04低品位石膏提纯与增白实验研究

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第27卷第6期非金属矿　　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.27No.6

低品位石膏提纯与增白实验研究

张巨松　高　飞　安会勇　回志峰

(沈阳建筑大学材料学院,沈阳　110168)

摘　要　利用石膏原矿中各种杂质矿物的硬度、粒度差异,通过破碎、分级方法可有效提纯石膏,制成的半水石膏白度由62.6%提高到

69.3%。在此基础上研究了延长石膏的研磨时间即提高其细度以及外掺白度较高的惰性填料等,都可提高石膏的白度,分别达到75.2%和74.7%,但同时石膏的强度却明显下降。

Abstract　Basedonthehardnessandgraindifferenceofallmineralsinthegypsumores,improvewhitenessfrom62.6%to69.3%by

fragmentationandgrinding2classification.Andimprovewhitenessextentlybyincreasinggrindingtimeoraddinginertiamaterialofhighwhiteness,sothewhitenessaddto75.2%and74.7%.Butthecompressionofgypsumwilldropup.

石膏　分级　提纯　性能关键词　

Keywords　gypsum　grinding2classification　purification　property

　　随着我国建筑业和建材工业的迅猛发展,对石膏的需求越来越大,越高[1]。与此同时,视,、黑云母、赤铁矿[2]等,它们的存在影响了石膏的纯度和白度,辽阳石膏矿石膏就存在上述问题。因此企业要求,制成的石膏粉白度要达到目前市场上同行产品的白度(>70度),同时强度不减,凝结正常。为有效除去这些矿物杂质,提高石膏的纯度和白度,参照国外对石膏以及其它矿物的提纯增白方法[3,4],本研究探索了一种简单有效的石膏增白方法。该法已应用于企业的生产实践中,达到了预期的效果。

1　实验原料和实验仪器

1.1　原料化学组成　石膏原料取自辽宁省辽阳市,

,1121;,310～315;黑云母,1;,310～315;赤铁矿,515～615;褐

1～515。

由此可知,原矿中各种杂质矿物的硬度均较二水石膏矿物大得多,因此可以根据它们硬度的差异,选择合适的粉碎工艺,使原矿中硬度较小的二水石膏矿物得到粉碎,而使它的粒度变小,使硬度较大的杂质矿物尽量不被粉碎或粉碎很少,而使它们的粒度基本保持不变,这样可扩大二水石膏矿物与杂质矿物间的粒度差异,再采用分级方法有效提纯二水石膏矿物。所以石膏原矿先要破碎,然后分级提纯得到二水石膏矿物。3　实验结果与讨论

311　破碎粒度对二水石膏白度的影响　在石膏原

矿中夹杂着数量众多的杂质矿物,并且杂质矿物的粒度大小不一,大致在1～4mm之间。正是这些杂质矿物的存在,严重影响了石膏的纯度与白度。原矿经反击式破碎机、锤式破碎机等破碎后,从破碎的原矿中随机地选取试样进行筛分实验。将试样通过一组从0108mm到5mm的标准筛,然后称量各标准筛的筛余质量。各标准筛颗粒的累计筛余曲线和分计筛余曲线,如图1所示。再将各粒度的石膏试样

石膏原料的化学组成(质量%):Fe2O3,5116;SiO2,17122;Al2O3,419;CaO,23132;MgO,5128;SO3,29136;烧失量,14183。

石膏原料经磨碎、高温炒制成半水石膏后的白度,为62.6%。

112　原料矿物组成(体积%)　石膏,9016;泥灰岩,414;黑云母,212;赤铁矿,113;褐铁矿,115。113　实验仪器　ZBD型数字白度仪,万用电热器,BT21型勃氏透气比表面积测定仪,WAY2300电子

液压式压力试验机。2　实验方案

文献[5]报道了原料中各种杂质矿物的硬度值:

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图1　破碎二水石膏粒度的质量分布

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人工研磨,全部通过0.08mm的标准筛,测定其白度值,结果如图2所示。

从图1的分计筛余曲线1可见,粒度<0108mm的筛余量占总质量的比例达27135%,粒度为0108～0116mm的筛余量逐渐降低,粒度在0116mm时达到最低,这是由于石膏的硬度较杂质矿物小,经破碎后大部分石膏的粒度较小所致。而后筛余量随着粒度的增加逐渐增加,当粒度为1125mm时达到1714%,这是由于杂质矿物的硬度较大,破碎后大部分杂质矿物处在这个粒度范围的缘故。随着粒度的进一步增大,筛余量又逐渐降低,这是由于部分杂质矿物与部分二水石膏由于镶嵌在一起,故颗粒稍大,由于杂质矿物粒度较大的很少,因此筛余量很少。经再次破碎后,最大粒度控制在2.5mm后,

如分计筛余曲线2所示,矿物全部通过215mm的标准筛,各粒度的筛余量均有所增加,尤其是粒度小于0116mm

时增加明显

,达3.8%。如以0.16mm纯石膏的分界线的话,,样可提高矿石的利用率达从破碎的原矿中随机选取试样。一种试样人工磨至过0.08mm筛,筛余<10%,再经高温炒制成半水石膏,测其白度为62.6%;另一种剔除0.63mm以上部分,再经高温炒制成半水石膏,测其白度为69.3%,经筛分提纯后制成的半水石膏的白度提高了7%。前一部分炒制后由于所含杂质含量较高,经人工研磨后大部分杂质被磨碎进入石膏中,污染了石膏,降低了其白度。后一部分炒制前经筛分提纯,直接将硬度和粒度较大的杂质矿物筛除,所以石膏纯度、白度大幅度提高。3.2　细度对石膏白度和强度的影响　将直接经0108mm筛的二水石膏,,

人工用研钵研磨1h,测其比表面积,3图3　研磨时间对半水石膏比表面积的影响

图2　破碎粒度对二水石膏白度的影响

从图2可看出,随着原矿粒度的增大(0.08～0163mm),白度值逐渐下降。其原因是:硬度较小的二水石膏大部分经破碎后通过0.08mm的标准筛,所以白度较大。而硬度较大的杂质矿物与部分二水石膏由于镶嵌在一起,颗粒稍大,研磨时由于全部通过0108mm的标准筛,所以污染了石膏,影响了石膏的白度,表现为白度值逐渐降低。当粒度大于0163mm时,白度值降低加快。结合粒度筛分曲线可看出,这是由于杂质矿物含量明显增加的结果,同时也是对白度影响大的杂质增加的结果。从工业意义和白度上来看,0163mm这个筛孔尺寸可作为该种石膏的临界粒度尺寸,同时从图1的累计筛余曲线可见,粒度大于0163mm的筛余量占总质量的40155%,即若以0163mm为分界线,该石膏的产率为59.45%,说明该法有较高的工业价值。同时由于粒度大于0.63mm的石膏也占了一定的比例,并且白度值较低,因此为不浪费石膏资源,考虑将它用于生产对白度要求不高的石膏产品。

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图4　研磨时间对石膏白度的影响从图3、图4可看出,无论二水石膏还是半水石膏,随着石膏研磨时间延长,比表面积增大,白度也逐渐提高。这是因为,一方面,随着研磨时间的延长,粒度减小,比表面积增加,粉体的反射率变大,并且粉体颗粒表面的孔隙减少,所以白度提高[6];另一方面,由于石膏矿和杂质矿硬度不同,因此两种物料进行混合研磨时破坏荷载也不同,破坏荷载小的石膏矿优先被粉磨的可能性大[7]。当研钵头受到使石膏矿破坏而杂质矿不破坏的荷载时,不破坏的杂质矿便将从研钵头承受到的荷载传递给石膏矿,正如起到了粉磨介质球的作用,因而提高了石膏接受粉磨能的概率,所以表现为:初期白度提高比较明显,以后逐渐趋于平稳。同时从图4可见,半水石膏的白度远远大于二水石膏的白度,原因是二水石膏在高温脱水转变为半水石膏时粒度变小,导致比表面积增加,白度提高。—

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