玻璃熔窯是熔化玻璃液的一種熱工設(shè)備。玻璃窯的窯襯一般是由幾種耐火磚砌筑而成的。玻璃池窯與玻璃液接觸的池壁和池底等部位,外普遍采用電熔鋯剛玉磚砌筑。這種耐火材料在使用過程中會受到多種作用的破壞,高溫下承受爐體及物料的荷重、操作過程中的外界應(yīng)力;由于溫度的急劇變化,受熱不均而出現(xiàn)的極大溫差,以及由此而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力;高溫流體的沖刷以及高溫流體爐渣、雜質(zhì)元素的侵蝕;環(huán)境氣氛的轉(zhuǎn)變及作用等。這些作用導(dǎo)致了耐火材料的熔融軟化、熔蝕磨損和崩裂損壞。耐火材料使用時(shí)間后,需拆除替換。替換下來的鋯剛玉磚中,由于受玻璃液的滲透侵蝕作用,磚的表面及裂隙中賦存有大量的玻璃渣。這種含有玻璃渣的鋯剛玉磚經(jīng)粉碎后不能直接作為生產(chǎn)鋯剛玉磚的原料。究其原因,玻璃渣中含有堿金屬氧化物Na2O、K2O,這些氧化物如果帶入所生產(chǎn)的鋯剛玉磚中,將起到熔劑的作用,與SiO2等形成較多的玻璃相,使制品在較低溫度下出現(xiàn)液相,且粘度低,從而影響耐火制品的高溫性能。為充分利用廢棄的耐火磚,節(jié)約成本,必須設(shè)法去除鋯剛玉磚中的玻璃渣,使其性能達(dá)到生產(chǎn)鋯剛玉磚原料的要求。目前,去除鋯剛玉磚中玻璃渣常采用人工的方法,其勞動強(qiáng)度大,效率低,玻璃渣去除不徹底。本試驗(yàn)旨在通過采用重選去除玻璃渣這種物理選礦方法,代替繁重的人工法。

　　試樣取自湖南某耐火材料廠從玻璃熔窯中拆換下來的廢鋯剛玉磚,很大塊度為300mm。用肉眼即可觀察到,磚的一面甚至三面都附有玻璃渣,其裂隙及空洞被玻璃填充。試樣破碎至小于4mm后,進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究。結(jié)果表明,試樣中含玻璃9.82%,主要化學(xué)成份為:Al2O3 43.51%、ZrO2 33.24%、SiO2 18.22%、Na2O 2.75%、Fe2O3 0.13%。

　　電熔鋯剛玉磚是高溫下將工業(yè)氧化鋁、鋯英石精礦作原料,熔化后澆鑄成形狀的制品。其礦物組成為 ZrO230%～50%,Al2O330%～50%,SiO2不大于20%,礦物相主要為剛玉、斜鋯石的共晶體,少量的斜鋯石、剛玉及玻璃相,是一種非均質(zhì)體。具有制品致密、氣孔少、體積密度大,高的機(jī)械強(qiáng)度,高的荷重軟化溫度,熱震穩(wěn)定好,優(yōu)良的抵抗熔渣侵蝕的能力。對本次試樣中揀選出來的鋯剛玉進(jìn)行了物質(zhì)成份分析,結(jié)果為:Al2O3 48.09%、ZrO2 36.79%、SiO2 13.19%、Na2O 1.30%、Fe2O3 0.13%。鋯剛玉比重3.81。試樣中的玻璃為普通鈉鈣玻璃,比重2.59kg/m³。主要組成為:Al2O3 1.24%、SiO2 65.09%、Na2O 15.94%、K2O 1.20%、Fe2O3 0.10%。試樣破碎后的粒度組成、玻璃含量分布及單體解離度測定結(jié)果中可看出,玻璃渣的嵌布粒度較粗,較易單體解離。試樣破碎至小于4mm時(shí),玻璃總的單體解離度達(dá)86.9%;同時(shí),玻璃相對于鋯剛玉較易粉碎,玻璃在細(xì)粒級中的含量高于粗粒級中的含量,粒度越細(xì),其含量越高。

　　根據(jù)試樣中玻璃易于單體解離的特點(diǎn),先采用跳汰機(jī)去除0.5～4mm粒級中的玻璃較為合適。按照跳汰選礦給礦需分成較窄級別才有利于分選的特點(diǎn),將大于0.5mm的試樣分成2～4mm、1～2mm和0.5～1mm三個(gè)級別,再分別進(jìn)行跳汰選別。各個(gè)粒級的跳汰尾礦合并磨礦至小于74μm占 40%的細(xì)度,與上述未進(jìn)行選別的小于0.5mm粒級試樣合并。通過篩分,得到大于0.1和小于0.1mm兩個(gè)級別,然后進(jìn)行搖床選礦。

　　試樣中玻璃嵌布粒度較粗,易單體解離,玻璃和鋯剛玉之間有的比重差,可用重選法分離。但兩者的比重相差不大,應(yīng)屬于重選法中較難選試樣。

　　與一般金屬礦選別相比,試樣中的重礦物含量多,超過90%,恰好與金屬礦選別的原料相反。因此,跳汰作業(yè)中重礦物床層厚是其特點(diǎn)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn), 為使床層略呈松散狀態(tài),在沖程、沖次適當(dāng)配合下,需要的水速較大。此時(shí),顆粒主要借助重力加速度差相對運(yùn)動,粒度影響較顯著,所以跳汰需要窄級別入選。試樣經(jīng)分級跳汰后,跳汰精礦中的玻璃含量可降至0.41%～0.73%,Na2O可降至1.36%～1.41%,作業(yè)產(chǎn)率為47.46%～51.37%。其中,1～2mm粒級的跳汰效果很好,重礦物產(chǎn)品中玻璃含量很低,產(chǎn)率很大;0.5～1mm粒級的選別效果很差,重礦物產(chǎn)品中玻璃含量高,產(chǎn)率也小。

　　上述跳汰尾礦中還含有較多的鋯剛玉與玻璃的連生體,要使它們完全解離,需經(jīng)過磨礦。在磨礦細(xì)度為40%的小于74μm時(shí),玻璃的單體解離度已達(dá) 95%以上,該結(jié)果進(jìn)一步說明玻璃較易單體解離。此時(shí),試樣的很大粒度為0.5mm,適合搖床分選。搖床試驗(yàn)獲得了如下指標(biāo):搖床重產(chǎn)品作業(yè)產(chǎn)率為 53.46%～61.25%,玻璃含量0.32%～0.39%,Na2O含量1.35%～1.37%;搖床尾礦中玻璃含量達(dá)61.15%～64.50%。此結(jié)果說明,搖床的分選精度較高。

　　采用先跳汰后搖床的重選工藝流程能地發(fā)揮跳汰機(jī)處理粒度粗、首先獲得較純的鋯剛玉以及搖床的處理粒度較細(xì)、分選精度高的特點(diǎn)。先用跳汰選出純度較高、硬度大的鋯剛玉,跳汰尾礦中的玻璃含量增加,整體硬度變小,便于磨礦,可降低磨礦成本。跳汰尾礦作為搖床給礦,其中重礦物含量相對減少,使搖床分帶更加明顯,有利于搖床的操作進(jìn)行。

　　物理選礦去除鋯剛玉中玻璃渣研究結(jié)果表明,含Na2O 2.75%的鋯剛玉經(jīng)重選法去除玻璃后,Na2O含量可降至1.34%,鋯剛玉回收率為83.8%,其質(zhì)量達(dá)到SJ-36鋯剛玉磚的原料要求。試驗(yàn)獲得的結(jié)果是滿意的,且流程簡單。