半风化长石类矿物原料的开采及精细加工
时间：2021-01-05 16:02:47 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要: 本文通过对当地半风化长石类矿物原料的合理开采、精细加工及综合治理生产实践，针对矿物原料在陶瓷行业中的应用、加工工艺的选择和生态环境治理方面，探索了矿物原料可持续发展的新思路。
关键词: 半风化类长石 开采 精细加工 生态环境
1 前 言
我国陶瓷发展历史悠久，而建筑卫生陶瓷工业在近二十年来发展更是迅速。随着我国城市化进程的快速发展,陶瓷工业科技创新取得了长足进步。企业的生产规模和产品质量日益提高，对高品位矿物原料的需求量越来越大。许多优质原料几近枯竭，而且价位高，产量少，远远满足不了需求。因此，需对矿物原料精准定位，合理地分选出优级和次级原料，从矿山的勘探、开采、精细加工、生态环境等方面作系统性分析研究。推广陶瓷原料的标准化生产，拓宽原材料的采购范围。这是我国陶瓷产业由大变强的必由之路。本文就半风化长石类矿的开采加工等相关工艺进行了论述，提出普通原材料的应用新途径。
2 原料的开采
2.1半风化长石矿山简介
半风化长石矿山位于江西省九江市南约35km处，丘陵地区，属亚热带气候。矿山自2000年底开始挖掘，由于该矿呈半风化状，铁、钛等杂质含量较多，其中还夹杂白云母、黑云母等。因此一直处于试采阶段，俗称瓷砂。原矿主要销往矿区周边200km范围内的陶瓷企业作普通坯用原料使用，价格较低。
矿区地层呈单斜构造，地层产状变化稳定，无大的断层。矿山主要是长石类矿体，地表露头零星，一般埋于地表下3m左右，矿体断续延伸达1000m左右、宽约300m、深度约8~20m。局部块状长石呈线状、脉状产出。根据勘探工程报告，贮量约300~1000万吨。矿物组份为：（1） 原生矿物以钾长石、钠长石、石英为主，白云母为次；（2） 次生矿物为高岭土、水云母、绢云母等粘土矿物。该矿物得化学成分及其百分比为：SiO2 68.32%、Al2O3 18.39%、Fe2O3 0.73%、TiO2 0.13%、CaO 0.17%、MgO 0.23%、K2O 3.98%、Na2O4.23%、烧失量为 3.56%。原岩以斑状结构为主，块状其次，次生岩石则是料状、粉末状、絮状等结构。该矿体底板均为白云石、大理石，产状与矿体一致。
2.2开采方式
矿山矿体开采宽度平均20m左右，开采标高约20m，矿体产状坡度较陡，依据矿山自身特点（风化残积、矿床及围岩风化强度大），其物理力学性能差，且矿层延伸不大，不符合洞采、井采条件。基于综合安全生产和经济性考虑，选择露天剥离开采方式，当高度大于15m以上时，分台阶式，并且台阶间保留10m左右平台。
2.3开采程序及技术指标
根据开采方式的选择及机械作业情况，首先将近路段的矿区范围内表土3~5m剥离（前期已有部分矿体显露）。并按80~100m的距离分片开采。当一片矿体采完后，立即进行废土回填，恢复植被，并种上树木，以防止大量的水土流失，之后再按同样的方法往前推进。
采用机械作业，台班产量约2000T，按平均年工作150个台班计算，年产量约为30万吨。贮量可供开发十年左右。除剥离表土外，其资源利用率约75%左右。
2.4开采区水土保持措施
由于矿区处于丘陵地带，开采时对表面剥离，造成沙层裸露，为更好配合国家对生态环境治理要求，水土流失和开采的滑坡是矿山开采的常见危害。该矿区岩土层结构松散、空隙大，雨水大时流失严重，矿山开采使地形坡度加大，并对原岩石结构进一步破坏。因此，在开采的同时，应做好水土保持。其具体措施为：在近坡角设抗滑桩，在废料场、半成品堆积场外围设矿坝护栏或闸山沟，同时回填降低地形坡度。
3 半风化长石矿物的加工工艺与应用
半风化长石矿物主要由钠长石、钾长石、高岭土、白云母、石英等组成。钾、钠长石是陶瓷工业中坯釉的主要组份之一，烧成前它作为瘠性原料，烧结时作为熔剂降低烧成温度。此外，长石玻璃体的生成还能提高坯体、釉料的透光率。实践表明，矿物原料在陶瓷行业应用中的有害成份是：铁、钛及其它重金属氧化物，它们会影响产品发色，云母类矿物会影响产品成形。因此科学地制订出切实可行的加工工艺，在原矿中剔除云母类、铁、钛以及其它重金属氧化物，以提高产品的附加值和适应范围。针对该矿的化学成份、矿物组份特点，综合采用浮选和高梯度磁选两种工艺相结合。
3.1工艺流程
半风化长石矿物的加工工艺流程如图1所示。
该矿呈半风化状，部分大石块，约占35%左右，另外云母片夹生，大部分呈粒状和粉末状。根据除铁及浮选工艺要求，应提高杂质的分散度。故采取破碎、细碎及球磨工艺，将原矿由块状加工成200目级的浆料。之后，采用浮选工艺在高压水旋流的作用下，利用云母矿物比重轻的特点去除云母片；再采用重力筛分工艺，利用重力作用，将含铁、钛及其它重金属氧化物杂质分离；然后，浆料通过永磁除铁设备，特别是高梯度磁选机，可进一步将一些弱磁性的杂质吸附出来。此时的浆料含水率较高，根据水分的多少，采用沉淀、压滤等方式分级脱水至20%左右沉积块状，最后烘干打粉包装。
3.2产品的应用
通过一系列的精细加工，原料的各方面指标有所提高，其铁、钛氧化物含量同比降低67.45%，烧结白度提高了20度，见表1所示。应用范围由普通墙地砖坯料（由于云母片较多，配方用量较少），到高档抛光砖和日用陶瓷釉料，其产品售价由20元/吨左右上升为200元/吨左右，去除损耗和加工成本，其利润有较大幅度的提高。
4 环保治理和回收措施
为加强环境保护和废料的回收利用，减少三废的排放，在加工过程中可采取以下几种措施：
（1） 浮选工艺中，产生大量的富含细颗粒水，经大型的三级循环沉淀，并由渣浆泵抽至压滤回收。其固化后的尾砂可用于普通墙地砖坯料，沉淀后清水循环使用，无废水排出；
（2） 在加工工艺中，为减少噪音，整个生产过程在标准钢结构厂房内，全部采用流水线作业，减少劳动强度；
（3） 工艺流程全部采用物理方法分离杂质，不产生化学污染；
（4） 整个研磨过程均采用喷雾除尘和湿研磨方式，室内产生的灰尘量较少。
5 结论
对半风化长石矿物的加工利用，从工艺方法和经济效益方面均是可行的，提高了产品的附加值。拓宽了陶瓷原矿利用范围，由追求单一的高品质原矿，发展到利用当地的普通矿产资源。该工艺为陶瓷工业生产可持续发展的原料需求提供一个新的思路和方法。
参考文献
[1] 盛元兴.现代建筑卫生陶瓷工程师手册[M].北京：中国建材工业
出版社，1998,8.
[2] 李家驹.陶瓷工艺学[M].北京：中国轻工业出版社，2006,6.
[3] 邵国有.硅酸盐岩相学[M].武汉：武汉理工大学出版社，1991,12.
