石墨浮選提純中礦處理方式研究

彭偉軍，張凌燕，李向益

（1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430070）

1 引言

石墨礦物屬于六方晶系，具有層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間以分子鍵聯(lián)結(jié)，具有天然疏水性。由于石墨具有耐高溫、抗熱震性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑以及可塑性等優(yōu)良性能，因而在冶金、機械、電氣、化工、紡織、國防等工業(yè)部門獲得廣泛應(yīng)用。

由于石墨具有天然疏水性，所以工業(yè)上通常采用浮選對其進行初步的富集提純。為了獲得高固定碳含量的精礦，浮選一般要求一次粗選一次掃選2～10次精選，由于石墨選礦工業(yè)流程比較長，中礦量大，中礦產(chǎn)率一般為50%～70%，最高達85%以上，因此中礦的處理方式對選礦回收率和精礦固定碳含量都會產(chǎn)生重要影響。本文主要介紹當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的幾種石墨中礦處理方法。

2 中礦處理方式

2.1 中礦集中返回

中礦集中返回是指將流程中的中礦合并集中返回到適當(dāng)?shù)奈恢?。中礦集中返回又包括中礦一段集中返回、兩段集中返回或者多段集中返回、中礦濃縮再磨集中返回等。中礦集中返回的優(yōu)點簡化流程，缺點是當(dāng)中礦較多、中礦性質(zhì)差異較大時，會對浮選產(chǎn)生不良影響，如果中礦過多，容易導(dǎo)致浮選液面波動較大、尾礦固定碳含量容易變高、精礦回收率下降等。

2.1.1 一段集中返回

中礦一段集中返回就是將流程中所有中礦集中返回到某一作業(yè)，返回的位置有粗選、粗磨、一次精選等，具體的返回點視中礦的性質(zhì)而定。中礦一段集中返回適合處理以片麻巖型為主的地表石墨礦砂，對最終精礦的固定碳含量提高極為有效，但是也具有很多缺點，如工藝過程不易控制、流程波動大等。一般小型選礦廠可用一段集中返回。

潘世顯[1]對山東平度以片麻巖型礦石為主的石墨礦石采用一次粗選、一次掃選粗精礦、三次再磨、六次精選，中礦一段集中返回粗選作業(yè)的閉路工藝流程，最終精礦固定碳含量為91.20%、回收率達94.76%。

2.1.2 分段集中返回

分段集中返回一般是將低固定碳含量的中礦集中返回到某一作業(yè)，然后再將固定碳含量較高的中礦合并返回到另一作業(yè)。中礦分段集中返回可以根據(jù)中礦性質(zhì)和固定碳含量來確定中礦的返回地點，有利于提高回收率，并保證最終精礦固定碳含量。

晶質(zhì)石墨中礦中一部分石墨鱗片浮選速度很慢，需要較長的選別時間才能獲得分選。采取分段集中方式，返回到比較前面的浮選作業(yè)、甚至粗磨作業(yè)中，可以使中礦中受氧化作用或其他礦物離子作用而浮選速度較慢的那部分石墨鱗片，在長時間的磨剝作用下和長時間與藥劑作用下而改善其浮游性，得以成為精礦產(chǎn)品，從而提高選礦的回收率。此外，中礦中的連生體返回到比較前面一些的作業(yè)中去，經(jīng)過更多次的磨剝作用，使中礦中石墨和脈石礦物充分解離，這樣可以進一步提高選礦的回收率。

因此，有些現(xiàn)場增設(shè)一些中礦返回用的泵池和砂泵，增加一些基建投資和經(jīng)營費用，并不惜使中礦貧化，而采取分組集中返回方式，以換取較高的回收率。

孫政元等[2]對內(nèi)蒙古某低品位微細鱗片石墨礦采用一粗一掃，兩段再磨，五次精選，低固定碳含量中礦(掃選、一次、二次精選所得中礦)集中返回到粗選作業(yè)，高固定碳含量中礦(三至五次精選所得中礦)合并返回到精選Ⅰ的閉路工藝流程，獲得的最終精礦固定碳含量為86.55%、回收率達94.20%。

李艷等[3]對魯山石墨礦選礦工藝進行研究，中礦采用兩段集中返回處理方式即掃選、一次至四次精選的中礦集中返回粗選，五次、六次精選中礦返回三次精選的流程，最終得到固定碳含量為90.62%、回收率為88.11%的石墨精礦，效果較好。

劉靖[4]對四川南江縣某含晶質(zhì)、微晶質(zhì)和隱晶質(zhì)石墨混合類型礦采用一粗一掃，四次再磨，十次精選工藝流程，中礦采用兩段集中返回處理方式即掃選、一次至四次精選的中礦集中返回粗磨，五次至十次精選的中礦集中返回到二次再磨的閉路工藝流程，獲得的最終精礦固定碳含量為88.72%、回收率為97.89%。

王新江[5]對眉縣隱晶質(zhì)石墨礦采用三段磨礦，一次粗選，一次掃選和四次精選，掃選和一次精選的中礦集中返回到粗選，二次、三次精選的中礦合并脫水后返回到精選Ⅰ的閉路浮選工藝流程，獲得最終石墨精礦固定碳含量為80%、回收率為84%的技術(shù)指標(biāo)。

佟紅格爾等[6]對內(nèi)蒙古某地晶質(zhì)石墨礦選礦工藝進行研究，中礦采用四段集中返回方式處理即掃選、一次精選所得中礦集中返回粗選，二次精選中礦返回一次再磨，三、四次精選中礦集中返回二次再磨，五、六次精選中礦返回三次再磨。最終精礦固定碳含量為90.56%、回收率為90.26%。

2.2 中礦循序返回

石墨中礦循序返回包括普通循序返回、中礦隔級循序返回等。一般對可浮性較差，又要提高回收率的石墨礦宜采用循序返回的處理方式。普通的循序返回就是中礦依次返回前一作業(yè)，而隔級循序返回則是中礦不是返回前一作業(yè)，而是返回到流程中較前面的作業(yè)。適用于石墨的可浮性較差，但又要加強回收率的情況。由于中礦經(jīng)過再選的機會少，循序返回，大鱗片不易流失，因此回收率高。中礦循序返回可以大大減少中礦循環(huán)，減少粗掃選作業(yè)的負擔(dān)，有利于選礦回收率的提高。但是由于中礦循序返回，那么它受選別的機會相應(yīng)減少，由于前部作業(yè)的貧化，以及中礦連生體較多，容易使最終精礦固定碳含量下降。然而如果中礦含連生體較少, 礦漿濃度較低, 采用循序返回的方法,對提高精礦品位和回收率是有利的。此外中礦的循序返回時，中礦帶入的水可以減少浮選作業(yè)中新鮮水的加入，與其他返回方式相比，減輕了選礦廠濃縮脫水負擔(dān)，增加回水的利用率。

但是中礦循序返回后中礦再磨再選機會少，對固定碳含量提高不大，因此，目前石墨選礦中完全循序返回的工藝流程較少，一般都是與其他中礦處理方式聯(lián)合使用。

鄒蔚蔚[7]對福建某低品位風(fēng)化石墨礦采用粗磨、粗選、掃選及三段再磨十一次精選，中礦逐級返回到前一作業(yè)的閉路選別流程，獲得了固定碳含量為88.21%、回收率為89.58%的石墨精礦。

岳成林[8]對山東某鱗片石墨礦進行一次快速粗選，一次粗選，三次再磨及四次精選，所有中礦依次循序返回到前一作業(yè)的快速浮選試驗流程，獲得的最終石墨精礦固定碳含量為91.89%、回收率為92.52%。

2.3 中礦單獨處理

中礦單獨處理是將中礦合并單獨進行再磨再選，是根據(jù)不同的中礦的性質(zhì)對中礦進行直接拋尾、單獨再磨再選或者直接再選處理。中礦單獨處理包括：極低品位中礦直接拋尾、部分中礦作為低品位精礦產(chǎn)品、中礦集中單獨再選返回流程、中礦集中再磨再選返回流程。這種方法可以減少中礦循環(huán)量, 減輕粗掃選作業(yè)的負擔(dān), 有利于降低尾礦品位, 提高選礦回收率。此外，當(dāng)中礦的目的礦物石墨多與石英等脈石礦物以石墨陷夾于脈石礦物孔隙之間，或被脈石礦物包裹和吸附的方式連生時，對中礦進行單獨的再磨再選，可以使石墨與脈石礦物進一步單體解離，并對這部分進行有效的回收。

隨著石墨礦資源不斷開發(fā)利用，目前石墨礦石呈現(xiàn)貧、細、雜等特點，對于這類礦石中礦單獨處理具有一定的優(yōu)越性。中礦單獨處理一般適用于中礦固定碳含量低、產(chǎn)量大、含泥多的中礦。

宋廣業(yè)[9]對某石墨選礦中礦進行單獨處理研究，表明中礦集中再磨再選實現(xiàn)二次拋尾，減少中礦量，再選精礦返回到三次再磨的中礦處理工藝與中礦集中返回相比，精礦固定碳含量和回收率明顯提高。

2.4 中礦多種處理方式聯(lián)合工藝

由于石墨選礦流程長，中礦多，中礦性質(zhì)差異較大，因此采用多種處理方式對中礦進行聯(lián)合處理是比較合理的，這也是石墨中礦處理的一種趨勢。中礦多種方式聯(lián)合處理工藝，包括中礦單獨處理與集中返回聯(lián)合、中礦單獨處理與部分循序返回聯(lián)合、集中返回與循序返回聯(lián)合等。

馬淮湘[10]對冶金用石墨浮選工藝進行研究，確定中礦的處理方式為：低品位中礦(掃選、一、二次精選所得中礦)直接拋尾處理；三、四次精選所得中礦集中返回粗磨；五、六、七次精選所得中礦返回三次精選，取得較好的精礦指標(biāo)。

張凌燕等[11-12]對朝鮮、四川等地細粒難選石墨進行選礦試驗研究，發(fā)現(xiàn)對此類礦石，低品位中礦(掃選、一次至四次精選所得中礦)適合采用集中再磨再選，再選精礦再返回流程，其他中礦集中返回流程適當(dāng)位置。這種中礦處理方式，中礦再選實現(xiàn)二次拋尾，減少中礦量，同時減少難選脈石進入流程，能有效提高最終精礦的固定碳含量和回收率。

Li等[13]對四川坪河難選石墨礦進行選礦工藝研究，工藝流程為礦石一次粗磨一次粗選、一次掃選，粗精礦四次再磨五次精選，掃選、一、二次精選中礦合并后進行一次粗選一次精選，所得精礦作為單獨產(chǎn)品，而三至五次精選中礦循序返回。這一流程的優(yōu)點是中礦單獨處理所得精礦不返回開路流程，對開路流程的精礦固定碳含量影響較小，缺點是回收率偏低。

張凌燕等[14]對鞍山地區(qū)某石墨礦進行選礦試驗研究，發(fā)現(xiàn)低固定碳含量中礦(掃選、一次至二次、一次至四次精選所得中礦)適合采用合并脫水再磨后進行再選，再選的精礦返回到精選Ⅰ，再選的尾礦進行二次拋尾；高固定碳含量中礦(五次至六次精選所得中礦)集中返回到再磨Ⅱ作業(yè)。這種中礦處理方式實現(xiàn)二次拋尾，減少中礦循環(huán)量，能有效提高最終精礦的固定碳含量和回收率。

潘嘉芬等[15]對黑龍江蘿北縣某結(jié)晶好、雜質(zhì)含量少的石墨礦進行選礦工藝改進，發(fā)現(xiàn)將低固定碳含量中礦(掃選、一次至二次精選所得中礦)集中返回到分級，三次至六次精選所得中礦逐級循序返回到流程適當(dāng)位置。這一流程直接生產(chǎn)出了固定碳含量為98%以上的高碳石墨。

3 結(jié)語

石墨浮選流程一般為多段磨礦、多次選別，流程中會產(chǎn)生很多中礦。中礦一般含有大量的石墨，若不進行返回或者處理，必將導(dǎo)致精礦的回收率下降，造成資源浪費。因此對石墨中礦進行處理是石墨選礦過程中必不可少的環(huán)節(jié)。隨著石墨的用途越來越廣，需求量不斷增加，石墨資源富礦、易選礦越來越少，貧礦、細礦、難選礦的選別成為當(dāng)前面臨的主要問題，多種處理方式聯(lián)合工藝將成為處理這類貧、雜、細石墨礦中礦的主要方式。

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[2]孫政元,賈鳳梅,秦麗.內(nèi)蒙古某低品位石墨礦選礦工藝研究[J].化工礦物與加工,2012(9):12-14.

[3]李艷,魏祥松,逄思宇.河南省魯山石墨礦浮選工藝研究[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì),2011,33(1):61-64

[4]劉靖.四川南江縣石墨礦選礦試驗研究[J].非金屬礦,1992(3):14-17.

[5]王新江.眉縣隱晶質(zhì)石墨選礦試驗研究[J].礦產(chǎn)保護與利用,1990(4):43-45.

[6]佟紅格爾,孫敬鋒,王林祥.預(yù)先選別法保護鱗片石墨選礦工藝研究[J].礦產(chǎn)保護與利用,2010(6):37-39.

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[13]LI J, LI J Y. New flotation technology of refractory graphite ores in Pinghe mine[J]. Journal of Wu Han University of Technology, 1994(1): 73-78.

[14]張凌燕,邱楊率,黃雯,等.鞍山地區(qū)某石墨礦選礦試驗研究[J].非金屬礦,2011,34(5):21-23.

[15]潘嘉芬,程忠理.蘿北黃金公司石墨礦選礦工藝改進[J].非金屬礦,1999,22(2):29-30.