川西某地花岗岩中白云母的选矿试验研究

隆 海，黄 阳，王凡非，冯启明，王维清

【采选技术】

川西某地花岗岩中白云母的选矿试验研究

隆 海，黄 阳，王凡非，冯启明，王维清

（西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室，四川 绵阳 621010）

川西某地花岗岩中白云母的品位高达45.74%，含铁量低，具有工业开发价值。试验采用多次破碎筛分及浮选工艺分别分选出6种不同粒径的品位＞98%的白云母精矿，总回收率达到82.17%。此工艺具有无污染、回收率高等特点，是分选此种花岗岩中白云母的有效方法。

花岗岩；云母；筛分；浮选

云母属于铝硅酸盐矿物，是分布最广的造岩矿物之一。根据含有金属离子的不同，云母可分为白云母、黑云母、金云母、铁锂云母等，其中白云母[K(A12Si3O10)(OH)2]因具有优良的电绝缘性、耐热性、耐水性、耐化学腐蚀性、高弹性和剥离性，是电子、建筑、塑料、染料、橡胶、造纸等领域的重要原材料[1]。我国是一个白云母矿产资源储量丰富的国家，储量仅次于印度和俄罗斯，居世界第三位，具有明显的资源优势[2]。截止2009年底，全国已查明183个矿区(点)，主要有新疆阿尔泰地区，在长300km、宽30km范围内，已发现10万条白云母矿脉，储量占全国的60%；其次是四川丹巴地区，储量占全国的18%；居第三位的是内蒙古土贵乌拉地区[2-3]。但是，随着这些地区优质白云母的开采枯竭，碎云母以及贫难选矿比例不断增大，研究和开发白云母选矿技术显得越来越迫切和必要。基于此，本文通过研究四川西部某典型花岗岩中白云母分选工艺，期望提高云母的资源回收率，为该地云母选矿提供实践经验。

1 试验部分

1.1 矿石性质

原矿XRD分析可知，其中主要矿物为石英、白云母和斜长石。原矿多元素分析结果(%)为：SiO269.9、K2O 4.97、Na2O 2.16、Fe2O30.37、Al2O322.43、Rb2O 0.08、其他 0.22。经鉴定分析获知，该矿石中白云母含量高达45.74%，极具回收利用价值。原矿显微镜照片见图1。

图1 原矿岩石薄片显微镜照片

由图1可知，矿石具有中—粗粒粒状、鳞片状变晶结构，石英(Qtz)颗粒结晶较好，粒度在1.8～6mm，部分颗粒具明显变形，具波状消光；斜长石(Pl)带灰色调，多呈自形—半自形柱状，可见聚片双晶，多嵌布在石英颗粒之间；白云母(Ms)呈无色，闪突起明显，干涉色鲜艳，整体晶形较好，解理发育，多呈片状，部分稍细小呈条状分布，多嵌布在长石、石英颗粒之间，易于解离。

1.2 药剂及设备

盐酸、硫酸、十二胺，均为分析纯。PE-150× 250A型颚式破碎机、XPS-Φ250×150型对辊机、XMB-Φ200×240型棒磨机、500mL XFD型浮选机、振动条筛，振动方孔筛等。

1.3 试验流程

云母晶体的明显特征是呈片状，与伴生矿物石英和长石晶体形貌上存在较大的差别。在破碎磨矿过程中，由于存在明显的选择性粉碎，因此云母矿物碎磨后仍呈片状，而其他矿物碎磨后主要呈不规则粒状。借助破碎产物形状的不同，能够实现云母矿物与其他矿物的机械分选[4]。此外，由于片状的云母在筛分过程中与其他矿物不规则颗粒的运动特性不同，片状云母易于穿过窄缝，而其他矿物颗粒则难于通过窄缝，故条筛可粗选大粒径片云母。由此，试验确定机械筛分大粒径云母片，浮选回收细粒级云母粉。

图2 云母矿筛分粗选工艺流程

2 试验结果

2.1 筛分粗选

原矿经鄂式破碎后直接筛分的工艺流程图如图2所示。当原矿经4次不同筛子筛分后，得到三种云母粗精矿和两种中矿，其品位、产率见表1。原矿经2.36mm方孔筛可将59.06%的细粒径矿物分离，能减小后续筛分作业的压力，但云母品位为45.66%，说明细粒级云母未得到富集，需要处理再选。经条筛预处理的云母粗精矿的品位均已达到60%以上，且粒径越大，品位越高，这说明粗粒级云母易分离富集。中矿II粒径较大，但云母品位仅有19.38%，通过镜下观察得知其中云母与脉石矿物未得到有效解离，需经破碎再选可将其中云母富集。

2.2 对辊—筛选

利用云母具有选择性破碎的特点，按照图3流程将粗精矿和中矿II分别经对辊破碎再过2.36mm方孔筛筛选，结果如表2所示。

表1 云母矿振动筛分结果

图3 云母矿对辊—筛分工艺流程

表2 云母矿对辊—筛分试验结果

从表2可知，粗精矿经再破后，可筛分得到品位＞99%的云母精矿。入选矿粒径越大，筛分得到的云母精矿回收率越大。利用振动条筛的形状筛分机制可有效提高大片云母的回收率，但由于粒级变细后条筛细堵塞及分选效率较低等原因，本试验在后续筛分中均未再使用条筛[5]。中矿Ⅱ的筛分结果表明，经简单对辊再筛分工艺仍可从中分选出品质较佳的云母，且其所得尾矿云母品位为6.85%，回收率占原矿的2.86%，考虑再磨再选的成本和回收效益等综合因素，故将该部分抛尾，能丢弃17.78%的尾矿。

2.3 棒磨—筛选

棒磨磨矿时各棒条之间呈线接触，它具有破碎大块而保护细粒和层片物料的特性，故试验选择棒磨物料以解离其中的细粒云母[6]。考虑2.1中的中矿Ⅰ和2.2中所有粗精矿的再选尾矿均为2.36mm方孔筛的筛下产物，为减化作业流程，试验将其混合均匀后棒磨再选。棒磨—再筛选试验主要影响因素有筛分粒径的选择、棒磨时间、棒磨矿浆浓度，因此试验按照图4所示研究了三者对筛选云母的影响，以获得最佳试验条件。

图4 云母矿棒磨—筛分工艺流程

称取混合均匀后的矿样500g，在矿浆浓度为50%，棒磨时间为1min的条件下，将棒磨得到的矿样经0.417、0.246、0.175mm方孔筛筛分，可得如表3所示试验结果。+0.417mm的筛上产物云母含量为94%，产率可达20.36%，这是由于云母独特的晶体结构使其具有一组极完全的底面解理，且具有较好的弹性和润滑性，而脉石矿物石英、长石具有脆性，容易在棒磨过程中粉碎和泥化，在一定的磨矿时间下，保留了片状云母而使脉石矿物细碎和泥化，从而具有筛选的可选性。+0.417mm筛上云母中仍含有少量脉石矿物，这是由于其中磨矿时间不够，使得云母与脉石未得到充分解离。

表3 不同粒径的云母品位

分别称取4份混合均匀后的矿样500g，在矿浆浓度为50%的条件下，棒磨0.5、1.0、1.5、2.0min，再用0.417mm的方孔筛进行筛选，由此确定最佳磨矿时间，试验结果如表4所示。从结果可见，当磨矿时间不够充分时，云母与脉石矿物未解离，难以筛选出品位较高的云母精矿；尽管棒磨时间2min时，云母精矿的品位达到99.75%，但是云母回收率降低至27.64%；棒磨1.5min时，云母品位达到98.74%，回收率达到41.32%，故综合考虑选择棒磨1.5min为宜。

表4 棒磨时间试验结果

分别称取4份混合均匀后的矿样500g，按照矿浆浓度30%、40%、50%、60%，各棒磨1.5min，再用0.417mm的方孔筛进行筛选，由此确定最佳磨矿浓度，结果如表5所示。从中可知，随着磨矿浓度的增大，筛选出的云母品位也有较大影响。当磨矿浓度为30%时，筛选得到的云母精矿仅为91.54%，增加到60%时，筛选云母精矿品位最高，达到99.58%，但是回收率降至39.46%。综合考虑磨矿成本与云母回收率，试验选择棒磨条件为矿浆浓度50%，磨矿1.5 min。

表5 磨矿浓度的试验结果

图5 云母矿浮选工艺流程

2.4 浮选

云母浮选有酸性矿浆阳离子浮选法和碱性矿浆阴—阳离子混合浮选法[7]。成熟的长石和石英浮选分离工艺均在酸性矿浆溶液实现，酸性矿浆阳离子浮选云母后可直接浮选分离长石和石英，能够减少pH值调整剂的用量，因此本试验选择该酸性矿浆阳离子浮选云母。具体试验步骤为在磨矿浓度50%，时间为1.5min条件下，将0.417mm的方孔筛筛下物料直接浮选云母，流程如图5所示，结果见表6。云母精矿的品位达到99.08%，作业回收率达到97.2%，这说明该云母极易浮选回收。

表6 浮选试验结果

2.5 精矿分析

表7为各云母精矿的结果分析。由表可见，试验的云母精矿品位均＞98%，总回收率达到82.17%。其中，筛选作业回收率达到48.57%，浮选作业回收率达到33.60%。筛分作业精矿中含铁量均低于《我国出口云母粉的质量标准》中规定的0.003%要求[8]，但浮选精矿含铁量达到0.38%，这可能是由于磨矿过程混入细粒级的机械铁引起的，故须增加弱磁选除铁工艺以满足工业原料要求[9]。几种不同粒径的云母精矿可满足市场上对于云母粒度的不同要求。

表7 云母精矿结果分析

3 结语

该地区花岗岩原矿中云母品位高达45.74%，原矿含铁量仅为0.37%，白云母晶形较好，解理发育，易于与石英和长石解离，是极具开发价值的白云母矿。试验采用的多次破碎—筛分工艺可获得云母精矿品位均＞98%，回收率达到48.57%，精矿中铁的含量能够满足工业原料要求；浮选作业云母精矿品位达到99.08%，回收率可达33.60%。几种不同粒径的云母精矿可满足市场上对于云母粒度的不同要求。该工艺具有产品粒度分布窄、无污染、回收率高等特点，是分选花岗岩中白云母的有效方法。

[1]许乐.云母生产消费与国际贸易[J].中国非金属矿工业导刊，2012(1)：56-60.

[2]炘徐文，郭陀珠，李衡，等.云母矿物材料研究现状及前景[J].矿产与地质，2001，15(83)：200-203.

[3]吴照洋.云母资源概况及加工应用现状[J].中国粉体技术，2007 (13)：179-182.

[4]何建璋，王毓华.可可托海矿片状白云母资源的综合回收[J].有色金属，2003，55(1)：99-101.

[5]王凡非，冯启明，王维清.川西某云母花岗伟晶岩综合利用[J].非金属矿，2013，36(4)：26-28.

[6]庞玉荣.河北省碎云母矿的综合利用[J].地质实验室，1994(4)：33-36.

[7]米丽平.从碎云母矿尾矿中回收云母的试验研究[D].唐山：河北理工大学，2005.

[8]非金属矿工业手册编委会.非金属矿工业手册(下册)[M].北京：冶金工业出版社，1991.

[9]纪国平，张迎棋.浅析铁介质磨矿对云母浮选的影响[J].新疆有色金属，2009(1)：46-47.

Research on Muscovite Mineral Processing for Granite in West Sichuan

LONG Hai, HUANG Yang, WANG Fan-fei, FENG Qi-ming, WANG Wei-qing
(Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle, Ministry of Education, Mianyang 621010, China)

Muscovite grade reaches 45.74% in granite in west Sichuan. The iron content of muscovite is low. So the mineral has the value of industrial development. The different particle size muscovite concentrate were separated from granite using multiple broken, screening and flotation process. The obtain muscovite concentrate grade is greater than 98%, the recovery rate reached 82.17%. Therefore, the technological process of this paper is no pollution and high recovery rate. So it is an effective method for separating the granite in west Sichuan

granite; muscovite; screening; flotation

TD973.4

A

1007-9386(2014)06-0028-04

2014-07-24

西南科技大学实验技术研究项目(编号：13syjs-24)。