钾长石提纯及其在陶瓷工业中的应用

发布时间：

2021-01-23 09:53

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钾长石是由硅氧四面体组成架状晶体结构钾的铝硅酸盐矿物，一般呈肉红色、黄白色、白色或灰色，具有熔点低、熔融间隔时间长、熔融粘度高等特点，广泛应用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、电瓷、研磨材料等工业部门。

　　我国钾长石资源丰富，但由于铁、钛及其他有害元素超标，钾长石的选矿提纯一直是困扰此行业的主要问题之一。由于陶瓷行业对原料的苛刻要求，除极少数天然钾长石资源无需选矿外，一般都需要对钾长石资源进行必要的选矿加工，除去其中的铁、钛、锰等有害杂质。

　　1、钾长石的选矿提纯

　　铁杂质是钾长石中主要的有害元素，严重影响其在陶瓷、玻璃等领域的应用。我国可直接开采利用的低铁钾长石资源不多，大多数矿石铁含量较高，需提纯除铁，才能满足市场需求。

　　有效去除钾长石中铁杂质前提，是先弄明白铁杂质的赋存形式，钾长石中铁的赋存形式主要有三类：
　　①粗粒的磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿单体和集合体等，赤褐铁矿集合体分布在钾长石粒间，有的呈细脉状贯穿在钾长石中，这种集合体一般粒度较粗，易于选别；
　　②以铁染形成的氧化铁淋漓渗透污染钾长石的表面，氧化铁沿着裂缝、矿物间及钾长石的解理缝贯入分布，形成铁的氧化物的薄膜，这种铁染形成的氧化铁大大增加了除铁的难度；
　　③含铁的脉石矿物，例如铁钛矿、黑云母、电气石、角闪石、绿帘石、褐帘石、黄铁矿等，虽然这类矿物一般含量较低，但对钾长石精矿的质量影响较大，而且这类矿物采用传统的单一加工方法很难去。
　　目前，钾长石主要的选矿提纯方法有：色选、水洗、磁选、重选、浮选、酸浸、还原法除铁、高温氯化和微生物浸出等，其中工业上应用较为广泛的为洗矿、磁选、浮选及其联合工艺。

　　（1）洗矿

　　洗矿适用于产自风化花岗岩或长石质砂矿的钾长石，主要是去除粘土、细泥和云母等杂质，即可降低钾长石矿中Fe2O3含量，又可提高钾长石矿中钾、钠含量。洗矿工艺常采用振动筛或洗矿槽，利用粘土、细泥、云母粒度细小或沉降速度小（比重轻），在水流作用下易与粗粒钾长石分开。

　　（2）磁选

　　由于钾长石中的铁矿物、黑云母、角闪石和电气石等都具有一定的磁性，因此在外加磁场的作用下可与钾长石分离。一般地，钾长石中这类矿物磁性较弱，只有采用强磁选设备才能获得较好的分选效果。

　　目前，国内用于钾长石除铁的磁选设备主要有：永磁辊式强磁选机、永磁筒式中强磁场磁选机、电磁平环强磁选机、电磁感应辊式强磁选机、高梯度强磁选机及超导强磁选机等。
　　根据工艺流程及物料性质选择磁选设备原则一般为：
　　①优先采用永磁磁选机，只是在质量要求较高或永磁磁选设备无法实现的情况，再考虑电磁磁选设备；
　　②先弱磁后强磁；
　　③微细粒时采用湿式分选；
　　④高精度分选时可采用干式分选；
　　⑤选择合适的分选粒度，在达到产品粒度要求的情况下，尽量在较粗的粒度下进行除铁作业；
　　⑥避免铁杂质的二次混入。

　　当钾长石中含有较多磁铁矿时，应当考虑先进行一次弱磁选或中磁选，再进行强磁选，这样不仅可以避免强磁选机的堵塞，还能减少强磁性矿物的夹杂造成钾长石的损失，可采用磁性物回收较充分的湿式逆流型永磁筒式磁选机实施。

　　（3）浮选

　　一般情况下，钾长石矿物中的铁主要赋存于云母、黄铁矿、少量赤褐铁矿和含铁的碱金属硅酸盐（例如石榴子石、电气石和角闪石）。通常，在pH值2.5～3.5的酸性条件下，采用胺类阳离子捕收剂可浮出云母；在pH值5～6的酸性条件下，采用黄药类捕收剂可浮选出黄铁矿等硫化矿物；在pH值3～4的酸性条件下用磺酸盐类捕收剂可浮选出含铁硅酸盐。

　　（4）磁-浮等联合流程

某些高铁极难选钾长石矿，不仅含铁很高，而且其中部分铁矿物是以铁染形式渗透于钾长石解理间，对于这些矿物，如果采用单一选别工艺都不能满足精矿要求时，可以采用联合流程。

　　2、钾长石在陶瓷工业中的应用特性及市场概况

　　（1）钾长石在陶瓷工业中的应用特性

　　钾长石在陶瓷工业中做陶瓷坯体配料、陶瓷釉料的用量占30%，其在陶瓷中的应用有如下几个方面：
　　钾长石既是熔剂原料又是瘠性原料，在坯体中降低烧成温度又可缩短坯体的干燥时间，同时减少坯体干燥时的收缩和变形。钾长石在陶瓷工业中的用量约占钾长石总量的30%。
　　钾长石在高温下，熔化为钾长石玻璃，填充坯体颗粒间的空隙，粘结颗粒使坯体致密，可改善透明度，有助于提高坯体的机械强度。
　　钾长石玻璃在高温下是液态介质，能促使石英和高岭矿物的熔解和相互渗透，促进莫来石结晶的生成和发育。
　　钾长石的组成中包含有瓷坯中的主要氧化物，因此作为主要原材料可以替代其他工业原料，降低生产成本。

　　（2）钾长石市场概况

　　钾长石供应：随着陶瓷行业的大力发展，钾长石资源的大量消耗使得钾长石矿储量不断减少，开采的成本越来越大，国内优质钾长石供不应求，目前陶瓷工业用优质钾长石资源从朝鲜、印度等国家大量进口。

　　钾长石企业：目前钾长石的开采经营者以民企为主，我国钾长石矿分布分散，开采条件差，起点低，相对风险较小。钾长石行业集中度低，企业数量多，规模小，资源浪费严重。

　　产业集聚地：山东省陶瓷产区主要有淄博和临沂两个地区，对钾长石的需求量很大，主要来自山东、江西、河南、湖南、朝鲜等地。河南陶瓷产区主要集中在内黄、鹤壁、汝阳、郑州等地，坯体用钾长石主要来源于河南林州、卢氏县、洛阳宜川县、登封市。釉料用钾长石90%以上来自湖南平江，少量来自河南嵩县。

　　钾含量大于11%的高品质钾长石在全国各地都有很大的市场空间，低品位的钾长石一般就地销售。未来几年随着国内对钾长石行业需求的不断增长，预计行业需求还将快速增长，预计到2022年我国钾长石行业需求量将达到288.5万吨。

　　随着优质钾长石资源的减少，低品位钾长石已成为钾长石矿加工的主要资源。另外，下游企业对钾长石精矿品位的要求越来越高，这势必对钾长石矿的加工提出更高的要求，必须尽快提高钾长石选矿提纯技术的推广应用。

来源：中国粉体技术网

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