紅柱石、云母礦可選性試驗研究報告

關(guān)鍵詞：紅柱石,云母礦,國檢測試控股集團北京科技有限公司

紅柱石、藍晶石和硅線石屬藍晶石族礦物，俗稱“三石”；它們具有相同的化學分子式 Al₂O₃·SiO₂或 Al₂SiO₅，但礦物構(gòu)造特點不同；紅柱石和硅線石屬斜方晶系，藍晶石屬三斜晶系；這些礦物的理論化學組成為：Al₂O₃ 63.1%，SiO₂ 36.9%。

紅柱石晶體結(jié)構(gòu)中以其棱連接Al-O八面體而形成晶鏈，鏈間Si-O 四面體和 Al-O三角雙錐連接，并以其一個頂點將二系列Si-O四面體連接，鋁原子一個位于Al-O八面體中，一個位于三角雙錐中心，形成斜方晶系；藍晶石由Al-O八面體晶群形成小鏈，每個八面體的共同晶棱同相鄰的八面體聯(lián)結(jié)，小鏈通過鋁、硅和氧原子彼此相聯(lián)結(jié)，形成三斜晶系；硅線石中硅與氧形成Si-O四面體，半數(shù)的鋁與氧形成Al-O八面體，另外半數(shù)的鋁與氧形成Al-O四面體并與Si-O四面體一側(cè)相聯(lián)結(jié)，共用兩個頂角構(gòu)成雙鏈，與Al-O八面體彼此平行和相互銜接，從而形成針柱狀的斜方晶系。

礦物晶體構(gòu)造的特點決定了藍晶石族礦物性質(zhì)各不相同，如紅柱石密度為 3.10～3.20g/cm³，藍晶石密度為 3.56～3.68g/cm³，硅線石密度為 3.23～3.25g/cm³；這些礦物在不同方向上的硬度也不一樣；按莫氏硬度，紅柱石硬度為7.0～7.5，藍晶石為4.5～7.0，硅線石為6.0～7.0；藍晶石族礦物外部晶形有針狀、柱狀和棱柱狀；紅柱石晶體有白色、灰色、淺紅色和紅色，有時略帶粉紅色調(diào)；藍晶石晶體有白色、淺藍色和藍色；這些礦物都具有玻璃光澤；藍晶石族礦物的耐火度高，機械強度大，對酸和堿具有高度的穩(wěn)定性，在高溫下煅燒后能分解成莫來石和游離二氧化硅；藍晶石族中不同礦物轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎臏囟炔煌?；紅柱石的轉(zhuǎn)變溫度為 1350～1450℃，同時體積膨脹系數(shù) 3～5%；藍晶石的轉(zhuǎn)變溫度為1100～1480℃，同時體積膨脹系數(shù) 15～18%；硅線石的轉(zhuǎn)變溫度為 1550～1650℃，同時體積膨脹系數(shù)5～8%；莫來石（Al₆Si₂O₁₃）的特點是具有氈狀結(jié)構(gòu)，在1550～1820℃溫度范圍內(nèi)物理和化學性質(zhì)穩(wěn)定，如繼續(xù)升溫，紅柱石分解成剛玉和游離二氧化硅。

因為藍晶石族礦物具有可轉(zhuǎn)變成莫來石的性質(zhì)，所以被應(yīng)用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)耐火材料、陶瓷類材料和耐酸制件及生產(chǎn)特殊絕緣體，用以制造鑄鋼和鑄其它制件的坩堝。與石英質(zhì)、高鋁及其它耐火材料相比，用紅柱石、藍晶石和硅線石精礦制成的耐火制件具有許多優(yōu)點。

發(fā)展趨勢：地球上紅柱石儲量集中在南非、法國和中國。西班牙、葡萄牙、俄羅斯、加納、韓國、美國的加利福尼亞和北卡羅來納也有一定的儲量。

目前世界可供商業(yè)出口的紅柱石生產(chǎn)基本限于南非，年產(chǎn)量約25萬噸。南非產(chǎn)品一半左右出口到歐洲。法國的達姆萊克公司有一個礦，年產(chǎn)6.5萬噸，前不久達姆萊克接管了安尼斯雷紅柱石，紅柱石耐火材料及庫里南礦物三家公司。安尼斯雷經(jīng)營點位于伯格斯費特，年生產(chǎn)能力6萬噸。產(chǎn)品有兩個等級：1～4mm和3～8mm，產(chǎn)品Al₂O₃含量高的達59%，全部用于耐火材料。出口到美國、日本、澳大利亞和歐洲。前庫里南經(jīng)營地點是雷登伯格，年生產(chǎn)能力5萬噸，產(chǎn)品牌號為K55和K57P，含Al₂O₃分別為55%和57%。原料出口到歐洲和遠東，主要發(fā)往英國、德國、西班牙和意大利。其位于格魯特馬里科的安萊夫安德拉法克斯產(chǎn)品主供出口，主要市場是日本、歐洲和美國。

安格羅瓦爾集團的子公司利諾紅柱石公司在南非經(jīng)營最大一個礦，該礦位于穆普馬蘭格北部的塔巴基姆比附近，產(chǎn)量達生產(chǎn)能力的12萬噸左右，其中有6～7萬噸出口，85%從理查德灣發(fā)運，剩下的裝袋從杜班發(fā)出。后者90%左右是作為研磨品售出的。大約每年有5萬噸售予國內(nèi)市場，其中大部分消費于鋼鐵業(yè)用作耐火材料。銷售是世界性的，出口主要是東歐和東南亞。礦點加工的數(shù)量不大，各種專用級別產(chǎn)品大量由加工廠生產(chǎn)。

國內(nèi)外應(yīng)用：國外對于紅柱石的應(yīng)用，主要傾向于配制高溫性能良好的燒成或不燒成磚及不定型澆注料、搗打料。多用于魚雷式鐵水鋼內(nèi)襯；混鐵爐式盛鐵桶、鋼包、二次煉鋼盛鐵桶內(nèi)襯；熱風爐、出鐵口和鐵水溝等等。此外還有新型硅鋁合金產(chǎn)品生產(chǎn)，這種高新產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用前景和潛在市場。

國內(nèi)對于高鋁礦物工業(yè)利用問題在1978年上海寶鋼總廠工程引進后才開始重視。每一個工業(yè)部門，凡有可能使用紅柱石精礦的，都對紅柱石精礦提出了一定的要求，但尚沒有通用的技術(shù)要求。

目前高級別紅柱石Al₂O₃含量要求高于58%，F(xiàn)e₂O₃應(yīng)低于0.8%；較低級別紅柱石要求Al₂O₃含量為52～54%，F(xiàn)e₂O₃可容許低于1.8%；我國寶鋼制高級耐火磚及不定型耐火制品的紅柱石要求為：Al₂O₃ 56～62%、SiO₂ 35～41%、Fe₂O₃≤2%、TiO₂≤0.5%；一般紅柱石要求可定為：Al₂O₃＞55%、Fe₂O₃＜1.5%、TiO₂＜1.0%，K₂O+Na₂O＜0.8%。

在紅柱石選礦和最終應(yīng)用時，雜質(zhì)的性質(zhì)有重要影響。例如，鐵如果在晶體結(jié)構(gòu)中取代氧化鋁，或存在于空晶石連接處，那么對耐火制品并無不良影響，僅產(chǎn)生一些斑點。如果鐵以氧化鐵形式存在于脈石礦物中，或粘附到晶體表面上，或以大顆粒含鐵物料形式存在，就很不理想，必須磁選除去。這類鐵礦物的存在使耐火磚產(chǎn)生黑斑或孔隙，降低耐火磚的熔點。

堿金屬總含量超過 0.5%會顯著降低磚的熔點，減低荷重強度。

受甲方的委托，我dan'we于2013年7月10日承擔云南紅柱石、云母選礦試驗研究，以考察樣品的可選性，并根據(jù)工業(yè)現(xiàn)狀，對精礦應(yīng)用方向提供參考意見。

該礦可磨性紅柱石含量14.76%，Al₂O₃含量23.11%，紅柱石晶體解理和裂紋發(fā)育，晶體邊緣和解理及裂紋中絹云母化嚴重，晶體內(nèi)含有較多的石英、云母和鐵質(zhì)包裹體雜質(zhì)，導(dǎo)致礦石可選性難度增加，影響其可選性。

通過大量的試驗對比，分析紅柱石的選礦效果，最后確定了破碎-磨礦-脫泥-濕式磁選-擦洗-浮選流程工藝，產(chǎn)品技術(shù)指標見下表。

紅柱石精礦產(chǎn)品技術(shù)指標表

產(chǎn)品 名稱	產(chǎn)率（%）	回收率（%）	Al2O3 (%)	Fe2O3 (%)	R2O (%)	燒失(%)	TiO2 (%)	耐火度 （℃）
精礦	10.17	62.03	56.55	1.46	0.355	0.99	0.11	>1800

該紅柱石屬于二云片巖，可磨性能中等，經(jīng)選礦處理后所得到的紅柱石精礦AL₂O₃含量為56.55%，F(xiàn)e₂O₃含量為1.46%，符合耐火制品的紅柱石要求。