钾长石的工艺矿物学特征

(成都理工大学 四川 成都 610059)

钾长石的工艺矿物学特征

吴庆杰马雪峰

(成都理工大学四川成都610059)

阐述XRD、XRF、红外光谱分析、扫描电子显微镜等测试方法，简述钾长石矿化学成分的分析以及有害元素铁的赋存状态的等工艺矿物学特征进，对比国内近几年的除去铁的除杂工艺。

钾长石；选矿；测试方法

一、绪论

长石是一种铝硅酸盐类造岩矿物。长石族矿物是地壳上分布最广泛的造岩矿物，约占地壳总重量的50%，其中60%赋存在岩浆岩中，30%分布在变质岩中，10%分布在沉积岩中，但只有在相当富集时长石才可能成为工业矿物。化学上，长石是用于表示含有钾、钠或钙的铝硅酸盐的一个统称，其种类较多，形状也多种多样，形状有块状、柱状或针状等。常见的长石有钾长石、钠长石等，不同种类间的长石可以混溶，形成同象共溶体。

钾长石是一种含钾架状结构硅酸盐，是KAlSi3O8的三个同质多像变体透长石、正长石和微斜长石的总称，理论上含K2O 16.9%，SiO2 64.7%，Al2O3 18.4%。天然钾长石的杂质以石英或氧化铁为主，氧化钠和氧化钙次之，一般含K2O 9%～14%，SiO2 50%～65%，Al2O3 12%～18%，密度2.56～2.58g/cm3，莫氏硬度6～6.5，熔点1200～1400℃。

二、长石的选矿方法

长石的选矿方法随矿床类型及矿石性质而异。一般来说，高品位矿石手选后进行破碎、磨矿、磁选等作业，即可生产出符合工业要求的产品。长石的主要选矿方法：(1)手选：可除去矿石中的云母、石榴子石、电气石等杂质矿物；(2)光选：代替手选，从大块矿石中除去暗色废石；(3)水洗、脱泥、分级：可除去黏土、云母等较容易泥化的杂质矿物；(4)浮选：除去云母、石英、铁矿物等杂质；(5)磁选：除去铁等磁性矿物；(6)电选：除去石英等伴生杂质矿物；(7)酸浸：对于铁有严格要求，利用强酸进行化学处理除铁。

三、测试方法

(一)X射线荧光分析

X射线荧光分析是检测矿石定性、定量分析的主要手段，它具有检测元素范围广、X射线谱线简单、相互干扰少、分析浓度范围较宽、从常量到微量都可分析、检测样品不被破坏，检测快速、准确等特点，利用X射线荧光光谱仪测定样品中各种元素的种类及含量，进而判断长石样品中影响其品质的主要元素。

(二)X射线衍射分析

X射线也叫伦琴射线，它同Y射线、紫外线、可见光和红外线一样，都属于电磁波。X射线的波长只有0.001～10nm，用于晶体分析的X射线，其波长介于0.05～0.25mn之间。为了测定矿石物相组成和晶体结构，多采用X射线衍射法。利用X射线对物质内部的原子和离子作用，产生散射现象，散射波之间会发生干涉作用，导致某些方向上散射波加强，从而显示出与结晶结构相对应的特有的衍射现象。根据X射线衍射图谱中的强衍射峰的位置，判断长石的矿物组成、铁在长石中的赋存状态及处理后的长石的物相变化。

(三)扫描电子显微镜

利用扫描电子显微镜观察长石颗粒处理前后的电子成像的轮廓、颗粒形状、大小、颗粒层间结构等，分析长石结构的变化，判断处理方法的可行性。观察过程如下：将长石颗粒粘在载物台上，抽净仪器内空气，使之处于真空状态，然后对准物镜，选择合适的物镜调整显微镜的焦距，调整显微镜的亮度和光圈的大小。通过调整显微镜，观察视频图像窗口中的成像效果，抓拍所需的图像。

(四)红外光谱分析

采用红外光谱仪进行浮选药剂与矿物间作用机理的研究。采用KBr压片法测定，观察油酸钠作用前后长石特征峰的变化。红外分析样品制备过程如下：在浮选槽中加入一定量的长石样品，用去离子水调成40%的矿浆浓度，加入pH调整剂，然后加入一定量的捕收剂油酸钠，搅拌5min后，采用离心机固液分离，将所得样品在50℃以下烘干，将烘干后的样品研磨与溴化钾粉末混匀压片，然后进行红外光谱扫描。

四、钾长石除铁的相关研究

(一)钾长石中铁矿物分布状态

一般来说，钾长石中铁矿物有两种分布状态。第一种是粗粒铁矿物单体、集合体：粗粒的赤铁矿、褐铁矿单体、集合体分布在钾长石粒间，有的呈细脉状贯穿在钾长石中。第二种是浸染铁矿物：铁染形成的氧化铁淋漓渗透污染钾长石的表面，氧化铁沿着裂隙、矿一物间及钾长石的解理缝贯入分布，解理缝的宽度仅1微米左右。在薄片中能看到赤、褐铁矿单体周围分布着氧化铁的扩散晕,它往往污染周围的钾长石，也就是铁染成片。呈铁染的氧化铁本身为质点分散分布，粒度细小，仅几至十几微米。这种铁染形成的氧化铁大大地增加了除铁的难度。

(二)钾长石矿中除铁的相关工艺

在郭保万等人的实验中，可得出采用单一磁选工艺得到钾长石精矿产率66.60%、铁品位0.37%,除铁率91.24%。单一浮选精矿产率55>83%、铁品位0.36%。磁浮联合流程的精矿产率56.35%、铁品位0.25%、除铁率94.96%，磁浮联合流程取得了较好的结果。

在李静玲等人的试验中，研究了具隐晶质结构钾长石矿除铁方法，根据钾长石与含铁矿物在物理及表面物理化学性质方面的差异，采用了如下试验方法:①单一磁选流程；②单一浮选流程；③浮-磁选流程；④浮选-酸浸法；⑤浮选-氯化法。在经过5种试验方法过后，考虑到产品生产成本问题，在试验采用浮选-硫酸酸浸方法，Fe2O3含量即可降至0.12%左右，符合市场对该产品技术指标中Fe2O3的要求。

五、结语

随着当今技术的发展，针对钾长石矿的工艺特征，采用多种岩矿现代测试分析方法(XRD、XRF、红外光谱分析、扫描电子显微镜)，对该矿工艺矿物学进行研究，对其矿物化学元素、有害元素及杂质进行详细的精确的分析，同时，对其工艺进行试验。

目前对于铁杂质，主要是采用磁选-反浮选、酸浸等工艺，尽管各个分离铁杂质的研究可能大部分停留在实验室，或者是其对性的工艺还未得到普及，在工业生产中获得实际应用的例子很少，但是这些工艺方法值得去做进一步的探讨和改进，望能够广泛应用与实际，实现工业应用，以获取经济效益。

[1]胡波,韩效钊,肖正辉等.我国钾长石矿产资源分布、开发利用、问题与对策[J].化工矿产地质,2005,27(1):25-31.

[2]李东明.高铁低品位钾长石选矿实验[D].硕士学位论文,辽宁工程技术大学,2013.

[3]郭保万,张艳娇,赵平,杨欣剑.某高铁钾长石除铁工艺流程研究[J].矿产保护与利用,2000,(2):22-26.

[4]李静玲,黄冲,王丛标.马鞍山林里钾长石矿除铁试验研究[J].矿业快报,2001,(19):17-20

马雪峰(1992-)，男，硕士研究生，成都理工大学，地质工程；吴庆杰(1992-)，男，硕士研究生，成都理工大学，固体地质勘察。