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矿业综合
重晶石的除杂增白技术研究进展
来源:粉体技术网2017-10-311831

重晶石矿中常见石英、赤铁矿、萤石等伴生矿物,对重晶石其产品质量一般要求是BaSO4≥90%;SiO2一般要控制在5%以下,含量越低越好; 铁杂质( Fe2O3) ≤1%。用作不同填料时,对重晶石产品要求不同,如用在涂料上时,要求白度不小于90%; 橡胶填料中则要求不允许含有Mn、Cu、Pb 杂质。目前,重晶石矿常用的除杂技术可分为物理除杂增白和化学除杂增白。

重晶石是一类重要的含钡工业矿物,主要成分是硫酸钡( BaSO4) ,具有密度大、化学性质和热学性质稳定等特点,已广泛应用于石油化工和化学工业等许多工业部门。重晶石是我国的优势矿产,我国重晶石的探明储量已达3.64 亿吨。目前,我国工业上利用的重晶石主要是破碎成200目和325目的初级产品,用作石油、天然气钻井泥浆的加重剂或制造各种钡的化工产品,产品利用率低,经济效益差。

在高分子材料中添加廉价的无机材料不仅可以拓宽无机材料的应用范围,降低材料的生产成本,还能提高复合材料的刚性、硬度以及赋予材料某些特殊的物理化学性能,如耐腐蚀性、绝缘性等。重晶石矿粉作为无机填料与高分子材料之间在化学性质和物理形态上有着很大的差异,两者的表面性质不同导致重晶石矿粉与高分子材料的相容性差。用重晶石作填料时,在高分子材料中很难均匀分散而影响复合材料的机械性能,难以发挥无机填料的功能性。

重晶石矿中常见石英、赤铁矿、萤石等伴生矿物,对重晶石其产品质量一般要求是BaSO4≥90%;SiO2一般要控制在5%以下,含量越低越好; 铁杂质( Fe2O3) ≤1%。用作不同填料时,对重晶石产品要求不同,如用在涂料上时,要求白度不小于90%; 橡胶填料中则要求不允许含有Mn、Cu、Pb 杂质。目前,重晶石矿常用的除杂技术可分为物理除杂增白和化学除杂增白。

1 物理除杂增白

重晶石的物理提纯方法主要有: 人工拣选、重选、磁选。人工拣选的主要依据重晶石与伴生矿的颜色不同、密度等差别,选出块状的重晶石,这种方法简单易行,但要求矿石的品位高,产量稳定,且生产效率低,资源浪费大,因此在易选、品位较高的残积型重晶石矿中应用广泛。

重选主要依据重晶石与伴生矿物的密度差别,将原矿石进行洗涤、破碎,通过跳汰、摇床等方法将二氧化硅等杂质除去,要求重晶石的嵌布粒度大于2 mm,如湖南衡南重晶石矿重选后的硫酸钡含量达92% 以上。氧化铁类矿物具有磁性,通过磁选可将重晶石中如菱铁矿等伴生矿物选出。

2 化学除杂增白

2.1 浮选除杂增白

对于沉积型重晶石矿以及与萤石、硫化矿等伴生的热液型重晶石矿,其嵌布粒度很小,采用物理除杂效果不佳,常采用浮选。浮选药剂可分为两种: 一种是以烷基磺酸盐、脂肪酸基硫酸盐为主的阴离子捕收剂; 另一种是以高级胺盐为主的阳离子捕收剂。

在重晶石浮选过程,由于伴生矿的多样性,采用单一的浮选药剂往往达不到预想目标,因此常采用组合药剂,使药剂之间相互促进,达到更好的浮选效果。萤石、方解石与重晶石同属钙离子型化合物,三者晶格能都在417~519kJ/mol 之间,可浮性相近,这决定了复合型重晶石矿较难选别。王玉婷等采用混合捕收剂十二烷基硫酸钠+ 油酸钠( 96g/t+24g/t) 、混合抑制剂硅酸钠+ 氟硅酸钠( 800g/t+200g/t) 浮选平水铜矿的尾矿回收重晶石,比采用单一捕收剂、抑制剂取得了更好的指标: 精矿品位95.2%,提高了3.52%; 回收率83.1%,提高了2.67%。

王德强等将重晶石细磨,使其与石英单体解离,采用油酸加氧化石蜡皂或十二烷基磺酸钠加氧化石蜡皂作捕收剂,水玻璃和碳酸钠作为调整剂和脉石抑制剂,浮选效果较好。精矿品位BaSO4大于98%,SiO2小于1%,达到了预想指标。

2.2 煅烧除杂增白

重晶石在成过程中,不可避免地会混入一些有色有机物,这些有机物使重晶石发灰、发绿及发青、发黑,从而降低了重晶石的白度,影响重晶石在白色涂料等中的应用。热液型重晶石在高温下由于吸热会发生爆破,使分布在重晶石晶体或间隙的致色有机质挥发。雷绍民等将用硫酸酸洗后的重晶石矿粉在850 ℃ 煅烧2 h,白度可由88.19% 提高到90.64%; 在950 ℃煅烧2h 后,白度可达93.5%。

2.3 浸出除杂增白

纯重晶石显白色、有光泽,由于混入物的特性和数量不同,会呈现浅灰色、淡蓝色、黄色、粉红色、褐色、淡棕色等。浸出除杂利用重晶石与伴生矿物的表面化学性质的不同,通过酸(或碱) 浸出、氧化—还原除去矿石中的炭及铁、锰、镁、镍等杂质。酸(碱) 浸出处理是利用硫酸、盐酸等(碱) 与重晶石伴生的金属化合物(或SiO2) 进行反应,生成可溶于水或稀酸(硅酸盐) 的化合物,再经洗涤和过滤,与可溶物分离。氧化—还原法首先用过氧化氢、次氯酸钠或浓硫酸等氧化剂将把矿物中伴生的金属化合物溶解,并氧化重晶石中的致色有机物,再加入还原剂将Fe3+ 还原成Fe2+ ,在较短时间内将铁浸出,达到除杂增白、提高矿物品位的目的。

李雪琴等采用酸—碱综合浸出,使重晶石矿物含量由提纯前的95.60% 提高至97.29%,主要致色物Fe3+ 全部去除。

刘理根将低品位的重晶石矿进行浮选后,在硫酸的酸洗条件下,以铝粉作为还原剂,获得了BaSO4的质量分数为96.12%、白度为89% 的重晶石粉产品。

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