“該項目工藝先進，實現(xiàn)了藍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一步推廣應用的潛力，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實施的國土資源大調(diào)查項目“甘肅復雜大型藍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收，并被評為優(yōu)秀。該項目以甘肅復雜大型藍晶石礦為研究對象，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，針對藍晶石礦屬石榴藍晶二云母石英片巖石的特點，進行了多項技術(shù)攻關(guān)，確定了適宜分選的關(guān)鍵工藝流程，對伴生礦物進行了綜合回收，并研發(fā)了在中性條件下分選藍晶石族礦物的新型捕收，均取得了突破性進展。”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，圓滿完成了任務書的要求。

　　高效利用有點難

　　藍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。”作為我國非金屬領域的知名專家，馮安生對藍晶石有著更深刻的認識。他進一步介紹說，藍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)動機的火花塞、絕緣體、球磨機球體、試驗器皿、耐震物品等，并可用電熱法煉制硅鋁合金，廣泛應用于飛機、汽車、火車、船舶的部件上。

　　據(jù)了解，國內(nèi)藍晶石礦經(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)利用范圍的擴大，藍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測，未來10年，我國藍晶石精礦年需求量將增至15萬噸左右。

　　但是，國內(nèi)藍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一步提高精礦質(zhì)量，這就需要進一步細磨。而礦石在細磨的情況下易泥化，在礦石粒度較細的條件下惡化浮選環(huán)境，導致藍晶石回收率下降。

　　“藍晶石選礦目的在于提高藍晶石礦物純度，降低有害雜質(zhì)含量。”馮安生說，國內(nèi)藍晶石精礦Al2O3品位多在52%~55%之間，藍晶石礦物回收率在50%~60%，造成資源嚴重浪費，并且藍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)實問題。

　　科技創(chuàng)新攻難關(guān)

　　地質(zhì)調(diào)查項目《甘肅復雜大型藍晶石礦及銣多金屬礦綜合利用技術(shù)研究》為我國藍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晶石綜合利用難題提供了一個舞臺。

　　“‘甘肅大型藍晶石礦選礦關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及推廣應用’屬于地質(zhì)調(diào)查項目《甘肅復雜大型藍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)應用示范》項目。”該項目負責人張紅新介紹說。

　　據(jù)了解，本項目總體目標任務是以甘肅大型藍晶石礦為研究對象，結(jié)合該藍晶石礦共伴生石榴石、云母的特點開展綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究，實現(xiàn)藍晶石資源綜合回收利用和尾礦減排的目的。項目預期成果是，突破甘肅大型藍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)精兵強將成立了項目團隊，開始了持續(xù)的科技創(chuàng)新工作。

　　“目前，國內(nèi)對藍晶石精礦要求的指標是：藍晶石精礦Al2O3品位≥55%，精礦中Fe2O3品位＜1%，藍晶石礦物回收率≥75%，石榴子石精礦礦物含量≥90%，云母精礦礦物含量≥90%。藍晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相制備復相耐高溫材料中的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隊在對藍晶石礦工藝礦物學進行研究的基礎上，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-藍晶石浮選-磁選除鐵工藝流程方案，小型試驗獲得的試驗結(jié)果如下：藍晶石精礦產(chǎn)率7.15%，Al2O3品位58.74%，Al2O3回收率20.97%，藍晶石礦物量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的基礎上進行了擴大試驗研究，擴大試驗最終可獲得精礦產(chǎn)率7.27%、Al2O3品位57.77%、藍晶石礦物回收率75.12%的分選指標。同時，對伴生礦物進行了綜合回收，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，該所還開展了藍晶石選礦尾礦的高溫物相演變研究和藍晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相制備的制備工藝研究，利用藍晶石尾礦轉(zhuǎn)型制備成高性能Si3N4/Sialon復相耐高溫材料，Si3N4+Sialon+SiC+C>95%，選礦尾礦轉(zhuǎn)型的轉(zhuǎn)化率>95%，為藍晶石尾礦利用提供了技術(shù)支持。藍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行純礦物試驗，研究了捕收劑、調(diào)整劑clean-2、金屬離子對藍晶石和石英浮選行為的影響，進行了實際礦石浮選試驗研究。

　　“我們進行的作用機理研究表明：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晶石表面的吸附均以化學吸附為主，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，本項目嚴格按照地質(zhì)調(diào)查項目管理辦法運行，試驗技術(shù)指標均超過了任務書要求，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)化應用效果顯

　　“該項目的主要創(chuàng)新點，就是我們突破了藍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先拋尾或濕式磁選預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，進行了小型選礦試驗和擴大試驗，工藝流程簡單，指標穩(wěn)定，小型試驗獲得的試驗結(jié)果穩(wěn)定良好。

　　“該藍晶石礦位于阿爾金山中段北坡，藍晶石礦物資源量約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，達到超大型規(guī)模。因此，開發(fā)該藍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)的新型捕收劑實現(xiàn)藍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、腐蝕設備、成本高等問題，實現(xiàn)了藍晶石礦的綠色清潔生產(chǎn)。同時，對該地區(qū)的藍晶石礦先后完成了小型試驗和擴大試驗，技術(shù)指標穩(wěn)定，正在與甘肅龍秦礦業(yè)有限公司，就成果轉(zhuǎn)化推廣進行聯(lián)絡，有望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　“該項成果促進了科學理論創(chuàng)新和技術(shù)方法進步，研發(fā)的中性浮選、藍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一步推廣應用的潛力。”馮安生最后表示，該項成果促進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，帶動了人才成長和團隊建設，項目負責人張紅新還被評為中國金屬學會選礦分委員會第七屆委員。