（中國礦業(yè)大學(xué)，北京/毛俊，鄭水林，胡志波，張殿潮）1、前言
隨著(zhù)世界經(jīng)濟的發(fā)展，助濾劑和填料行業(yè)對硅藻土的需求量不斷增加，而生產(chǎn)助濾劑和填料所需的原料是Ⅰ級硅藻土(SiO2≥85%，Al2O3≦5%，Fe2O3≦1.5%)，我國硅藻土資源雖然豐富，但是大部分為中、低品位的黏土質(zhì)和含黏土類(lèi)雜質(zhì)的硅藻土礦，可以不經(jīng)提純直接加工成高檔產(chǎn)品的硅藻土資源只占15%左右。
如何將中、低品位的硅藻土提純到Ⅰ級土，變廢為寶，國內外進(jìn)行了很多提純試驗研究。主要分為物理法和化學(xué)法，化學(xué)法主要以酸浸法為主，酸浸法產(chǎn)生的廢酸越來(lái)越難以滿(mǎn)足環(huán)境的要求，而半機械化的重力溝槽沉降法又存在占地面積大，生產(chǎn)效率低的不足；臥式沉降式離心機內產(chǎn)生的高度紊流影響了分選精度和回收率。因此迫切需要開(kāi)發(fā)無(wú)污染、提純效率高的物理提純方法并應用于工業(yè)生產(chǎn)中。
由于硅藻殼的粒度一般小于50µm，黏土礦物顆粒小于2µm，因此利用重力沉降的方法，顆粒沉降速度差異不明顯，而且微細顆粒容易團聚，導致分離效果不明顯，而在離心力場(chǎng)中產(chǎn)生的較高的慣性力能夠增大硅藻和黏土的沉降速度差異，提高分選精度。從國內對離心重力分選技術(shù)的研究來(lái)看，離心分選機廣泛應用在微細金屬礦泥的分選之中并取得了較好的分選效果，然而該技術(shù)在硅藻土提純方面的研究非常少，本文旨在采用層流離心機對臨江中低品位硅藻土進(jìn)行選礦物理提純試驗研究，以探尋硅藻土選礦提純的新方法。
2.原礦性質(zhì)與選礦設備工藝
2.1原礦性質(zhì)
試驗用硅藻土原礦取自臨江市六道溝硅藻土礦山廢棄的中低品位硅藻土礦。比表面積為20.74m2/g，SiO2含量為82.42%，屬于二級硅藻土，主要雜質(zhì)為Al2O3和Fe2O3，含量分別為5.54%和2.23%，燒失量為7.20%，還含有CaO、MgO、K2O、Na2O等雜質(zhì)。硅藻形貌主要以圓盤(pán)狀為主，硅藻直徑集中在20~30μm，原礦中主要粘土雜質(zhì)礦物為白云母、角閃石，碎屑礦物為石英和長(cháng)石。
2.2 選礦設備與工藝
實(shí)驗用分選設備選用臨江萬(wàn)隆實(shí)業(yè)公司生產(chǎn)的YX Φ800×600型離心分選機，其結構示意圖如圖1所示。
圖1 層流離心分選機結構示意圖
其工作原理是料漿通過(guò)進(jìn)料機構進(jìn)入轉股內，在離心力、斜面流膜層間斥力、軸向液流動(dòng)力的共同作用下，粒度較大的硅藻土顆粒做螺旋式運動(dòng)逐漸沉積在轉股內壁，高度分散的粘土顆粒則跟隨上層液流流出轉股，成為尾礦，沉積在轉股內壁上的硅藻精土在高壓水沖洗下脫離轉股內壁，成為精礦排出。
選礦工藝為將硅藻土原礦破碎到50mm以下，均勻給料至擦洗機，同時(shí)加入分散劑擦洗攪拌一定時(shí)間后進(jìn)行篩分，去除粗砂以及碎屑物，根據離心機入料濃度的要求補充相應的水量，以溢流濃度和精礦品位為評價(jià)指標，分別研究入料濃度、離心轉速、給料量、給料時(shí)間等工藝條件對選礦效果的影響。
3.結果與討論
3.1入料濃度
固定離心轉速1000 r/min；給料速度12 L/min；給料時(shí)間為75s；改變離心入料的濃度，離心入料濃度對離心溢流濃度、精礦品位的影響見(jiàn)圖2。
圖2 濃度對溢流濃度、精礦品位的影響
3.2離心轉速
固定離心入料濃度24%；給料速度12 L/min；給料時(shí)間為75s；改變離心轉速，離心轉速對離心溢流濃度、精礦品位的影響見(jiàn)圖3。
圖3 轉速對溢流濃度、精礦品位的影響
3.3 給料速度
固定離心入料濃度24%；離心轉速1000r/min；給料時(shí)間為75s；改變給料速度，給料速度對離心溢流濃度、精礦品位的影響見(jiàn)圖4。
圖4 給料速度對溢流濃度、精礦品位的影響
3.4給料時(shí)間
固定離心入料濃度24%；離心轉速1000r/min；給料速度12 L/min；改變給料時(shí)間，給料時(shí)間對離心溢流濃度、精礦品位的影響見(jiàn)圖5。
圖5 給料時(shí)間對溢流濃度、精礦品位的影響
4.連續性試驗
連續重復性試驗是在條件試驗的基礎上，觀(guān)察層流離心機選礦的穩定性，試驗條件控制為：入料濃度在22%左右，離心轉速1000r/min，給料速度為12L/min，給料時(shí)間為75s，給料時(shí)間間隔6s，沖洗時(shí)間根據掛壁情況確定，其連續試驗結果見(jiàn)下表。
表1 重復性試驗結果
| 編 號 |
樣 品 |
化學(xué)成分(%) |
產(chǎn)率(%) |
| SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
| 1 |
離心入料 |
83.48 |
4.39 |
2.15 |
100.00 |
| 離心溢流 |
69.74 |
7.51 |
3.99 |
21.41 |
| 硅藻精土 |
86.56 |
3.58 |
1.64 |
78.61 |
| 2 |
離心入料 |
83.29 |
4.62 |
2.23 |
100.00 |
| 離心溢流 |
70.02 |
7.57 |
4.06 |
20.94 |
| 硅藻精土 |
86.64 |
3.91 |
1.66 |
79.06 |
| 3 |
離心入料 |
82.57 |
4.61 |
2.17 |
100.00 |
| 離心溢流 |
68.80 |
8.02 |
4.11 |
23.84 |
| 硅藻精土 |
86.56 |
3.88 |
1.74 |
76.16 |
| 平均 |
離心入料 |
83.11 |
4.54 |
2.18 |
100.00 |
| 離心溢流 |
69.52 |
7.70 |
4.05 |
22.06 |
| 硅藻精土 |
86.59 |
3.79 |
1.68 |
77.94 |
從表1可知，層流離心機分選硅藻土較為穩定，最終精礦SiO2含量平均為86.59%，Al2O3含量為3.79%，Fe2O3含量為1.68%，中低品位硅藻土礦的純度得到了顯著(zhù)提高，品位從82.42%提高至86.59%，達到了Ⅰ級硅藻土的要求。
5.結論
（1）離心提純是一種硅藻土分選提純的新方法，能顯著(zhù)提高中低品位硅藻土的純度，層流離心機是一種有效的硅藻土選礦設備。
（2）試驗結果表明，適宜的層流離心機選礦的較優(yōu)試驗參數為：入料濃度為22~26%，離心轉速為800~1000r/min，給料速度為12~14L/min，給料時(shí)間為60~90s。
（3）重復試驗表明，層流離心機選礦指標穩定，重復性好，所得硅藻精礦的SiO2含量達到86%以上，Al2O3和Fe2O3含量分別降到4%和2%以下，達到了Ⅰ級硅藻土的要求。
(桂林非金屬礦加工與應用技術(shù)交流會(huì ),發(fā)表于中國粉體技術(shù)雜志） |
