淮北煤系高岭土干法除铁研究

摘要：通过对淮北煤系高岭土原矿特性和熟料干法强磁除铁试验研究，证实了干法除铁工艺的有效性和实用性，除铁后的产品质量得到提升。
关键词：煤系高岭土；干法强磁；除铁

1、前言
高岭土是重要的工业材料，在塑料、橡胶、造纸、涂料、陶瓷、冶金、耐火材料及化工行业有广泛的应用，长期以来，我国主要开发利用的是软质和砂质的白色高岭土，随着市场需求和优质高岭土资源的减少，人们不得不转向开发煤系硬质高岭土资源，目前已有十多年的历程。我国煤系高岭土资源丰富，分布面积很广，但煤系高岭土含有一定的铁、钛、有机碳等，限制其部分应用领域。本文对淮北煤系高岭土的特性和有害物质尤其是铁进行了系统的除铁工艺的试验研究，效果明显。

2、矿床特征及矿石性质
    淮北煤系高岭土矿床类型属于沉积型，产于古生界二叠系，与煤层伴生，范围与煤层基本一致，其层位厚度2-3米，矿体稳定，仅闸河矿区已探明储量3.4亿吨，远景储量4.8亿吨。
    淮北煤系高岭土为硬质高岭土，凝胶块状结构、贝壳状断口、质硬性脆，有滑腻感，颜色以浅灰、深灰为主。矿石中主要矿物成分为高岭土，含量大于95%，其形态呈显微鳞片状微晶集合体，颗粒度较小，片径1~2μm左右，晶体轮廓清晰。另外，矿石中还有菱铁矿0.7%~2.7%及少量水云母、地开石、方石英、碳酸盐矿物等。化学成分如表1。

从表1中可见矿石中有益成分Al2O3、SiO2等含量稳定，变化很小，而矿石中主要有害物质菱铁矿中包括了小部分的赤铁矿和少量的其他状态的铁，见表2。这些铁是淮北煤系高岭土矿石中的主要有害物质，且含量变化较大，铁含量高低决定了该煤系高岭土矿石品质的好坏。
表2中可见该矿石中Fe2O3主要以菱铁矿形式存在，为鲕粒状，鲕粒直径一般在0.5mm左右，与高岭石有着明显差异，且分布多呈星散状或集合体存在，其颜色呈褐黑色，含量占全铁的82.5%，是除铁的主要对象，而其他形式的铁仅占全铁量的17.5%。

3、永磁干法强磁除铁技术及效果
3.1 试样制备
    试验样品取自淮北煤系高岭土原矿和煅烧过后的熟料。依次经过破碎-细碎-粗磨-筛分等工序，分别制作成不同粒度的试验样品。试样化学成分为：
 

3.2 除铁设备
    本次除铁试验使用干式永磁强力磁选机，其主要性能指标如下：

3.3 除铁试验及效果
    除铁试验过程中，我们根据所用设备的即时可调性能，依次对磁辊转速、进料量大小等分别调整对比，不同粒度分别进行试验，按照首先满足产品质量要求的前提，最终确定一个最佳的综合指标。这样经过多次反复试验，结果如表3、表4所示。

由此次试验数据得到不同粒度原矿和熟料的磁选除铁效果，见图1。
 

从图1可以看出在其他设备技术条件不变的情况下，物料的粒度差别是影响分选的主要因素，对除铁效果影响最大。

4、结语
通过对上述试验结果综合分析研究比较，我们能得出结论：
4.1 通过永磁干法强磁除铁后，高岭土原矿铁含量最高降幅达到48.5%，熟料铁含量最高降幅可达62.3%，除铁效果显著。
4.2 淮北煤系高岭土原矿和熟料除铁效果均受物料粒度差别影响较大，物料粒度在80～120目之间时除铁效果最好，且高岭土熟料要比原矿除铁效果更显著。
4.3如果分别对精矿再进行二次或三次除铁提纯降低铁含量，是完全可能的，以满足不同层次用户要求，达到经济效益最大化。
4.3 淮北煤系高岭土的永磁干法强磁除铁工艺可靠，经济效益较高，在大规模、系列化的工业生产中，该除铁工艺具有节能、高效率、易操作、维修量小等独特优势。