BK431在某含銣長石與石英浮選分離中的應(yīng)用*

李松清 孫 昊 胡曉星 朱陽戈 鄭桂兵 張行榮

(1.北京礦冶研究總院；2.礦物加工科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室)

BK431在某含銣長石與石英浮選分離中的應(yīng)用*

李松清1，2孫 昊1，2胡曉星1，2朱陽戈1，2鄭桂兵1，2張行榮1，2

(1.北京礦冶研究總院；2.礦物加工科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室)

以BK431為長石捕收劑，對某強(qiáng)磁—脫泥底流進(jìn)行了長石與石英的浮選分離試驗研究。在其他條件一定的情況下，考察了藥劑配比、硫酸用量、BK431用量、BK205用量和捕收劑種類對長石精礦的影響。在酸性條件下，以硫酸作為調(diào)整劑，BK431為捕收劑，BK205為起泡劑，經(jīng)過2次粗選、1次精選的開路浮選流程，獲得了K2O品位為6.57%、K2O回收率為62.83%，Rb2O品位為0.190%、Rb2O回收率為74.48%的長石精礦。

BK431 長石 石英 捕收劑 銣 浮選

石英是含硅的氧化礦，長石是一類常見的含鈣、鈉和鉀的鋁硅酸鹽類造巖礦物[1]。這2種非金屬礦物目前在建材、玻璃、電子等很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而且鉀長石還可以制取鉀肥和白炭黑，其經(jīng)濟(jì)價值得到極大提升[2]。這2類礦物經(jīng)常共生在一起，在金屬礦中常以脈石的形式存在，因此，石英和長石的高效分離成了研究的重點(diǎn)。目前，石英和長石的浮選分離最成熟的工藝是HF法，雖然產(chǎn)品質(zhì)量很高但破壞環(huán)境，因此無氟浮選分離成為主導(dǎo)研究方向[3]。其中，酸性無氟浮選分離石英和長石工藝在生產(chǎn)實踐中已獲得廣泛應(yīng)用。銣?zhǔn)且环N銀白色稀有堿金屬，無單獨(dú)工業(yè)礦物，常分散在鋰云母、鐵鋰云母、銫榴石和鹽礦層中。

某鈉長石化花崗巖K2O品位為3.73%、Na2O品位為4.96%、SiO2品位為75.36%、Rb2O品位為0.091%，主要的礦石礦物為天河石、鋰云母等，脈石礦物主要是石英、鈉長石等。本研究以原礦強(qiáng)磁選尾礦—脫泥后的給礦為研究對象，以BK431為長石捕收劑，考察BK431對長石與石英的分離效率，同時達(dá)到富集銣的目的。

1 礦石性質(zhì)

對原礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，其結(jié)果見表1。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

成分SiO2Al2O3Fe2O3TiO2K2O含量75.3613.318.970.303.73成分Na2OCaOMgORb2O含量4.960.560.100.091

礦石工藝礦物學(xué)結(jié)果表明，主要賦礦巖石為鈉長石化含天河石花崗巖，呈灰白色，細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，礦物粒徑為0.1～1mm，集中在0.5mm粒級左右。巖石礦物組成鈉長石呈半自形—自形板狀，具聚片雙晶，顆粒細(xì)小，含量在60%左右；天河石呈半自形—他形粒狀，具明顯的格子雙晶，粒徑一般在1mm左右，含量在10%左右；斜長石呈他形粒狀，含量為10%；石英呈他形粒狀，含量在20%左右；黑云母含量為1%～5%；此外，還見少量的石榴石，局部見鈉長石交代天河石現(xiàn)象。

礦石以原生礦石為主，礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造、斑雜構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。礦石結(jié)構(gòu)主要有偉晶結(jié)構(gòu)、細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)。礦石中主要的礦石礦物為天河石、鋰云母等，脈石礦物主要為石英、鈉長石、石榴石、電氣石。銣主要分布在鐵鋰黑云母和鉀長石中，天河石屬于一種鉀長石，少部分鈉長石和斜長石也是含銣礦物。

浮選藥劑試驗中硫酸作為pH值調(diào)整劑，BK431作為長石捕收劑，BK205為起泡劑兼助捕劑。所有藥劑均為工業(yè)品，硫酸配成10%(體積比)的溶液使用，BK431為2種不同組分藥劑按一定比例配比制得，使用時配成2%的溶液。

2 試驗研究與討論

試驗在實驗室條件下進(jìn)行，主要試驗設(shè)備有XMQ240mm×90mm錐型球磨機(jī)，1.0L-XFD掛槽式浮選機(jī)，0.5L-XFD掛槽式浮選機(jī)，浮選機(jī)攪拌速度為1 750r/min。

原礦磨礦細(xì)度為-0.074mm80%，經(jīng)過強(qiáng)磁作業(yè)的尾礦再經(jīng)過旋流器脫泥得到的底流為本浮選分離試驗的給礦，給礦中含銣礦物大部分為鉀長石或者隨鉀富集，因此以精礦K2O含量和精礦K2O回收率來間接衡量銣的富集和回收情況。

2.1 BK431藥劑配比試驗

考慮到BK431兩組分藥劑(A和B)質(zhì)量配比往往要根據(jù)礦石中礦物種類和含量來進(jìn)行調(diào)整，為確定其最佳配比，在硫酸、BK431和BK205藥劑用量不變的情況下，改變A和B組分的質(zhì)量配比(即m(A)∶m(B))，進(jìn)行正浮選捕收長石的試驗。浮選pH值為3.0，試驗采用1次粗選開路工藝流程，試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖2。

圖1 BK431藥劑配比試驗流程

由圖2可見，隨著BK431中B組分相對含量的增加，長石精礦K2O品位先升高后下降，長石精礦K2O回收率出現(xiàn)明顯波動。BK431中A組分是一種陽離子表面活性劑，起主要捕收作用，B組分是一種陰離子表面活性劑，捕收能力較弱，當(dāng)B組分相對含量適當(dāng)時可以發(fā)揮2種藥劑最大的協(xié)同作用，但B組分相對含量超過一定值時，會和部分A組分發(fā)生電性中和產(chǎn)生沉淀，反而降低了藥劑的捕收能力。當(dāng)m(A)∶m(B)=1∶0.5時，長石精礦指標(biāo)最好，精礦K2O品位為5.40%，精礦K2O回收率為61.26%。

圖2 藥劑配比對長石精礦指標(biāo)的影響

2.2 硫酸用量試驗

固定BK431中m(A)∶m(B)=1∶0.5，BK431用量為300 g/t，BK205用量為40 g/t，考察硫酸用量對長石精礦指標(biāo)的影響。試驗流程見圖3，試驗結(jié)果見圖4。

圖3 硫酸用量試驗流程

圖4 硫酸用量對長石精礦指標(biāo)的影響

無氟有酸法分離長石和石英工藝中最關(guān)鍵的是在酸性范圍內(nèi)確定一個最合適的浮選pH值。在該pH值條件下，石英表面基本上不帶電荷且對石英表面起到清洗金屬離子的作用，降低了對陽離子捕收劑的靜電吸附作用和對陰離子捕收劑的特性吸附作用，石英表面只存在微弱的靜電吸附和分子吸附作用；長石表面帶負(fù)電且長石表面形成正電荷空洞，有利于陽離子捕收劑在長石表面的吸附，長石是一種架狀鋁硅酸鹽礦物，其暴露出來的晶格表面上的Al3+會對陰離子捕收劑產(chǎn)生特性吸附作用[4]。BK431是一種陰陽離子混合捕收劑，合適的pH值環(huán)境擴(kuò)大了其在長石和石英表面的吸附差異，能進(jìn)一步提高2種礦物的分選效率。由圖4可見，隨著硫酸用量增加，浮選pH值降低，長石精礦K2O品位提高，長石精礦K2O回收率降低。從浮選現(xiàn)象來看，當(dāng)浮選pH值增加時，石英和長石上浮量都在增加，酸性太強(qiáng)，石英和長石都會被強(qiáng)烈抑制，而且對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。因此，長石與石英分離的最佳pH值為3～4，即硫酸用量為900 g/t。在小型試驗過程中，隨著長石精礦不斷被刮出和補(bǔ)加水的添加，浮選pH值提高。因此，需要控制浮選時間以保證浮選pH值處于合適范圍，并采取分批加藥、多段浮選的方法，盡可能提高分離效率。

2.3 BK431用量試驗

固定BK431中m(A)∶m(B)=1∶0.5，硫酸用量為900 g/t，BK205用量為40 g/t，考察BK431用量對長石精礦指標(biāo)的影響。試驗流程見圖5，試驗結(jié)果見圖6。

圖5 BK431用量試驗流程

圖6 BK431用量對長石精礦指標(biāo)的影響

由圖6可見，隨著BK431用量的增加，長石精礦K2O品位降低，長石精礦K2O回收率增加，粗選作業(yè)控制BK431用量在280～350 g/t為宜。

2.4 BK205用量試驗

固定BK431中m(A)∶m(B)=1∶0.5，BK431用量為300 g/t，硫酸用量為900 g/t，考察BK205用量對長石精礦指標(biāo)的影響。試驗流程見圖7，試驗結(jié)果見圖8。

由圖8可見，起泡劑BK205用量對長石精礦K2O回收率的影響很明顯，長石精礦K2O品位受起泡劑BK205用量影響不明顯。不添加BK205，長石精礦K2O回收率僅17.32%，BK205用量過大時，長石精礦K2O品位會有所下降，分選環(huán)境有所惡化。粗選作業(yè)控制BK205用量在40～50 g/t為宜。

圖7 BK205用量試驗流程

圖8 BK205用量對長石精礦指標(biāo)的影響

2.5 捕收劑種類試驗

改變捕收劑種類進(jìn)行正浮選捕收長石，試驗流程見圖9，各捕收劑在最優(yōu)條件下的試驗結(jié)果對比見圖10。

圖9 不同捕收劑試驗流程

圖10 不同捕收劑對長石精礦指標(biāo)的影響

由圖10可見，BK431作為正浮選長石捕收劑的浮選性能是最佳的；十二胺醋酸鹽的捕收能力和甜菜堿相近，但比十八胺醋酸鹽要強(qiáng)；十八胺醋酸鹽對長石捕收的選擇性與BK431和甜菜堿相近，但捕收能力相對較弱；甜菜堿是一種酰胺類季胺鹽，屬于一種兩性表面活性劑，其捕收能力相對要弱于BK431。

3 試驗流程及結(jié)果

固定BK431中m(A)∶m(B)=1∶0.5，控制每道浮選作業(yè)浮選pH值為3～4，開路試驗流程見圖11，試驗結(jié)果見表2。

圖11 開路試驗流程

表2 開路試驗結(jié)果 %

由表2可知，2次粗選精礦進(jìn)行1次空白精選，可以獲得K2O品位為6.57%，K2O回收率為62.83%，Rb2O品位為0.190%，Rb2O回收率為74.48%的長石精礦。原礦中的長石以鈉長石為主，其次是天河石和斜長石，在進(jìn)行長石與石英分離的過程中，長石精礦中的K2O的富集程度較Na2O明顯要高，說明BK431對含鉀長石的捕收更具有選擇性，同時也更能達(dá)到富集銣的目的。

4 結(jié) 論

(1)某鈉長石化花崗巖含K2O品位為3.73%，Na2O品位為4.96%，SiO2品位為75.36%，Rb2O品位為0.091%，主要的礦石礦物為天河石、鋰云母等，脈石礦物主要是石英、鈉長石等。

(2)BK431是一種復(fù)配藥劑，通過調(diào)整組分比例為m(A)∶m(B)=1∶0.5時，可以獲得較高的長石與石英分離效率。

(3)與常見的幾種陽離子捕收劑比較，BK431作長石正浮選捕收劑，浮選指標(biāo)最佳。

(4)在酸性條件下，以硫酸作為調(diào)整劑，BK431為捕收劑，BK205為起泡劑，經(jīng)過2次粗選、1次精選的開路浮選流程，可以獲得K2O品位為6.57%﹑K2O回收率為62.83%，Rb2O品位為0.190%、Rb2O回收率為74.48%的長石精礦。

[1] 孫傳堯，印萬忠.硅酸鹽礦物浮選原理[M].北京:科學(xué)出版社，2001.

[2] 姚衛(wèi)棠，韓效釗，胡 波，等.論鉀長石的研究現(xiàn)狀及開發(fā)前景[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2002，24(3):151-156.

[3] 戴 強(qiáng)，唐甲瑩，程正柄.石英-長石浮選分離的進(jìn)展[J].非金屬礦，1996(2):16-21.

[4] 拉 奧，KH，孫寶歧.陰/陽離子混合捕收劑的溶液化學(xué)及長石與石英的浮選分離[J].國外金屬礦選礦，1994，31(10)：36-45.

Application of BK431 in Flotation Separation of Feldspar from Quartz Containing Rubidium

Li Songqing1,2Sun Hao1,2Hu Xiaoxing1,2Zhu Yangge1,2Zheng Guibing1,2Zhang Xingrong1,2

(1.Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy;2.State Key Laboratory of Mineral Processing Science and Technology)

Flotation separation of feldspar from quartz on underflow of high intensity magnetic concentrate was conducted using BK431 as feldspar collector. The ratio of reagents, dosage of sulfuric acid, BK431 and BK205, types of collector on index of feldspar concentrate is investigated with other conditions in a certain case. With acidic condition, using sulfuric acid as the regulator, BK431 as collector, BK205 as foaming agent, through two roughing and one cleaning open circuit flotation process, feldspar concentrates with 6.57% K2O and recovery rate of 62.83%, 0.190% RbO2and recovery of 74.48% was obtained.

BK431， Feldspar， Quartz， Collector， Rubidium， Flotation

*國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(編號：2013AA064102)。

2014-10-16)

李松清(1981—)，男，碩士，工程師，102600 北京市大興區(qū)北興路東段22號。