验技术指标：精泥产率为47%，精泥含Al2O3约为27%，含Fe2O3＜0.4%。要求生产出的一级泥和三级泥的Al2O3含量分别为：一级泥含Al2O3＞30%，三级泥含Al2O3＞23%，将含Fe2O3降到0.5%以下。

我们公司制定了如下工作目标：

1）立足于陶瓷原料标准化，从原矿开采及加工到化验分析、配料生产、工艺管理建立科学的管理体系，保证产品质量，为提高我国出口陶瓷的档次创造有利条件。

2）改造现有厂房，利用已有设备、设施，建设年处理高岭土原矿3.5万t，精选产品2万t的生产规模的高岭土精泥加工厂。

3）精制高岭土分别达到一级精泥占20%，三级精泥占80%，一级精泥细度为325目，筛余小于0.5%，含水量为24%，三级精泥细度325目，筛余小于1%，含水量为24%。其产品化学成分如下表1所示。

4）有效地解决低品位高岭土的应用，使低品位的高岭土产品达到一级、三级精泥的要求。

表1 精泥化学成分组成（质量%）

2 精制生产试验

2.1 高岭土现状调查

湖南衡阳素有有色金属之乡和非金属之乡的美誉，其中高岭土资源又占有十分重要的位置，高岭土保有储量在2 000万t以上，主要分布在衡阳、衡山、耒阳、常宁等地，尤以“界牌泥”而闻名全国。

2.1.1 界牌瓷厂大排岭高岭土矿资源现状

大排岭高岭土矿区，因其赋产优质高岭土而闻名全国，是我国3大陶瓷原料供应基地之一，也是界牌瓷厂下属矿山企业。

本矿区1982年经湖南省地质勘探417队勘探提交《湖南省衡阳县大牌岭高岭土矿区最终储量报告》，经湖南省储委批准的B＋C＋D级储量为295.6万t。到目前为止，本矿区已累计开采200多万t优质高岭土（平均Al2O3：21%、Fe2O3：0.41%），目前该优质高岭土（B＋C级）可采量已不足50万t，储量不足，而本矿顶、底板劣质高岭土却蕴藏量丰富，但由于品位低（Al2O3为14%～17%、Fe2O3为0.5%～1.2%），无法直接供应厂商，因此尚未得到开发利用，此类高岭土尚有200余万t，据统计，该矿区就有250余万t低品位及污染高岭土有待开发利用。低品位高岭土深加工储量前景广阔，对此部分进行深加工在资源保护方面意义重大，为充分开发低品位高岭土的应用技术，提升矿石品质和附加值，对低品位高岭土在技术上进行深层次的评价，总结一套行之有效的开发利用方案，是本次要完成的任务之一。2.1.2 马迹－界牌－国庆 高岭土矿带概况

衡山－衡阳县马迹－界牌－国庆高岭土矿带由衡山县的望峰、东湖、马迹、温家坳、坪田秋、大鹅山，衡阳县的界牌大排岭、国庆、江柏堰等一系列矿床组成，矿带长40多km。矿带内年产高岭土40余万t，年产钠长石矿80余万t。矿物主要用于日用陶瓷、建筑陶瓷、化工、造纸、橡胶、玻璃等坯料、填料及釉料，用途十分广泛。

矿带内的高岭土矿石品位Al2O3为20.1%～24.33%，SiO2为61.77%～69.24%，矿石品质较好，耐火度高，保有储量在550万t左右，另外尚有可通过精深加工，开发利用的低品位高岭土1 000万t以上。

2.1.3 常宁、耒阳高岭土矿现状

常宁、耒阳高岭土矿分布广泛，含铝量高，Al2O3含量在30%左右，砂性重，以片状结构为主，主要用于涂布级造纸原料。

2.1.4 高岭土区域调查

对衡山－衡阳县东湖－马迹－界牌－国庆矿带内高岭土资源的矿业分布进行了一次较为全面的调查。对矿带内高岭土取样，通过物理、化学分析，建立区域高岭土技术数据库，用于指导高岭土精加工配方。

通过近2个月的时间，走访了衡山－衡阳县马迹－界牌－国庆高岭土矿带大小矿点60余座，在36座年产5 000t以上矿山取样220余个，有效综合样品89个，并通过对样品归纳、分类、化验、分析，建成样品展示柜，取得了大量、详实的重要资料，用于指导生产实践。通过调查我们发现：在衡山－衡阳县东湖－马迹－界牌－国庆矿带内，衡阳地区以产高岭土为主，且绝大部分矿山产高岭土，以大排岭矿储量最大，质量最优；衡山地区矿产以产钠长石为主，高岭土为辅。高岭土矿取样情况见表2。

表2 高岭土矿取样记录

表3 水洗高岭土原矿工业化试验数据

2.2 实验结果成分分析

通过对矿带内高岭土可进行分析，高岭土原矿中主要成分Al2O3的含量为14.58%～34.10%，平均含量为22.24%。本矿带内优质高岭土储存在衡山县岭坡分盐矿点、马迹狮山矿（储量不大）、大排岭矿区（储量较大），均为白色块状，含铁量低，可塑性较好，水洗率高，烧成白度为87～93，耐火度大于1 350℃，烧失在8%以上，是优质的陶瓷釉料、坯料及化工原料；Fe2O3的含量为0.06%～11.34%，剔除最高含量11.34%，平均含量为0.62%，主要以针铁矿（又称赤褐铁矿）、硅酸铁形式存在，本区大部分高岭土含铁量较高，影响了矿石的品质，且大部分为弱磁性矿物铁或非磁性铁，较难用常规除铁法除去，水洗后除铁效果不佳；Na2O＋K2O的含量在0.09%～7.40%，平均含量为1.37%；SiO2含量在50.23%～74.30%，平均含量为61.98%，大部分以石英颗粒状存在于矿物中，导致矿物出矿率低，出矿率为20%～50%，影响了出矿率的提高。

通过对本矿区钠长石矿的分析，钠长石矿中主要成分Na2O的含量为4.00%～11.20% 以马迹先锋瓷钠矿品位最好，马迹狮山冠亿钠长石矿储量最大。钠长石矿大部分以较高硬度的白色－浅黄色块状为主，少部分以浅灰－浅白－浅黄色粉状或颗粒形态存在，耐火度在900～1 200℃，是较好的化工填料及建筑材料、原料。所采样品物理化学参数测定汇总见表3。

通过对本矿区高岭土及钠长石矿调查发现有如下特点：①大型矿点少，以小型矿居多；②探明储量的矿点不多，边采边探的矿点较多；③矿点分布零散，如果进行统一规划，规范开采，未来开发的潜力较大；④高岭土矿底板钠长石发育普遍，钠长石储量前景较好。

3 工业生产试验情况

3.1 高岭土矿技术参数测试

通过对各矿点高岭土的调查及工业试验得出的技术参数见表4。

表4 水洗高岭土配方所用原矿外观状况表

从表4我们可以看出，矿体主要由高岭土、云母、石英组成，各矿点的高岭土外观品质差别较大，以白色块状的高岭土白度最高，原矿的最高白度为93，而大排岭的黑筋泥白度最差，仅为58。绝大部分高岭土耐火度高于1 400℃。

通过对各矿点高岭土的外观状态、煅烧状况及资源储量情况，我们有针对性地对入选矿点的高岭土进行了 分析化验，其结果见表5

表5 入选高岭土原矿化验结果（质量%）

从表5中我们可以看出，入选的原矿主要矿物成分平均品位：Al2O3为20.51%，Fe2O3为0.52%，SiO2为70.54%。

通过对原矿的化验比对，对所化验原矿进行重新取样，每种样品取原矿4t，在淘洗泥加工厂进行了工业化试验，得到水洗高岭土原矿工业化试验技术参数∶Al2O3（有益成分）为31.16%，较原矿的20.51%提高51.92%；Fe2O3（有害成分）为0.59%较原矿的0.52%提高15.38%；水洗率为42.56%，平均白度为76.66，详细数据见表6。

表6 水洗高岭土产品工业化试验数据（质量%）

续表6

3.2 配方设计

1）配方设计原则。立足于界牌大排岭矿点，采用多矿点供应，整合各种低品位高岭土资源，保证淘洗泥加工厂的正常生产的资源供应。

2）精泥品级要求。要求水洗泥必须有较高的白度、耐火度，满足高档瓷生产要求。水洗泥标准参数见表7。

表7 水洗泥标准参数

3）根据矿点调查状况，测试出矿料的实际品位。

4）本着对整合资源，充分利用大牌岭低品位高岭土矿产资源的原则（大排岭低品位高岭土年利用在19 000t以上），使高岭土精泥加工厂有长期稳定矿源，使其年产精泥达2万t。

表8 高档精泥配方

5）水洗出来的精泥必须有较高的可塑性和干燥强度，并且满足陶瓷注浆成形的要求。

6）根据不同用户对不同档次产品的不同要求，我们设计了3个档次，8个级别的配方，每批次只生产一个档次的品种，减少工艺流程的复杂性。通过生产试验，取得了高档一级精泥配方3个，中档二级精泥配方3个，三级泥配方2个，具体配方情况见表8、表9、表10。

表9 中档精泥配方

表10 低档精泥配方

3.3 水洗泥工艺技术

水洗高岭土工艺流程如图1所示，大工业化生产水洗高岭土产品质量见表11。3.4 存在的问题

1）尾矿可再利用，但暂时还未找到合理可行且经济技术合算的利用方法。

2）通过我们反复改进生产工艺流程，从刮板机刮出来的尾砂中还存在的－50μ的高岭土从15%减少到10%左右，但仍造成了部分高岭土的浪费。

3）原矿中大块、硬块高岭土虽经破碎与辊压，但是因为矿料中石英颗粒含量高，造成捣浆机叶消耗大，平均每捣浆200t原矿就需换叶片一次，消耗成本300元，相当于每吨精泥多消耗3～4元。

4）因衡山－衡阳的东湖－马迹－界牌－国庆矿带的原矿一般Fe2O3、Ti2O含量比较高，为了要提高产出品的品位，加工中除铁、钛是一道关键工序。Fe2O3为矿物态弱磁性铁，高效除铁器对其除铁效果难以令人满意，目前还没有找到经济、合理、行之有效的除铁、钛方法。因而，含铁、钛较多的原矿还无法经过水洗的方法使其品位提高到更高的档次，以充分利用资源，这将是下一步需要 解决的重点。

图1 水洗高岭土工艺流程图

表11 大工业化生产水洗泥产品质量状况表

通过生产试验，得到一级精泥配方3个，中、低挡产品方案5个，其主要技术指标（平均值）见表12。

表12 配方主要技术指标（平均值）

4 结语

在充分发挥大排岭高岭土矿储量大，质量稳定的特点和衡山－衡阳东湖－马迹－界牌－国庆矿带高岭土资源各具特性的特点，通过对原料的多样化配方，得到3种档次原料和8个品种的精制高岭土。其中一级精泥平均Al2O3含量为30.68%，Fe2O3含量为0.21%，二级精泥平均Al2O3含量为30.48%，Fe2O3含量为0.51%，其品质优于半工业化试验及扩大选矿试验产品的三级精泥指标，且产品产出率为41%以上，其指标远高于本次任务要求的一级精泥占20%的指标要求，产品烧成白度达77以上，完全能满足日用陶瓷生产要求。

通过资源整合与生产试验，上述试验方案完全可适用于淘洗泥厂的工艺条件，满足了年产2万t精泥的生产要求，并可大力推广应用。