摘 要 详细分析了石英、堇青石、黑云母、白云母(绢云母)和铁钛矿物等对红柱石精矿质量的不利影响;红柱石斑晶不纯，含原生和次生包体，难于完全解离，对提高精矿质量不利。根据矿石性质，制定分级- 强磁选- 浮选- 强磁选矿流程，分选出符合高铝矿物质量要求的红柱石精矿。关键词 角岩 红柱石 选矿工艺 耐火度红柱石为无水铝硅酸盐矿物，它具有在高温下力学强度高、高温荷载大、耐化学腐蚀、耐温度急变、热传导率大、膨胀系数小及抗热震等优良的热工性能，因此被广泛地应用于钢铁、玻璃、耐火材料、技术陶瓷和生产硅铝合金等工业部门。
1 矿石的矿物组成及特征长江红柱石矿，赋存于红柱石二云母石英角岩、红柱石石英二云母角岩和红柱石堇青石长石石英角岩带中。工业储量较大，但矿石品位低，不能直接利用，要达到高铝矿物质量要求，必须经过选矿。矿石中高铝矿物有红柱石(空晶石)和少量硅线石，共生矿物有石英(长石)、堇青石、黑云母、白云母(绢云母)，少量和微量绿泥石、蛇纹石、滑石、硬石膏、碳质、锆石和电气石等。金属矿物有磁铁矿、褐铁矿，偶见黄铁矿。矿石品位16. 37 % 。矿石化学多项分析结果(% )：Al 2O3 ，21. 70 ; Si O2 ，62. 36 ;Fe2O3 ，7. 72 ;Ti O2 ，0. 98 ;K2O，3. 08 ; Na2O，1. 04 ;CaO，0. 45 ;mgO，1. 71 ;C，0. 82 。矿石矿物组成及相对含量(% )：红柱石(空晶石)，14 ;硅线石，1 ;白云母(绢云母)，15 ;黑云母，25 ;磁铁矿，2 ;褐铁矿，3 ;石英，30 ;堇青石，7 ;金红石， 0. 5 ;碳质，1 ;硬石膏、绿泥石、滑石、蛇纹石，1. 5 ;其他微量矿物，黄铁矿、磷灰石、锆石、电气石。矿石呈斑状变晶结构、柱粒变晶结构和包含变晶结构，斑点浸染状构造。红柱石为厚板状、方柱状和粒状，在角岩中呈星散浸染状、聚斑状、自形- 半自形变晶结构。纵切面呈长柱状，横切面呈方块状、菱面体 状、不 规 则 粒 状。柱 面 长 2 !18 mm，一 般 10 mm，横切面宽0. 5 !2 mm，一般1 mm。红柱石蚀变程度低，几乎都包含显微包体，仅晶体内部呈单质状态。包体一般含量7 % !10 % 、少者1 % !3 % 、多者达15 % !20 % ，其成份以碳质、石英和云母为主，少见硅线石、绿泥石和电气石等。纵切面上，见包体一般密布于中线部位;横切面上，见包体常沿晶体对角线呈交叉状、十字丝状、拉网状和环带状分布，颗粒大小变化悬殊。次生包体一般50 !100"m，属次生交代作用生成;原生包体粒度微细为3 !5"m，在成岩成矿时形成。包体的存在，使红柱石单体解离困难，不利于精矿质量的提高，又因矿石为角岩型，硬度大，致使选矿流程较为复杂。红柱石与堇青石关系密切，而与硅线石、黑云母、白云母的交生交代包嵌包含结构发育，且常沿红柱石晶体两端或两侧周边交代穿插切割，局部红柱石与基质接触处端头或两侧边沿常形成蠕状石英。硅线石呈纤维针状，少数呈细长针柱状和麦杆状，大部分为毛发状、纤维状、火焰状或局部交织成毛毡状。纤维最长1. 7 mm，一般0. 1 !0. 35 mm，纤维带宽一般0. 05 !0. 1 mm，局部毡状硅线石集块最大为1. 2 > 1 .5 mm。硅线石与红柱石交生交代关系密切，穿插切割红柱石，并常沿红柱石两端和两侧进行交代，局部硅线石含石英和云母包体。 2 选矿试验 2. 1 选矿方法 工业要求红柱石精矿质量高(Al 2O3 含量 "55 % ，K2O + Na2O #1 % ，Fe2O3 # 1. 5 % ，Ti O2 #1. 5 % ，Si O2 $42 % )。要使红柱石(硅线石)精矿质量达到要求，必须把矿石中铁钛矿物、黑云母、白云母(绢云母)、石英和堇青石等有害杂质尽量分选出去。矿石中铁钛矿物有磁铁矿、褐铁矿、黑云母、金红石和绿泥石，这些矿物具有磁性，红柱石(硅线石)没有磁性，用磁选工艺不难分选。另外，矿石磨矿时不可避免地要产生次生矿泥，尤其在较高的磨矿细度下，一部分铁钛矿物、石英、堇青石和云母等矿物产生过粉碎，矿泥中含有这类细小矿物。矿泥的存在，不仅要消耗药剂，问题是它吸附在红柱 — 43 — 石和硅线石矿物表面，降低红柱石和硅线石的选择性和可浮性，恶化浮选作业，影响选矿指标，对精矿质量不利。因此，用摇床重选分离，不仅可丢弃细泥，红柱石也得到一定富集，并可改善其浮选指标和有利于提高精矿质量。因而摇床重选，也是处理该矿石联合流程中的一个组成部分。片状矿物云母，尤其是白云母(绢云母)可浮性好，进入红柱石(硅线上)精矿，不仅降低精矿 Al 2 0 3 质量，而且提高精矿 K2 0 和 Na2 0 含量，对精矿质量不利。根据资料报道，优质红柱石(硅线石)精矿 K2 0 + Na2 0 的允许含量!0. 3 % 。
因此，在浮选红柱石(硅线石)前，需预先将云母分离出去。矿石性质表明：红柱石斑晶不纯，含 显 微 包 体。解 离 度 测 定 结 果：- 0. 1 + 0. 074 mm 粒级，红柱石解离度为83 % ，说明矿石需要细磨。国内外选矿实践证实，浮选是分选细粒红柱石较为有效的方法。综上所述，制定分级- 强磁选 - 重选- 强磁选流程，是符合矿石性质的(图1 )。图1 红柱石矿石选矿原则流程 2. 2 磁- 重- 浮试验 原矿通过预先分级磨矿回路，磨碎到-0 .5 mm 后，再分成两个粒级：粗粒级为0 .5 + 0 .1 mm，细粒级为-0 .1 mm。粗粒级经二次磁选：中磁场磁选分离出强磁性矿物，再通过强磁场磁选，获得一部分含红柱石52. 07 % 的粗精矿。强磁选尾矿含红柱石11. 39 % ，磨矿至90 % -0 .074 mm 与含红柱石10. 59 % 的-0. 1 mm 细粒级合并，经二次强磁选- 摇床选别，分选出磁性矿物和摇床尾矿，摇床粗产品含红柱石15. 80 % 进浮选，添加煤油和2 号油，很容易浮去碳质和云母等易浮矿物，红柱石品 位 提 高 到 24. 04 % 。 该 粗 产 品 与 - 0. 5 + 0. 1 mm的红柱石粗精矿合并，再磨至94. 9 % -0 .074 mm，再浮去解离出的碳质和云母等易浮矿物，这样丢弃了产率为68. 18 % 的尾矿，为浮选红柱石(硅线石)创造了良好的条件。在浮选红柱石工艺中，矿浆调整剂采用碳酸钠(pH8. 2 !8. 5 )，油酸作捕收剂， FL 作抑制剂。为了寻求适合该矿石性质的抑制剂，进行了水玻璃、羧甲基纤维素、水玻璃+ FL 和 FL 四种抑制剂的比较试验。试验结果表明，FL 在一定用量范围内，对红柱石抑制性比较弱，但堇青石等脉石矿物受到了有效抑制。不同碳酸钠、FL、油酸用量和磨矿细度与红柱石品位和回收率的关系，见图 2 !5 。图2 碳酸钠用量与红柱石品位和回收率的关系图3 FL 用量与红柱石品位和回收率的关系图4 油酸用量与红柱石品位和回收率的关系图5 磨矿细度与红柱石品位和回收率的关系 2. 3 精选- 强磁选试验 浮选获得的红柱石粗精矿进行六次精选，用碳酸钠作调整剂，pH 值控制在 8. 2 !8. 5 范围，选用 AC 作脉石矿物抑制剂、油酸作捕收剂、2 号油作起泡剂。为保证精矿质量，精选采用开路流程，避免中矿返回带来的不良影响。精选精矿用强磁选工艺进一步除去铁钛等磁性矿物，红 柱石纯度达到90. 17 % ，回收率(下转第19 页) — 44 — 浆度达到较佳状态。 2. 2. 3 分散速度的确定：在其它条件一定时，即采用渗透剂T 为分散剂、分散时间为30 mi n 、渗透剂T 用量为矿物纤维的0. 75 % ，用 GSJ 型高速分散机以不同的分散速度分别对各样品进行分散试验，然后用ZGS12-100 打浆度测定仪测定各分散样品的打浆度，其结果如图4 所示。图4 分散速度对不同非石棉矿物纤维打浆度的影响由图4 可知，对不同非石棉矿物纤维的分散速度为4000r/mi n 时，可使矿物纤维打浆度达到较佳状态。通过对纤维状坡缕石、海泡石矿样的多次反复的分散叩解试验，并结合该类矿物自身的性质，得到其分散叩解的最佳工艺参数为：矿浆浓度(即固液比)约 为 1 i 10 ，分 散 时 间 约 30 mi n ，分 散 速 度 约 4000r/mi n ，表面活化剂采用渗透剂 T，其用量约为纤维状坡缕石、海泡石的0. 5 % !1. 0 % 。 3 天然非石棉纤维矿物的工业应用前景随着对石棉有害性的逐步认识及西方发达国家对石棉及其制品的禁用，国外对天然非石棉纤维矿物的研究和开发愈加重视。通过对非石棉矿物纤维的分 散 叩 解，用 其 替 代 石 棉 纤 维 作 增 强 材 料，如 PVC、橡胶材料、汽车刹车片的增强材料，或制作环保型多功能纸制品和保温材料等。目前已开发的无石棉防火阻燃纸，是以天然非石棉矿物纤维为主要原料，辅以增强增韧材料并经特殊制作工艺生产而成的，是具有不燃、阻燃、电绝缘性、绝热性等系列功能于一体的特种纸。该纸具有与原石棉纸制品相同或更优的工业性能，如耐热性、耐磨性等，此外该纸还具有书写性、吸附性等独特性能。
4 结语 1. 纤维状坡缕石与海泡石在化学成份上的共同特点是：MgO、Si O2 、Al 2O3 、Fe2O3 、CaO、K2O 等成份的含量不固定，总是在一定范围内变动。纤维状坡缕石与海泡石之间的差别，在于海泡石中 MgO 含量高、Al 2O3 含量一般较低，而坡缕石中 MgO 含量相对较低、Al 2O3 含量相对较高。 2. 对于纤维状坡缕石、海泡石的分散叩解，得到如下规律：分散速度越高、分散时间越长、矿浆浓度越小、所选表面活性剂的用量越大，则纤维状坡缕石、海泡石的分散性能越好，其打浆度越高。参考文献 1 郑自立等. 中国坡缕石[M]. 北京：地质出版社，1997 2 范良明等. 海泡石- 坡缕石石棉[A]. 我国几种主要纤维状矿物及其性能研究[C]. 成都：成都地院矿物物理研究所，1985 3 黄学光等. 华北海泡石矿———产状、成因和用途[M]. 北京：地质出版社，1996 收稿日期： !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 2002-06-05 (上接第44 页)59. 07 % ，达到了高铝矿物的质量要求。综合结果见表1 。表1 综合结果产品 产率 % 品位/% 回收率/% Al 2O3 红柱石" Al 2O3 红柱石" 磁性矿物 43. 26 19. 60 4. 79 39. 72 12. 60 摇床尾矿 9. 10 16. 09 7. 62 6. 91 4. 21 易浮矿物 15. 82 9. 29 5. 86 6. 94 5. 65 浮选尾矿 10. 55 13. 09 5. 50 6. 51 3. 53 中矿 9. 43 21. 06 20. 63 9. 37 11. 82 红柱石精矿 10. 78 56. 14 90. 17 28. 55 59. 07 强磁尾矿 1. 06 40. 00 48. 38 2. 00 3. 12 原矿 100. 00 21. 00 16. 45 100. 00 100. 00 "包括硅线石。红柱石精矿化学多项分析(% )及耐火度测定结果：Al 2O3 ，56. 14 ;Si O2 ，41. 50 ;Fe2O3 ，1. 18 ;Ti O2 ， 0. 01 ;K2O，0. 20 ;Na2O，0. 08 ;耐火度，#1790 C。 3 结语长江红柱石矿石为角岩型，矿石硬度大，致密，红柱石含云母、石英和碳质包体，属难选矿石类型。采用分级- 阶段磨矿阶段选别工艺，有利于保留红柱石粗粒斑晶，减少红柱石损失。矿泥的存在，会恶化浮选作业，直接影响选矿指标，脱泥对该红柱石矿浮选的影响显得更为突出。浮选过程中，控制矿浆pH 值，对改善红柱石选矿指标是很重要的。参考文献 1 汪镜亮. 红柱石加工及应用[J ]. 矿产保护与利用，1991(3 ) 2 钱定福，孙红惠. 平山硅线石的矿物特征及其可选性[J ]. 矿产综合利用，1991(6 )收稿日期：2002-05-09 — 19 —
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