摘 要

本论文以新疆库尔勒某红柱石矿为试验研究对象，进行了焙烧温度、焙烧时间条件试验，升温和降温方式试验，磨矿时间、磨矿填充率条件试验，最终确定了焙烧温度800℃、焙烧时间45min、升温方式骤热、降温方式骤冷、磨矿时间4min、磨矿填充率60%的最佳条件，并将最佳条件下所有粒级进行了XRD测试分析及对 0.63mm和-0.074mm粒级进行了XRF测试分析，得到了红柱石及云母类含量变化规律，进一步证明了红柱石在粗粒级中大量富集，细粒级中红柱石含量较低，从而为红柱石的预富集提供试验参考方案。

关键词：红柱石、焙烧、磨矿、云母类、预富集。

Abstract

This paper takes Xinjiang andalusite ore in Korla as the research object,the roasting temperature and time condition test, test of heating and cooling, grinding time, grinding and filling rate conditions, and ultimately determine the calcination temperature of 800℃,roasting time 45min, optimum conditions of cold and heat, heating mode, quench cooling the grinding time, grinding 4min，filling rate 60%,and the best conditions of all sizes were XRD test and analysis of 0.63mm and -0.074mm grade were analyzed by XRF test and analysis of the change regularity of andalusite and mica content, further proof of Andalusite in coarse particles accumulate andalusite the content of fine particles is relatively low, so as to provide the test reference scheme of preconcentration of andalusite.

Keywords: andalusite；calcination；grinding；mica group；preconcentration.

目录

摘要 I

Abstract II

第一章绪论 1

1.1红柱石及其在国民经济中的应用 1

1.1.1红柱石资源分布及特点 2

1.1.2红柱石矿床和矿石主要类型 3

1.1.3我国红柱石工业现状 3

1.2红柱石选矿研究现状 3

1.2.1浮选研究现状 4

1.2.2磁选研究现状 4

1.2.3重选研究现状 4

1.2.4选择性磨矿研究现状 4

1.3课题研究的目的和内容 5

1.3.1课题研究的目的和意义 5

1.3.2课题研究的主要内容 5

第二章试样及研究方法 7

2.1试样性质研究 7

2.1.1红柱石原矿的化学成分分析 7

2.1.2红柱石原矿主要物相分析 7

2.2 试验仪器与设备 8

2.3 试验研究及测试方法 8

2.3.1试验研究方法 8

2.3.2红柱石品位测试方法 9

第三章焙烧条件试验研究 9

3.1焙烧温度条件试验 10

3.2焙烧时间条件试验 12

3.3升温方式试验 14

3.4降温方式试验 15

3.5小结 16

第四章磨矿条件试验 17

4.1磨矿时间条件试验 17

4.2磨矿填充率条件试验 19

4.3 小结 21

第五章最佳条件的验证 22

5.1红柱石 0.63mm和-0.074mm粒级的化学成分分析 22

5.2红柱石各粒级的XRD分析 23

5.3小结 24

第六章结论 25

参考文献 26

致谢 28

第一章 绪论

1.1红柱石及其在国民经济中的应用

红柱石属硅线石族矿物，与蓝晶石和硅线石共同被称做“三石”，并且它们具有相同的化学分子式：Al₂SiO₅。但它们的晶体构造有极大差异，红柱石属斜方双锥晶类；蓝晶石属于平行双面晶类；硅线石属于针柱状的斜方晶系。矿物晶体构造特点的不同是引起蓝晶石族矿物性质相异的根本原因，物理性质上表现有：蓝晶石密度最大，红柱石次之，红柱石密度最小。它们的硬度也存在差异，红柱石和硅线石的硬度为6.5至7.5，蓝晶石的硬度在平行z轴方向上为4.5，垂直于z轴方向上为6.5~7。它们在高温下能转化成莫来石，而具备耐高温性能好，机械强度大，能很好地抵抗酸和碱的腐蚀及其他相关化学反应的特性，被广泛应用于耐火材料中。而蓝晶石族各矿物莫来石化的温度和对应的膨胀系数也有差异：蓝晶石的转变温度最低，硅线石最高，红柱石次之；与此同时，红柱石的膨胀最小，蓝晶石的膨胀最大，硅线石居中。由此可见，红柱石的莫来石化的开始转变温度处于较高水平。由于莫来石（Al₆S₂O₁₃）在煅烧温度高于1550～1820℃温度范围后会分解成刚玉和游离二氧化硅，因此蓝晶石族矿物广泛地被应用于高级耐火材料、陶瓷类材料和耐酸产品及特殊绝缘体的制造等领域，用蓝晶石族矿物制成的耐火产品在很多方面均有优于其他材料的表现^[1,3,4~8]。

红柱石矿中所含杂质的性质及所在位置对其制品质量有极大影响。例如，如果铁单质在红柱石晶体结构分子中取代铝元素，或存在于空晶石连接处，这样对所制耐高温制品并不会产生不良影响，仅使之产生一些斑点影响美观。然而当铁以氧化铁形式存在于其脉石矿物中，或吸附在晶体矿物表面上，或以大颗粒含铁物质形式存在于矿物表面时，就会对耐火材料的性质产生较大影响，必须通过磁选方法将之除去。这类含氧化铁脉石矿物的存在会使所制耐火产品出现黑斑或孔隙的问题，降低其耐火材料的使用特性。并且较多的碱金属在红柱石矿中富集后会影响耐火材料的使用特性，从而影响其强度。另一方面，红柱石的粒度对于耐高温产品的压制过程有很大影响，如果要获得特定等级的产品，红柱石矿中粗粒级所占百分比越高，所需要的加工次数会越少，从而降低生产成本，反之细粒级所占百分比高，那么就需要增加生产成本，才能获得与前者相同的效果。唯有粗粒红柱石能保证所制耐高温产品的强度和密度达到在实际工作情况下的要求，所以细粒红柱石的使用受到限制，而红柱石粒级太粗也存在问题，红柱石中杂质含量会比较高，这样会影响使所制耐高温产品的质量，最好适当进行预先破碎去除其中杂质。各种需要红柱石的产业都倾向于往粗细混合的方向发展，粗粒红柱石保证耐高温制品的质量和密度，用于框架，而细粒红柱石用于填充，保证红柱石的纯度，以这种方法制造的耐高温制品有极好的性能。红柱石的高温性能也是实际考量的重要指标，用于确定该红柱石矿是否适用于制造品质优良的耐高温制品^[18]。红柱石精矿主要应用领域对其化学成分的要求如表1.1所示。

表1.1 红柱石精矿主要应用领域对其化学成分的要求/%

1.1.1红柱石资源分布及特点