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长石矿的应用在陶瓷工业中：成分对物理特性的影响
ME Gaieda，W. Gallala
摘要:在这项研究中，进行了物理和物理化学实验来改善。位于突尼西亚西南部加夫萨地区的SidiAınch块状长石矿石质量。 在确定了矿物学和化学成分后，应用了otation方法。 在这项研究中，长石 - 石英分离中使用的非氢氟酸选择方法相互比较，并与传统的HF /胺方法进行比较。 结果表明常规的HF /胺法是最有效和选择性的方法。实验研究表明，工业应用可接受的浓缩物可以从这些岩石获得。 长石产
量被用来评估工艺效率。 此外，锥形收缩率，吸水率，玻璃化程度，机械性能（弯曲强度）和介电行为被用来监测回收的长石的质量。
关键词：长石;石英;氢氟酸;非HF选择方法; 陶瓷;电介质
- 介绍
长石是陶瓷、玻璃等制造业的重要原料。随着玻璃、陶瓷产品日益高档化，对高纯低铁的长石原料需求量不断扩大。虽然我国长石资源丰富，但一般含铁都较高，必须经过除铁提纯才能应用。长石作为陶瓷和玻璃行业的原材料的需求不断增加。 在突尼斯，长石，伟晶岩和霞石正长岩的传统来源矿石不存在。 这意味着这种原材料的大量进口（2007年为2600万第纳尔）。 因此，有必要研究其他类型的矿床，例如摆轮式砂岩。 在突尼斯南部和中部，广泛的在岩层砂岩（SidiAıuml;ch）存在。 在这个地层中，有两种主要的工业矿物钾长石（微克朗）和石英。许多有关收藏家在ota-长石已被出版。 长石传统上采用胺型阳离子捕收剂和氢氟酸作为长石活化剂（Rabone，1957; Shimoiizaka等，1976; Manser，1975; Thom，1962; Crozier，1990; Demir等，2003）。由于环境因素，HF的使用已不再可接受是由于对人体有害。 几项研究调查长石矿的应用：
表1 Sidi Aich砂的不同粒度组分的化学分析。
2OK2O2O
饲料（原料）100 0.12 0.06 89.85 0.28 4.07 0.15 2.94
500 315l 2.85 0.62 0.19 82.22 0.57 7.95 0.18 4.77
315 200l 9.63 0.21 0.07 86.64 0.28 6.57 0.16 4.86
200 125l 75.7 0.46 0.05 83.56 0.31 8.16 1.83 2.21
125 80l 8.57 0.16 0.09 92 0.39 3.4 0.23 1.97
80 63l 1.1 0.45 0.19 87.71 0.85 4.91 0.54 2.12
63l 1 1.23 0.38 79.08 1.37 8.81 0.59 2.74
并且实验研究已经成功地开发了用于分离石英和长石的非HF浮选工艺（Katayanagi，1974; Malghan，1976; Malghan，1981El Salmawy等人）使用阴离子表面活性剂在金属羟基络合物存在下或通过使用非离子表面活性剂（El-Salmavy等，1993b）从长石中氧化石英。 阳离子 - 阴离子捕收剂 - 牛油-1,3-丙二胺/二油酸盐也用于长石矿（Vidyadhar等，2002）。本文介绍了non-hydrouoric的应用用于长石 - 石英分离的酸性选择方法和与常规HF /胺方法的比较。 为了提高长石的耐蚀性，本研究旨在确定基于长石长石的陶瓷的机械和介电行为。
2.材料和方法
代表性的矿石样品来自突尼斯的加夫萨省（Kanguet El Ouara）（表1）。 对于尺寸分析，使用来自“AFNOR”系列的标准筛。 减去磨损后通过湿筛分离63mu;m颗粒在配有9升电池的Weiteco Unitec机器中。 磨损在1400rpm叶轮速度下进行5分钟并且按重量计70％固体。 超大颗粒被重磨在陶瓷球磨机中使用250lm以减少铁样品污染。 浮选实验结果用自行充气的250 63lm测试样品进行管道
丹佛D12选择机，配备3升电池。在相同的叶轮速度（1200rpm）和固体重量百分比（20-30％）下进行调理和剔除。调理时间为5分钟。 为第一阶段的条件和3分钟。用于收集器添加的后续阶段。为了减少矿石中的TiO2和Fe2O3含量，使用阴离子捕收剂，即由美国佛罗里达州ArrMaz提供的E 526，其基于石油磺酸钠并且已知对这些矿物具有选择性。长石矿物和石英从每个中分离出来另外还有长石矿物和石英矿物的掺杂。 在胺肟和不存在HF的情况下，长石和石英都不需要在pH低于0时进行处理然而，在HF的存在下，长石在pH2-3下被氧化而石英不燕麦。 长石采用牛脂进行处理在pH为2-3的乙酸胺（Abdel-Khalek等，1994; Sekulic等，2004）中，具有25％的纸浆密度。 氢氟酸（HF）用作石英抑制剂和长石激发剂。 这是通过添加约2000克/吨的40％浓缩HF来完成的。 没有起泡剂被添加并且收集器。
年龄优化为600克/吨Aero 3030C，由CYTEC United States提供并由胺，牛油烷基乙酸酯和乙基己醇组成的收集器。 使用阴离子 - 阳离子捕收剂组合（由美国ArrMaz Florida，ArrMaz提供的Cutusamine 9002 E 526）应用非尿酸接触法。经过磨浆的馏分（长石精矿）通过原子吸收分光光度计（AAS）“Perkin Elmer”分析以下氧化物：SiO2，Al2O3，Fe2O 3，MgO，CaO，Na2O，K2O，TiO2。将这种长石在球磨机中干磨30分钟至30分钟使混合物均匀。 样品在空气中干燥48小时，然后在电炉中110℃下干燥24小时。 干燥后，它们与之形成一个圆筒使用单轴，直径16毫米，厚度5毫米成型，然后在
24小时后（工业使用的条件）。密集行为用环形描述收缩，吸水性和径向抗压强度。 根据主体长度的变化评估干燥和烧结后的烧结收缩值。 根据法国标准（AFNOR EN 99,1982），由烧结和水饱和样品（在沸水中浸泡2小时）之间的重量差确定吸水值。弯曲强度值通过使用万能试验机（型号NETSZH）。 我们使用以下公式计算了弯曲强度的平均值：R（N / mm2）= 3FL / bh2，其中F是以千克为单位的断裂载荷，L = 29.67 mm支撑物之间的距离，b样品宽度单位为毫米，h为样品厚度，单位为毫米。 该测试根据法国标准（AFNOR EN 100,1982）进行。长石中含铁杂质矿物主要是磁铁矿、黑云母、褐铁矿。磁铁矿具有磁性，黑云母、褐铁矿具有弱磁性，故用高梯度磁选可将其分离出一部分。在磨矿过程中，对不同细度检查筛析没有筛分出黑云母片，因而不能用筛分或分级等方法将黑云母与长石分离，只能用高梯度磁选分离出含铁矿物。为了去除含铁杂质，选用Slon-100实验型脉动高梯度磁选机进行试验。
3.样品表征
西迪A#39;s沙子由每周胶合的谷物组成。 样品的粒度分布见表1，约占90％样品超过125微米。 检查薄和pol-通过SEM-EDX和X-ray dif分馏分析表明，矿石主要含有石英和微斜长石，显示出少量钠长石，高岭石和伊利石的划格孪生和新鲜分裂（图1）（图2）。 在稠密液体（溴甲酸）中分离后，重矿物的显微镜检查显示存在锆石，金红石电气石和十字石。 这部分的数量不超过1％（Gallala等，2009a，b）。
表1列出了代表性样品的化学分析结果，分为六个相关的大小分数粒度分析显示87％的岩层砂岩直径小于200流明。 从化学的角度来看， 125-500 lm粒度组分构成总重量的约75.75％。
微斜条纹长石颗粒较粗,一般为5-20mm,泥化现象明显,有的粗大晶内包裹有钠长石、石英及白云母等矿物颗粒。钠长石一般为2-5mm,晶内有轻微的泥化和绢云母化,一种为结晶析出的粒状,与微斜条纹长石、石英镶嵌;另一种为交代作用形成的条纹状嵌，分布于微斜长石之中。石英一般为2-5mm,一种呈它形粒状独立分布,分布于微斜条纹长石晶内,部分则与微斜长石、钠长石镶嵌;另一种以脉状产出,粒度较细,一般为0.02-0.06mm,分布于岩石裂隙中。
4.结果与讨论
4.1浮选测试
脱泥是必要的，云母及长石的浮选一般采用胺类捕收剂但胺类捕收剂对矿泥极为敏感,矿泥含量高时,不但捕收剂用量大幅增加,而且浮选的选择性较差。根据该矿云母含量较高,矿石易泥化的特点,在粗磨的条件下进行预先分级,粗粒浮选脱除云母,云母浮选尾矿再磨后与筛分得到的细粒级合并进行脱泥,最后进行长石、石英分离。以提高百分比（Burat等人，2007）。所以，在磨损之后，脱泥降低了饲料中的铁含量。表2总结了磨损的结果。
亚铁和其他有色矿物在第一次被氧化阶段。 用石油磺酸盐收集器E526有效地实现了含铁矿物的选择。 收集器的添加量为200克/吨。 发现Fe2O3含量（0.14％）相对较低。 长石石英矿物分离在第二阶段进行。 该用酸性回路中的阳离子捕收剂可以实现分离，其pH值在2和3之间。所得浓缩物的比较表明，选择CYTEC阳离子捕收剂，当HF为pH调节剂时，Aero 3030C和阳离子 - 阴离子捕收剂（10％Cutusamine 9007/10％E526）的组合（当H2SO4为pH调节剂时）到一个合理选择的长石otation，使用以下程序。表3清楚地表明了传统的otation与虽然HF仍然是最有选择性和最有效的方法。它对环境和健康有害。 该一些应用中，SiO2级的石英精矿相当高。 另一方面，含0.53％Na2O和15.9％K2O的长石精矿被认为具有足够的碱含量; 特别是K2O / Na2Ogt; 3的比例使得该分离方案具有吸引力。
4.2 SidiAıuml;长石适用于陶瓷行业
所研究的SidiAıuml;ch地层的长石暴露于四项物理测试：收缩，吸水率，弯曲强度和介电行为的测定。长石在瓷坯和坯釉中都起着重要作用。长石在瓷坯中的作用:1)与石英一样都是瘠性原料,在坯内可增快坯件干燥,减少干燥收缩和变形。2)长石作为熔剂物质,能降低陶瓷产品的烧成温度。3)长石加热到1100℃以上熔融后生成玻璃态物质具有熔解其它物质的能力,能促使高岭与其它瓷土的颗粒,互相扩散,相互渗透,因而加速坯体莫来石晶体的生成和发育。4)长石熔融成玻璃态后,填充于各结晶颗粒之间,气孔率显著下降,减少了空隙,使坯体致密,可提高制品的机械强度及电气性能。长石在瓷釉中的作用:1)长石和石英等原料高温熔化后所形成的玻璃态物质是稳层的主要成份。2)熔点低,易玻化。在1100℃就开始熔融,高温下生成的长石玻璃能溶解粘土及石英等原料。3)能使釉有较高的光泽度,透明融亮4)熔融范围宽,熔融物粘度高。5)降低釉子的膨胀系数及高温流动性。6)耐侵蚀性能好。
4.2.1 技术测试
瓷砖的质量受许多测试的控制。 这些测试适用于长石，以适应长石在陶瓷行业的适用性。 这些测试包括根据国际标准限制表4（Konta，1979）的收缩率，吸水率和弯曲强度。
加夫萨地区的几个样本被选中
长石物理测试。 结果通过吸水率，收缩率和弯曲强度来说明（表5）。 因此，这些结果表明长石适用于制造墙壁和陶瓷。
4.2.2 介电测试
在这项研究中，使用诱导测量电流（ICM）来解释电荷的俘获机制。 这种众所周知的方法已被用于几篇论文中（Berroug等，1997; Temga等，2006）。 旨在测试的实验所吸收的电流曲线对应的再现性注射时间。 通过这种方式，对两个样品进行了统计研究（图3）。 在室温下电子注入的条件是1nA的电子束电流。100ms，其确定了相当于100pC的注入电荷量Qi，并且绘制曲线Ig = f（注入时间）。 样品承认非常微弱的斜率，因此它是一种导电材料。 在这类材料中有明显的电荷流动，我们不期望任何悬垂现象，我们的测量曲线仍然非常稳定。容量以捕获电荷随着长石浓度的降低而增加，这是由陶瓷的玻璃相组成的变化引起的（Gallala等，2010,2011）。
- 结论
所研究的碱性长石经岩相学分类为含有少量钠长石的微斜长石。 SidiAıuml;长石中总碱含量（Na2O K2O）之和约为4％。 实验研究表明，生产的陶瓷行业可接受的浓缩物可以从这种沙子中获得。 用HF或H 2 SO 4作为pH调节剂和Aero 3030C，Cutusamine 9002，乙酸胺收集器的浮选试验分别产生95.44％和86.99％的收率，并提供测定17％Al 2 O 3的长石精矿。
这些浓缩物中含有0.14%的总的氧化铁，物理试验结果表明，吸水率，收缩率和弯曲强度除了具有良好的电荷抵抗性之外，表明研究区的长石还可以满足陶瓷行业的要求。
致谢
感谢B Kachaou博士为Pr介绍了介电分析。 Z. Fakhfakh进行SEM操作。 我们感谢Pr。 MS El Salmawy先生的建设性意见和Pr。
M. Montacer在他的帮助下改进了制造业， 我们感谢F. Chauvelot（CYTEC），G. Wang和SH Sutherland（ArrMaz Cu
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