“該項目工藝先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)晶石礦的綠色清潔高效生產(chǎn)，研發(fā)的選冶關(guān)鍵技術(shù)、新型浮選藥劑等在同類礦山有進(jìn)一步推廣應(yīng)用的潛力，為同類型資源開發(fā)利用提供了技術(shù)支撐，對推動新型能源礦產(chǎn)綜合利用具有示范意義。”近日，由中國地質(zhì)調(diào)查局鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所承擔(dān)實(shí)施的國土資源大調(diào)查項目“甘肅復(fù)雜大型藍(lán)晶石礦及銣多金屬礦綜合利用研究”分報告通過了中國地質(zhì)調(diào)查局西南項目管理辦公室在成都組織的評審驗(yàn)收，并被評為優(yōu)秀。該項目以甘肅復(fù)雜大型藍(lán)晶石礦為研究對象，開展的綜合利用技術(shù)研究獲得了重大突破。

　　“近年來，我們依托礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用調(diào)查工程，針對藍(lán)晶石礦屬石榴藍(lán)晶二云母石英片巖石的特點(diǎn)，進(jìn)行了多項技術(shù)攻關(guān)，確定了適宜分選的關(guān)鍵工藝流程，對伴生礦物進(jìn)行了綜合回收，并研發(fā)了在中性條件下分選藍(lán)晶石族礦物的新型捕收，均取得了突破性進(jìn)展。”中國地質(zhì)調(diào)查局鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所所長馮安生介紹說，該項目共研制新藥劑3種，申請專利3項，發(fā)表論文1篇，培養(yǎng)科研骨干2人、碩士生1人，圓滿完成了任務(wù)書的要求。

　　高效利用有點(diǎn)難

　　藍(lán)晶石是我國重要的非金屬礦產(chǎn)之一，用途十分廣闊。據(jù)了解，目前，藍(lán)晶石精粉作為一種高級耐火材料，在不定型耐火材料、莫來石輕質(zhì)磚、煉鐵炮泥、定型耐火制品生產(chǎn)中作為膨脹劑使用。

　　“在不定形耐火材料中，普遍引入藍(lán)晶石作為膨脹劑，可以有效抵消耐火材料在高溫下的收縮，改善其高溫性能。”作為我國非金屬領(lǐng)域的知名專家，馮安生對藍(lán)晶石有著更深刻的認(rèn)識。他進(jìn)一步介紹說，藍(lán)晶石還是合成莫來石、莫來石纖維及定型耐火制品基質(zhì)作莫來石化晶核、莫來石工程陶瓷的原料，可用來制造技術(shù)陶瓷、汽車發(fā)動機(jī)的火花塞、絕緣體、球磨機(jī)球體、試驗(yàn)器皿、耐震物品等，并可用電熱法煉制硅鋁合金，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶的部件上。

　　據(jù)了解，國內(nèi)藍(lán)晶石礦經(jīng)過近年來的開發(fā)，總體產(chǎn)量和出口量均呈快速增長趨勢，藍(lán)晶石精礦年產(chǎn)量由2006年的2.74萬噸增加到2010年的6萬噸左右。隨著工業(yè)利用范圍的擴(kuò)大，藍(lán)晶石精礦需求量在不斷增長，其增長率一般每年為5%～7%，在鋼鐵工業(yè)方面增長率每年為10%。據(jù)我國耐火材料專家預(yù)測，未來10年，我國藍(lán)晶石精礦年需求量將增至15萬噸左右。

　　但是，國內(nèi)藍(lán)晶石礦普遍存在嵌布粒度不均勻的問題，使得單純采用重選和磁選工藝難以獲得較高品位的精礦，必須采用浮選工藝進(jìn)一步提高精礦質(zhì)量，這就需要進(jìn)一步細(xì)磨。而礦石在細(xì)磨的情況下易泥化，在礦石粒度較細(xì)的條件下惡化浮選環(huán)境，導(dǎo)致藍(lán)晶石回收率下降。

　　“藍(lán)晶石選礦目的在于提高藍(lán)晶石礦物純度，降低有害雜質(zhì)含量。”馮安生說，國內(nèi)藍(lán)晶石精礦Al2O3品位多在52%~55%之間，藍(lán)晶石礦物回收率在50%~60%，造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)，并且藍(lán)晶石礦中伴生的石榴子石、云母、金紅石等有用礦物未得到綜合回收利用。

　　特別值得一提的是，目前，國內(nèi)對藍(lán)晶石尾礦的利用也主要集中在選別提純制備高純云母或石英，用于制備平板玻璃的原料和墻體耐火磚等，國內(nèi)藍(lán)晶石選礦尾礦功能化、高性能化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵技術(shù)研究尚屬空白。

　　如何圍繞國家重大需求，依靠科技創(chuàng)新來突破藍(lán)晶石的綜合利用瓶頸，成為擺在科研人員面前的一個現(xiàn)實(shí)問題。

　　科技創(chuàng)新攻難關(guān)

　　地質(zhì)調(diào)查項目《甘肅復(fù)雜大型藍(lán)晶石礦及銣多金屬礦綜合利用技術(shù)研究》為我國藍(lán)晶石的綜合高效利用打開了一個“窗口”，也為中國地質(zhì)調(diào)查局鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所攻克藍(lán)晶石綜合利用難題提供了一個舞臺。

　　“‘甘肅大型藍(lán)晶石礦選礦關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及推廣應(yīng)用’屬于地質(zhì)調(diào)查項目《甘肅復(fù)雜大型藍(lán)晶石礦及銣多金屬礦綜合利用技術(shù)研究》工作內(nèi)容之一，周期為2013年1月~2015年12月，其中2013年~2014年屬于《礦產(chǎn)資源高效綜合利用技術(shù)與實(shí)用化研究》計劃項目，2015年屬于《資源節(jié)約與綜合利用技術(shù)應(yīng)用示范》項目。”該項目負(fù)責(zé)人張紅新介紹說。

　　據(jù)了解，本項目總體目標(biāo)任務(wù)是以甘肅大型藍(lán)晶石礦為研究對象，結(jié)合該藍(lán)晶石礦共伴生石榴石、云母的特點(diǎn)開展綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)藍(lán)晶石資源綜合回收利用和尾礦減排的目的。項目預(yù)期成果是，突破甘肅大型藍(lán)晶石礦的綜合利用技術(shù)，研發(fā)相關(guān)選礦新型藥劑1~3種；申請發(fā)明專利1~3項，提交成果報告1份。

　　為了啃下這塊“硬骨頭”，鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所依托礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用調(diào)查工程，抽調(diào)精兵強(qiáng)將成立了項目團(tuán)隊，開始了持續(xù)的科技創(chuàng)新工作。

　　“目前，國內(nèi)對藍(lán)晶石精礦要求的指標(biāo)是：藍(lán)晶石精礦Al2O3品位≥55%，精礦中Fe2O3品位＜1%，藍(lán)晶石礦物回收率≥75%，石榴子石精礦礦物含量≥90%，云母精礦礦物含量≥90%。藍(lán)晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相制備復(fù)相耐高溫材料中的Si3N4+Sialon+SiC+C>95%，選礦尾礦轉(zhuǎn)型的轉(zhuǎn)化率>95%。”馮安生說。

　　鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所項目團(tuán)隊在對藍(lán)晶石礦工藝礦物學(xué)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，提出了適宜該礦分選的關(guān)鍵工藝流程，研發(fā)了在中性條件下分選藍(lán)晶石族礦物的新型捕收劑。他們采用原礦-破碎-干磁拋尾-磨礦-螺旋溜槽拋尾-再磨-藍(lán)晶石浮選-磁選除鐵工藝流程方案，小型試驗(yàn)獲得的試驗(yàn)結(jié)果如下：藍(lán)晶石精礦產(chǎn)率7.15%，Al2O3品位58.74%，Al2O3回收率20.97%，藍(lán)晶石礦物量95.26%，礦物回收率75.53%。

　　螺旋溜槽尾礦采用篩分-重選-磁選工藝流程回收白云母，干磁尾礦采用重選-篩分-磁選工藝流程回收石榴子石、白云母、黑云母。其試驗(yàn)結(jié)果為：白云母精礦產(chǎn)率17.75%，礦物量98%；黑云母精礦產(chǎn)率9.48%，礦物量90%；石榴子石精礦產(chǎn)率3.36%，礦物量95%。

　　“我們在小型選礦試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)大試驗(yàn)研究，擴(kuò)大試驗(yàn)最終可獲得精礦產(chǎn)率7.27%、Al2O3品位57.77%、藍(lán)晶石礦物回收率75.12%的分選指標(biāo)。同時，對伴生礦物進(jìn)行了綜合回收，石榴子石精礦產(chǎn)率3.62%，礦物含量95%以上；白云母精礦產(chǎn)率16.64%，礦物含量95%以上；黑云母精礦產(chǎn)率13.44%，礦物含量90%以上。”馮安生十分高興地說。

　　與此同時，該所還開展了藍(lán)晶石選礦尾礦的高溫物相演變研究和藍(lán)晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相制備的制備工藝研究，利用藍(lán)晶石尾礦轉(zhuǎn)型制備成高性能Si3N4/Sialon復(fù)相耐高溫材料，Si3N4+Sialon+SiC+C>95%，選礦尾礦轉(zhuǎn)型的轉(zhuǎn)化率>95%，為藍(lán)晶石尾礦利用提供了技術(shù)支持。藍(lán)晶石浮選藥劑研究分別在石油磺酸鈉和油酸鈉為捕收劑的體系下進(jìn)行純礦物試驗(yàn)，研究了捕收劑、調(diào)整劑clean-2、金屬離子對藍(lán)晶石和石英浮選行為的影響，進(jìn)行了實(shí)際礦石浮選試驗(yàn)研究。

　　“我們進(jìn)行的作用機(jī)理研究表明：金屬離子在礦物表面的吸附，改變了礦物的表面電性，使礦物零電點(diǎn)發(fā)生漂移，從而使礦物的浮游性發(fā)生改變。clean-2對礦物表面及礦漿中的金屬離子具有絡(luò)合作用，影響礦物的Zeta電位和與捕收劑的吸附。油酸鈉和石油磺酸鈉在藍(lán)晶石表面的吸附均以化學(xué)吸附為主，在石英表面主要以物理吸附為主。”張紅新解釋說。

　　經(jīng)過兩年的持續(xù)攻關(guān)，該項目終于取得了重大突破。馮安生說，本項目嚴(yán)格按照地質(zhì)調(diào)查項目管理辦法運(yùn)行，試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)均超過了任務(wù)書要求，為甘肅地區(qū)大型資源合理開發(fā)利用提供了有力的技術(shù)支撐。

　　轉(zhuǎn)化應(yīng)用效果顯

　　“該項目的主要創(chuàng)新點(diǎn)，就是我們突破了藍(lán)晶石中性條件下浮選關(guān)鍵技術(shù)。”馮安生表示。

　　據(jù)了解，鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所研發(fā)了在中性條件下分選藍(lán)晶石的關(guān)鍵技術(shù)及新型浮選藥劑Z-401。該新型捕收劑具有改善分選環(huán)境，避免酸性條件下分選帶來的酸耗量大、設(shè)備腐蝕、污染環(huán)境等種種問題。其工藝首先采用干式磁選預(yù)先拋尾或濕式磁選預(yù)先拋尾除去弱磁性礦物，采用螺旋溜槽重選脫泥、浮選采用分段粗選、粗精礦合并四次精選、浮選精礦磁選除鐵的工藝流程，進(jìn)行了小型選礦試驗(yàn)和擴(kuò)大試驗(yàn)，工藝流程簡單，指標(biāo)穩(wěn)定，小型試驗(yàn)獲得的試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定良好。

　　“該藍(lán)晶石礦位于阿爾金山中段北坡，藍(lán)晶石礦物資源量約2483.5萬噸，伴生的云母、石榴石、石英砂礦物資源量分別為0.57億噸、0.19億噸、0.76億噸，達(dá)到超大型規(guī)模。因此，開發(fā)該藍(lán)晶石礦具有重要的意義。”馮安生說。

　　更重要的是，該項目成果采用在中性條件下研發(fā)的新型捕收劑實(shí)現(xiàn)藍(lán)晶石礦和石英的有效分選，避免了傳統(tǒng)酸法條件下酸用量大、污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備、成本高等問題，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)晶石礦的綠色清潔生產(chǎn)。同時，對該地區(qū)的藍(lán)晶石礦先后完成了小型試驗(yàn)和擴(kuò)大試驗(yàn)，技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定，正在與甘肅龍秦礦業(yè)有限公司，就成果轉(zhuǎn)化推廣進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，有望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　“該項成果促進(jìn)了科學(xué)理論創(chuàng)新和技術(shù)方法進(jìn)步，研發(fā)的中性浮選、藍(lán)晶石粗粒拋尾等選冶關(guān)鍵技術(shù)、新型浮選藥劑在同類礦山有進(jìn)一步推廣應(yīng)用的潛力。”馮安生最后表示，該項成果促進(jìn)了國家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)中心平臺的建設(shè)，帶動了人才成長和團(tuán)隊建設(shè)，項目負(fù)責(zé)人張紅新還被評為中國金屬學(xué)會選礦分委員會第七屆委員。