阜新某膨潤土礦采用原礦晾曬之后經(jīng)HGM三環(huán)中速微粉磨粉機除砂制粉，加入適量工業(yè)堿，多段對輥擠壓鈉化工藝制備鈉基膨潤土。但是由于原礦品位逐漸下降，以及入料品位不穩定等因素，磨粉機出料產(chǎn)品品位不能達到生產(chǎn)要求，產(chǎn)品性質(zhì)不穩定，影響后續改型加工。
本文針對這一問(wèn)題，采用小錐角，多型號小直徑水力旋流器串聯(lián)的工藝對其磨粉之后的產(chǎn)品進(jìn)行濕法提純，該工藝不僅簡(jiǎn)單，設備投資少，生產(chǎn)效率高，能夠達到生產(chǎn)預期要求，并且經(jīng)過(guò)提純之后的產(chǎn)品性質(zhì)穩定，解決了原工藝在鈉化改型之前給料性質(zhì)變化大的問(wèn)題。
1.原礦
1.1元素分析
未經(jīng)粉磨機制粉前，原礦化學(xué)成分見(jiàn)表1
表1基本化學(xué)成分
Tab.1 Basic chemical composition /%
| Sample |
SiO2 |
Al2O3 |
Na2O |
K2O |
CaO |
MgO |
TiO2 |
Fe2O3 |
Others |
| Bent |
69.45 |
14.21 |
1.25 |
0.29 |
2.64 |
2.72 |
0.30 |
3.63 |
5.51 |
分析表1可知，SiO2/Al2O3質(zhì)量比值為4.88與理論值(2.36)差距較大，說(shuō)明該膨潤土中含較多雜質(zhì)。
1.2原礦性能分析
經(jīng)HGM三環(huán)中速微粉磨粉機除砂制粉之后，原礦除砂70%左右，對該粉礦進(jìn)行部分性能測試，結果見(jiàn)表2
表2基本性能參數
Tab.2 Basic performance parameters
| 比表面積/m2·kg-1 |
中位徑
/μm |
D90/μm |
-2μm含量/% |
吸藍量/g/100g |
膠質(zhì)價(jià)/ml/g |
蒙脫石含量/% |
| 1234.15 |
3.72 |
10.36 |
27.97 |
26 |
70 |
58.82 |
從表2可以看出，該膨潤土經(jīng)過(guò)磨粉機磨粉之后，比表面積大，中位徑較小，均有利于后續改型工藝，膠質(zhì)價(jià)70ml/g，證明該土膠體分散性好。但是從蒙脫石含量可以看出，有用成分不能達到生產(chǎn)要求，依然含有大量的雜質(zhì)成分，并且雜質(zhì)經(jīng)過(guò)磨粉機之后，粒度一同變小，含有細粒級雜質(zhì)是導致產(chǎn)品質(zhì)量下降的主要因素，因此，務(wù)必在改型加工之前對該土進(jìn)行提純處理。
2.提純實(shí)驗
2.1實(shí)驗過(guò)程
選前處理：用該膨潤土粉礦原礦70kg，配制15%濃度漿料，在入旋流器前的攪拌桶中浸泡、攪拌2~3h，目的使其充分分散。
實(shí)驗方案：采用旋流器型號為GSD150（150mm）、GSD75（75mm）、GSD50（50mm）、GSD25（25mm）、GSD10（10mm）。五個(gè)旋流器串聯(lián)，進(jìn)行選礦提純實(shí)驗，旋流器分選工藝流程圖見(jiàn)圖1
圖1膨潤土提純工藝流程圖
Fig.1 Process flow diagram of bentonite purification
實(shí)驗過(guò)程：礦漿充分打散混勻之后，由UHB—ZK—Ⅲ型渣漿泵以一定壓力給入150旋流器，150旋流器主要目的是為了脫出礦漿中顆粒較大的雜質(zhì)，該原礦經(jīng)過(guò)磨粉機處理之后，盡管粒度很細，但150直徑旋流器底流仍可見(jiàn)大量雜質(zhì)礦物，因此150直徑底流做尾礦處理，溢流直接進(jìn)入75直徑旋流器前攪拌桶。
75旋流器以同樣型號渣漿泵以一定壓力給料，溢流進(jìn)入50旋流器前攪拌桶，底流1留作分析。
50旋流器入料以XG040602ZF單螺桿泵以一定壓力給入，溢流進(jìn)入下一段25旋流器前攪拌桶，底流2同樣留作分析。
25旋流器入料以同樣型號螺桿泵以一定壓力給入，溢流進(jìn)入下一段10旋流器前攪拌桶，底流3留作分析。
10旋流器以同樣型號螺桿泵以一定壓力給入，溢流、底流均作為產(chǎn)品留樣分析。
分級提純之后的各級底流和溢流分別取樣，測定其粒度組成、比表面積、膠質(zhì)價(jià)及蒙脫石含量。
2.2旋流器分選結果表征
不同給礦壓力及不同直徑旋流器提純產(chǎn)品結果見(jiàn)表3
表3旋流器分選結果
Tab.3 Separation result of hydrocyclones
| 旋流器直徑/mm |
給礦壓力/MPa |
產(chǎn)品 |
比表面積/m2·kg-1 |
中位徑/μm |
D90/μm |
-2μm含量/% |
吸藍量/g/100g |
膠質(zhì)價(jià)/ml/g |
蒙脫石含量/% |
產(chǎn)率/% |
| 原礦 |
— |
— |
1234.15 |
3.72 |
10.36 |
27.97 |
26 |
70 |
58.82 |
— |
| 150-Y |
0.1 |
溢流 |
1318.76 |
3.29 |
7.05 |
34.57 |
29 |
80 |
65.61 |
82.71 |
| 150-D |
底流 |
939.50 |
7.04 |
15.49 |
21.36 |
12 |
41 |
27.15 |
17.29 |
| 75-Y |
0.2 |
溢流 |
1243.47 |
2.95 |
8.73 |
30.94 |
38 |
80 |
85.97 |
88.40 |
| 75-D |
底流 |
751.31 |
6.62 |
22.55 |
16.52 |
26 |
48 |
58.82 |
11.60 |
| 50-Y |
0.4±0.25 |
溢流 |
1272.39 |
2.86 |
7.14 |
33.15 |
39 |
82 |
88.24 |
90.07 |
| 50-D |
底流 |
700.40 |
5.15 |
19.17 |
15.64 |
36 |
66 |
81.45 |
9.93 |
| 25-Y |
0.6±0.25 |
溢流 |
1394.10 |
2.6 |
6.15 |
37.85 |
40 |
90 |
90.5 |
86.90 |
| 25-D |
底流 |
845.65 |
5.01 |
13.38 |
19.55 |
38 |
70 |
85.97 |
13.10 |
| 10-Y |
0.8 |
溢流 |
1607.77 |
2.17 |
4.94 |
45.86 |
42 |
98 |
95.02 |
56.66 |
| 10-D |
底流 |
1037.15 |
3.64 |
8.87 |
26.08 |
38 |
78 |
85.97 |
43.34 |
3.提純實(shí)驗結果及分析
150直徑選利器給礦壓力0.1MPa，維持在此較低壓力條件下主要是因為，該原礦在入旋流器前經(jīng)過(guò)一段磨粉除砂，脫除大部分大顆粒雜質(zhì)，采用較低給礦壓力目的是為了保證進(jìn)入后段分選的漿料產(chǎn)率，從結果來(lái)看，其溢流產(chǎn)率在80%以上，并且蒙脫石含量以及溢流產(chǎn)品比表面積都有明顯提高。
后續不同型號旋流器給礦壓力逐漸提高，不僅是為了滿(mǎn)足設備所要求的工作壓力，其主要目的是為了增加溢流產(chǎn)品中細粒級物料即蒙脫石的含量，從Φ75、Φ50、Φ25等直徑旋流器產(chǎn)品指標可以看出，在保證蒙脫石含量逐漸提高的基礎上，產(chǎn)率均在80%以上，Φ50產(chǎn)率達到90%以上，如果繼續擴大產(chǎn)率，增大旋流器的給礦壓力，首先會(huì )增加設備的工作負荷，其次會(huì )不同程度的降低各產(chǎn)品細粒級含量。
Φ10旋流器底流和溢流產(chǎn)品蒙脫石均達到較高品位，溢流蒙脫石含量達到95%以上，但其產(chǎn)率降低明顯，溢流56.66%，底流43.34%。分析其原因主要可能是Φ10直徑旋流器給礦壓力足夠大，但是給礦濃度較低，雖然保證了溢流產(chǎn)品的高品位，但是干礦產(chǎn)率下降，回收率下降，考慮現場(chǎng)生產(chǎn)要求，可以將Φ10給礦壓力適當降低；另外，由于此實(shí)驗每種型號旋流器均采用單臺設備，如果生產(chǎn)允許，可以考慮調整不同型號配備不同數量設備，并且可以在Φ10旋流器前增加脫水設備，進(jìn)而保證其給礦濃度。
4.結論
（1）采用水力旋流器分級提純膨潤土，解決了阜新某膨潤土礦磨粉機出料蒙脫石品位不高且出料性質(zhì)不穩定的現場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題。
（2）采用水力旋流器分級提純工藝，獲得了性質(zhì)穩定的高、中、低檔系列產(chǎn)品，為膨潤土在不同行業(yè)的應用奠定了基礎。
（3）采用水力旋流器分級提純工藝，滿(mǎn)足了生產(chǎn)要求，并且該工藝簡(jiǎn)單，設備投資少，生產(chǎn)效率高，可應用于現場(chǎng)生產(chǎn)。
作者：任瑞晨，滿(mǎn)東，程強，程明（遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，阜新 123000）
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