硼钙石原石常混杂石英、方解石、黏土、钠硼盐等杂质,市面提纯分为物理选矿提纯、湿法化学精制两大类,工业生产按照矿石杂质类型搭配工艺,从低品位原矿加工成高纯度工业级硼钙石粉料。
一、预处理破碎磨矿
开采后的大块硼钙石先经颚破、细碎分级,再送入球磨机研磨,根据矿物嵌布粒度磨至合适细度。磨矿粒度直接决定后续除杂效果,黏土杂质多的矿石搭配湿式擦洗,利用水流冲刷剥离附着在矿石表面的泥质、可溶性钠盐杂质,初步洗掉表层可溶性杂料,减少后续药剂与原料损耗。分级筛分后分出粗粒尾矿与待精选矿浆,粗废石直接排尾。
二、重选提纯
依托硼钙石与脉石密度不同分选,多用于低品位原矿初选。选用重介质分选或者水力跳汰设备,调配悬浮重液,密度偏大的方解石、重晶石下沉分离,轻质黏土、石英随溢流排出,硼钙石中间粒级富集。重选优势是不用化工药剂、生产成本低,缺点提纯上限有限,仅能完成粗提,产品无法满足玻纤、精细化工用料标准,一般作为浮选前置预处理。
三、浮选精选
浮选是规模化提纯硼钙石的核心手段,主流流程采用一次粗选、两到三次精选、一次扫选闭环工艺。
矿浆调配至固定浓度,调整水体酸碱度后依次添加抑制剂与捕收药剂,抑制剂用来压制石英、碳酸盐脉石上浮,捕收药剂改变硼钙石颗粒表面特性,让硼钙石依附气泡上浮形成泡沫精矿,泥沙、钙盐杂质沉入槽底成为尾矿。粗选泡沫经过多轮精选进一步剔除夹带杂质,扫选回收粗选尾矿里残留的细小硼钙石颗粒,提升原料回收率。浮选之后精矿经过压滤、水洗、低温烘干,可大幅提升硼钙石品级,去除大部分硅酸盐与碳酸盐杂质,是陶瓷、阻燃用料常用提纯路线。
部分黏土共生严重矿石采用反浮选工艺,药剂优先浮起脉石杂质,硼钙石留在矿浆底部,规避黏土和硼钙石上浮特性相近难以分离的难题。
四、湿法化学提纯
针对浮选仍残留可溶性钠盐、微量钙镁杂质的矿石,采用水溶除杂、酸浸精制两种模式。
1.水溶除杂:温水浸泡矿粉,矿石内部混杂的钠类硼盐溶于水中,经过多次搅拌浸洗、压滤分离,滤饼即为脱钠硼钙石,反复水洗可把产品碱含量控制在极低范围,适配高端玻纤生产需求。
2.温和酸溶精制:低温环境下用稀酸浸泡粗硼钙石粉料,方解石、白云石类碳酸盐杂质被溶解分离,硼钙石理化性质稳定不易损耗,固液分离后多次清水洗涤滤饼,除去残留酸根,烘干得到超高纯硼钙石成品。
五、水热精制提纯
低品位硼钙石原料装入密闭反应釜,加水调配矿浆,控温加压进行水热转化处理,矿石中杂相矿物在高温水环境下分解,可溶性杂质进入液相,压滤分离母液后固体物料经水洗干燥,杂质去除率高,多用于精细硼化物原料深加工,缺点设备投入偏高,多用于精细化工厂配套提纯。
综上,从物理选矿到湿法精制的多级提纯工艺,可灵活把控硼钙石纯度指标。经过针对性提纯后的硼钙石,杂质含量可控、品质均匀,既能满足普通陶瓷、填充料的基础使用需求,也可达到无碱玻璃、高端新材料的严苛用料标准,助力下游行业稳定生产。