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低品位长石提纯与应用概况 孙成林1 一，连钦明2 1 ．北京矿冶研究总院1 0 0 0 3 7 ，2 ．龙岩亿丰粉碎机械有限公司3 6 4 0 0 1 摘要长石矿是陶瓷工业及玻璃工业的重要原料，本文简述了近年国内外对低品位长石矿的选矿提纯方案及对利用低品住 长石矿的一些意见． 关键词长石；长石选矿；长石应用 ． 1前言 国民经济的快速发展，需要大量的矿物原料与材料的供应，目前由于市场的开拓，对陶瓷原料及其制成 品尤与渴求，本文仅对陶瓷原料长石矿物的提纯与应用，谈些个人意见，以供参考。 2 陶瓷的发展史 陶瓷在人类文明的发展史上，在中国人民与世界人民的友好交往史上都有着重要的地位。人类最早利用 高岭是用它来作陶瓷原料，而且至今犹然。河南新郑裴李岗和河北武安磁山出土的陶器，制于公元前五六 千年的新石器时代，是中国已知的最古陶器；浙江上虞出土的瓷器制于公元l 世纪的东汉，是中国己知的最 古瓷器，比欧洲早1 0 0 0 多年。在英语中“中国 C h i n a ”一词乃由“陶瓷 C h i n a ”一词转化而来，而作为 陶瓷主要原料的“高岭士 k a o l i n ”和组成高岭士的主要矿物“高岭石 k a o l i n i t e ”又都是以中国瓷都景德镇 古老的现已采空废弃的陶瓷原料产地高岭村来命名的。唐代诗人陆龟蒙曾作诗讴歌越窑瓷器“九球风露越窑 开，夺得千峰翠色来，好向中宵盛沆瀣，共嵇中散斗遗杯。”形象生动地描绘了中国古代高岭士制瓷．[ 艺的水 平。对高岭士类矿产，宋代蒋祁著的陶记 公元1 2 1 4 ．1 2 3 4 针对景德镇最早使用的一种高岭十矿瓷 石矿 即细粒酸性脉岩风化型高岭土矿床 曾指出“进坑石泥，制之精巧、湖坑、岭背、界田之所产已为次 矣”。明代王士性著有广志绎卷四记有浮梁景德镇，雄村十里，皆火山焰发，故其下当有陶焰殖之“， 陶瓷即高岭土。明代宋应星著的天工开物中记有若夫中华四裔，驰名猎取者，皆饶郡浮梁景德镇之所 产也。此镇从古及今为烧器地，然不产白土，土出资源、祁门两山。一名高粱山，出粳米土，其性坚硬，一 名开化山，出糯米土，其性松软，两土和合，瓷器方成”。这是对高岭土矿的产地、矿石质量及工艺特性的最 早记述。而高岭土着一术语的渊源。清代刘锦藻所著清朝续文献通考第三百九十卷有着确切的记录“陶 土之种类极多，最纯粹者，西人称为高岭土。高岭本华语，以出于江西饶州府之高岭山故名。瓷器始出中国， 在欧洲，则英国为瓷业先进。1 7 5 5 年以前，英国所用之高岭土乃中国及日本输入【lJ 。 3 矿物原料及特性。】 长石是地球上分布最广的造岩矿物之一，约占地壳中矿物组成的6 0 ％，它是架状硅酸盐结构，由于四面 体中的S 4 被A 1 ”代替，出现多余的负电荷，需要有阳离子N a 、C a 、K 、B a 2 加入进行补偿，形成铝石丰酸 盐。所以长石的化学成分为不含水的碱金属与碱土金属的铝硅酸盐。表1 是按化学成分分类的长石族矿物的 主要性质。 表l三种长石的理论化学组成单位％ 长石 s i c h A 1z 0 3 K z ON a 2 0 C a O 钾长石 6 4 ．71 841 6 9 钠长石 6 871 9 ．5I I8 钙长石 4 3 ．23 6 ．72 0l 表2 玻璃与陶瓷工业对长石的主要化学成分要求单位％ 工业 长石品种S i 0 2 A 1 2 0 JF e 2 0 3K 2 0N a 2 0K 2 0 N a 2 0M g O C a O 钾长石 1 8 1 0 1 0 玻璃 钠长石6 3 ～7 01 6 ～2 0 9 l 1 7 o ．2 8‘4 l l 8“ l l 2 广S 1 0 2 4 H E - ◆S i F 4 2 H 2 0 芝lS i F 4 2 H F ◆H 2 S i F 6 一 2 K 十 H z s i F ；◆K 2 S i v 自 l2 N a H 2 S i F - ．N a 2 S i l } 广S i 0 2 4 H F ◆S i F 4 2 H 2 0 ；ts i F 4 2 H F _ H z S i F 6 以提高产品中碱的含量3 可以回收更均匀的产品等。 由于以四溴乙烷 T B E 为首的真重液应用于工业上对于像长石和石英一类的比重差异小的矿物进行分 离，也可以应用重力选矿，已成为与可能。已知长石和石英分离的最合适的分离比重为2 ．6 3 2 ，如把这个分离 比重稍微降低到2 ．5 8 0 ，可能回收由钾长石组成的精矿。 4 ．2 长石与石英浮选分离的原则流程 由于长石的浮选提纯回收往往与石英的分离分不开，因而，在此，我们在此不能不回顾石英与长打分离 的原则流程。 l 销式破碎税f l 双 联辑 { ； l 1 ．1 毫米10 ．2 j 1 0 ．2 - - r 毫米j l 滚式酸群秽选 矿 仓 一▲ l 酸选笤 米 图l长石的四溴乙烷重介质选矿厂流程图 原矿 V 云母浮选 厂] 云母铁浮选 广] 含铁矿物长石浮选 广] 长石石英 原矿 V 铁浮选 广] 含铁矿物长石浮选 厂] 长石石英 长石 流程3 原矿 V 厂] 长石石英 流程5 原矿 V 厂] 含铁矿物云母浮选 厂] 鹂罔 石英长石 原矿 V 铁浮选 厂] 含铁矿物长石浮选 厂] 鲡陋 石英尾矿 流程4 原矿 V 铁浮选 广] 铁矿物石英长石浮选 厂] 石英浮选尾矿 厂_ ] 长石石英 流程6 图2 长石与石英分离的浮选原则流程 流程l 先浮云母，再浮含铁矿物。先用硫酸调整矿浆P H 到3 ～4 ，用胺类捕收剂浮选云母，然后用盐酸 调整矿浆P H 到4 - - - ．5 ，以磺化石油作捕收剂浮选含铁矿物。最后用氟氢酸调整P H 到2 ～3 ，用胺作捕收剂， 浮选长石。石英以尾矿形式产出。 流程2 浮含铁矿物、浮云母、浮长自的顺序进行。流程1 使用的捕收剂是胺一磺化石油一胺，流程2 使用的捕收剂是磺化石油一胺一胺。 流程3 先浮含铁矿物后浮长石，尾矿为石英精矿。它适用于云母含量少的石英砂。 流程4 石英砂中含长石较多时，将矿浆的P H 调整到7 ～8 ，用脂肪酸作捕收剂，浮选含铁矿物后，加氟 氢酸和胺浮选长唇，最后在矿浆P H 为7 ～8 时，用胺作捕收剂浮选石英。 流程5 用胺作捕收剂，混合浮选石英和长石，混合精矿分离时加氟氢酸和胺浮选长石，尾矿便是石英精 矿。 流稃6 浮铁矿物后再进行长石和石英混合浮选。它适用于含铁高的石英砂。 5 长石浮选的流程研究 1 9 5 9 年美国开始以低品位矿开采或者将长石作为云母和石英的副产品开始回收。 5 ．1 一种伟晶岩长石浮选的标准流程， 原矿含云母3 0 ％，长石4 0 ％，石英2 5 ％，其他5 ％。 原矿 衙 V 产品0 ．6 m m 筛分 广丽而F ] ．o ．6 r a m 以云母筛上，脱泥 ／j V 云母浮选氢氟酸P H 3 ， 广]胺15 0 克／t 云母精矿长石浮选 广] 石英长石精矿 ．图3 伟晶岩浮选长石的原则流程 5 ．2 低品位长石的选矿一。，l 陶瓷市场需求大量的长石质瓷砖等产品，在长石质原料日益渐少的情况下，低品位长石的利用是十分重 要的，因为长石的市场价格不高，开采新矿床十分花不来，此外还有高额的运输费用问题，因此，对处理以 下三种资源是十分必要的。 1 ．由于市场变化，留在原矿床中没有开采的矿石。 2 ．用于制造盈利少的陶瓷产品原料的低价值产品。 3 ．需要处理的廉价废石和选矿废料 5 ．2 ．1 一种钠长石矿床 钠长石采自透镜状花岗闪长岩矿床中，钠长石含量高，并伴生绿泥石 次生斜绿泥石 、石英和少量正长 石、斜长石，和次生副产物如榍石、绿帘石和氧化铁，可采用干式磁选、湿式表面擦洗，选择性浮选可获得 用于半玻化瓷砖的生产。 经过上述简单的处理工艺的选别结果如表3 所示 表3钠长石矿经不同工艺处理后获得精矿的产率和化学组成 品位／％ 序号 处理工艺产率，％ N a 2 0K 2 0 C a O M g O S i 0 2A 1 2 0 3F e 2 0 3 T i 0 2 l给矿 1 0 0 ．08 ．60 2 51 ．1 02 ．96 6 ．31 8 ．30 ．5 2 0 4 2 2磁选 8 659 4O ．2 51 ．0 51 ．96 751 8 ．5 0 ．3 203 1 3擦洗 6 9 ．89 ．1O ．2 21 ．0 01 ．46 801 8 ．4 0 ．2 5O2 6 4 浮选 6 9 99801 708 00 36 9 0 1 8 60 0 60 0 2 根据上述三种试验工艺，最终给示如下的流程 。陶质薯善，l j 2 5 r a mI 厂◆旋流土泥 陶质瓷砖 2 t 3 ．7 5 ％降到0 ．0 9 ％以下K 2 0 和N a 2 0 总含量从6 ．1 6 ％提高到1 2 ．3 7 ％，采用浮选、浮选一磁选或 电选联合工艺，目前已建成年产十万吨生产线，计划2 0 1 0 年达到年产7 0 万吨f 9 1 6 未来展望【1 0 1 6 ．1 陶瓷工业继续促进对长石的需求 长石是地壳中储量最丰富的矿物之一，然而，寻找到一个具有低铁、极少云母含量和高烧成白度等特点 的长石矿床决非易事。长石是陶瓷和玻璃制造业的一种重要原料。在亚洲，能同时大量提供钠K 石和钾艮_ f i 的占有主导地位的国家是我们中国，其次为泰国和印尼。由于具有优质的原料、富于竞争性的价格和企业活 动能量的加强，印度现以成为长石 尤其是钾长石 新的重要供应国。近二十年来，世界长石生产的年均增 长率为6 ％，但哑洲的则为该指数的两倍。钠长石主要用于需求日增的瓷砖和卫生陶瓷制造业。目前，凭借中 国和印度两国强大的建筑业，亚洲卫生陶瓷产量占整个世界的一半以上。泰国、马来西亚和印尼对本地区和 北美市场的出口量也都有所增长。上述形势使今日风行全球的现代化生产技术和工艺的应用成为可能。陶瓷 业和建筑业之间的密切关系，保证了本地区对长石的持续需求。中国在陶瓷以及其他建材 如钢材 和各类 能源领域，以接近两位数的增长率处于领先地位。 目前，亚洲陶瓷业的现状是 瓷砖产量占世界的三分之一，而卫生陶瓷产量则超过世界的一半以上。特别是自上世纪九十年代初以 来，中国以其建筑业非同寻常的年增长率7 ％～9 ％，推动了对长石原料的需求，每年依次增长3 ％～8 ％。据 报道，中国餐具用瓷产量也占世界的一半。该项生产相应地保证了对原材料 包括钠长石、钾长石和霞石止 长岩 的大量需求。在全球消费的1 4 4 0 万t 长石中，约有5 0 0 万t 或3 8 ％ 用于亚洲，其中约7 5 ％ - 1 - J 丁．陶 瓷业 表1 2 ．1 3 。 近二十年，亚洲生产的陶瓷 尤其是白色卫生洁具陶瓷 的总体质量有了显著的提高，其原因可归纳为 ①随着人均可支配收入的提高，以及人们对宾馆、办公室和其它公共建筑内国际一流质量陶瓷制品认识的深 化，消费者的消费期望也有所提高②用本地区产品取代昂贵的进口产品的趋势日益增长；③许多生产厂商 致力于提高产品质量，以增加产品 如瓷砖、卫生陶瓷和餐具 出口，尤其是出口至美国和西欧的机会。然 而，任何一种为应付提高陶瓷质量而减缓对长石需求的局面，都将因来自国内市场供货的增长而更快失控。 表1 22 0 0 5 年世界各地区长石供需量估计 千t 国家或地区产量出口 进口 消耗 估算 欧洲6 9 0 01 8 0 01 4 0 0 6 5 0 0 北美洲 1 6 0 04 0 03 5 01 5 5 0 南美洲 4 9 0 5 0l O 4 5 0 中东 1 6 03 54 01 6 5 非_ i } l l 2 5 083 32 7 5 亚洲 5 0 0 0 1 0 0 01 0 0 0 6 0 0 0 大洋州3 01 582 3 合计1 4 4 3 03 3 0 82 8 4 l 1 4 9 6 3 资料来源据各类工业需求量统计而成。含加拿大和挪威主要用于玻璃业的霞石正长岩。 表1 3 亚洲一些国家和地区的长石生产和a nt 澳人利业3 0 ‘ 近几年来，由于来自印度资源的竞争．西澳的产量有所下降．新的用于玻璃制造业的斜长石资 源正在当地和中昆士兰得到开发 玻璃和陶瓷业的需求量巨大，进口少量霞石用于特种制品．出口少量用于瓷砖的钾长石至东南 中国～2 4 0 0 亚．受某些新合资伙伴和新机械业的促进．产品质量及其稳定性取得了进展 E | J 度 1 9 5 产品质量n 勺改善．导毁用于l { } { 极射线管和陶瓷的长石出口量青所增加 主要为用于当地玻璃和陶瓷业的细晶岩．一些在中国的合资企业目前在生产屋面砖、绝缘材料 日本6 丑。 等终端产品，来自西澳的含铝硅酸盐已取代一些细晶岩用于玻璃制造业 码来西亚 5 5 本地瓷石与泰国进口货和花岗石粉掺用 ● P a b 所产长石质原料，不是典型的长石．消费者将其与进口原料掺用，较低的铝含量导致箕需 印尼4 8 0 要较高的掺量 韩国3 4 0 主要用于当地的陶瓷和玻璃业添加料使用中国原料 一 斯里兰卡1 6 用于当地瓷砖、卫生洁具和餐具制造业 钠长石占9 6 ％．余为钾长石．用量随瓷砖和卫生洁具增长再次增长。产量近一半出口至邻国． 泰国6 3 0 用作瓷砖坯科或掺合科 土耳其～1 3 0 0 大部分出口至欧洲．也有部分出口至东南亚联盟．用于G t a n i m 质瓷砖等的生产 从中国大陆、寨国、澳大利亚和印度进口，随著陶瓷生产能力迁往大陆，其市场份额 包括瓷 台湾地区少量 砖、卫生洁具和餐具用瓷 显著减少 阿联酋不详用于阴极射线管的印度长石的加工和用于瓷砖釉料的粉磨产品都有所增加 8 万t 用于器皿玻璃的硅质花岗石粉料不包括在内 6 ．2 生产成本问题 ’ 过去的几年内，卫生陶瓷，瓷砖和陶瓷业的生产厂家一直要求所用长石和石英原料有严格的粒度分布， 不仅对最人粒度，而且．1 “m 的细粉所占份额也有严格规定。一些生产公司 如德国的H o s o k a w aA l p i n e 已 开发出一系列的工艺设备以解决陶瓷业对这方面的需求。根据终端用途 如坯体或釉料 ，对粉体粒度分布要 求亦不同 表1 4 。表列窄粒度分布可有如下优点宽的烧结温度区；较薄的坯体当细粒度粉体用于坯体 时，坯体变形小黏结力和黏性较小；颜料和釉料分布均匀；陶瓷釉的表面光滑。 表1 4 坯料和釉料对长石粒度分布的要求 类别坯料釉料 最大粒径，Ⅱm 9 98 ％ 8 09 98 ％ 2 0 平均粒径 D ” ／l a m 1 5 ～1 83 ～4 一1 I _ I m ／％ ≤3≤1 3 因为生产成本在该行业中起着越来越大的作用，人们正在寻求低能耗的生产系统，以期同时获得用于坯料 和釉料的具有不同粒度分布的两种产品。 6 ．3 参与竞争、不怕竞争 虽然在钠长石、钾长石和霞长石正长岩等中选作陶瓷原料，是许多技术研究的课题，但它必定取决于它 们的相对比较丰富 尤其是中国和泰国，两国都是本地区钠长石主要出口国 ，可能使用最普遍。然而，在亚 洲，长石将继续是陶瓷业和玻璃业的关键原料。就粉磨产品而言，购买者越来越高的质量要求，将促使长干i 企业主和加上者继续改进其矿山设计、粉磨和粉磨产品的包装，并确保所加工产品质量的一致性。目前看来， 中国长石将继续在瓷砖和卫生陶瓷生产中占有支配地位。泰国、印尼和马来西亚是原料供应者，这些国家与 中国之间的激烈竞争看来将继续下去。 参考文献 f 1 】陶维屏、苏德辰中国非金属矿产资源及其利用与发展地震出版社2 0 0 2 ．1 l 北京． f 2 捧E 敏芳非金属矿物材料制各与工艺化学工业出版社2 0 0 5 ．北京． 【3 】李英堂、田淑艳、汪美风应用矿物学科学出版社1 9 9 5 【4 】土少儒、孙成林等译非金属矿选矿法，中国建筑工业出版社1 9 { 1 2 【5 l 沈上越，李珍矿物岩石材料工艺学武汉地质大学出舨杜2 0 0 5 ．9 【6 】孙成林．蔡玲长石选矿提纯报告北京贝达通科技公司2 0 0 3 【7 ] M 阿格斯用于陶瓷工业的低品位长石矿的选矿国外金属选矿2 0 0 1 1 2 3 4 - 3 5 ．4 7 【8 1 0Y 卉尔囊伊等由士耳其低品位级伟晶岩矿石生产钾长石国外会属矿选矿2 0 0 6 6 2 0 - 2 3 【9 】徐币城等非金属矿产资源综合利用．江西伟晶花岗越废砷开发研究非金属矿工业2 0 0 6 2 4 s ．4 6 、5 6 【l O ] M u r r a yL i n e s 亚洲长石生产及消费非金属矿2 0 0 5 3 3 - 7 ． 9 5 低品位长石提纯与应用概况低品位长石提纯与应用概况 作者孙成林， 连钦明 作者单位孙成林北京矿冶研究总院 100037;龙岩亿丰粉碎机械有限公司 364001， 连钦明龙岩亿丰粉碎机械有限 公司 364001 本文链接 授权使用武汉理工大学whlgdx，授权号4dc8780d-d814-4e4b-96e8-9e0a0144765f 下载时间2010年10月9日