湖北某地石墨礦選礦工藝研究

李桂玲

(中南冶金地質(zhì)研究所,湖北 宜昌 443003)

湖北某地石墨礦選礦工藝研究

李桂玲

(中南冶金地質(zhì)研究所,湖北 宜昌 443003)

通過對(duì)該石墨礦工藝礦物學(xué)、選礦的影響因素及選礦工藝流程的探索，研究該礦石的可選性；經(jīng)過一次粗磨兩次掃選，粗精礦四次再磨五次精選，獲得固定碳含量為92.16%的石墨精礦,精礦回收率為88.00%,選別效果理想。

石墨;浮選;粗選;精選;掃選;再磨

中國石墨資源豐富,種類齊全,品位中等,質(zhì)佳易選;且開采簡單,運(yùn)輸方便,對(duì)發(fā)展石墨生產(chǎn)極為有利。全國石墨產(chǎn)量每年以5%左右速度增長。1987年產(chǎn)量29.66萬t,1988年已達(dá)35.57萬t,出口量為11萬t,占世界貿(mào)易量43%左右;1989年產(chǎn)量約35萬t,出口量為16.6萬t,占世界貿(mào)易量50%以上;2014年產(chǎn)量約70萬t。在全國非金屬礦出口產(chǎn)品中,位居第四位,僅次于菱鎂礦、螢石、鋁釩土。

石墨屬于可浮性較好的非金屬礦物,由于不同的用途對(duì)產(chǎn)品有不同的要求,這使石墨的選礦與金屬礦選礦相比顯得難度更大。石墨選礦不僅要保證精礦品位和回收率較高,還必需盡量保護(hù)石墨的鱗片[1]。

本研究以湖北某地石墨礦為原料,對(duì)石墨浮選的影響因素進(jìn)行了探索,確定了一套適宜的選別工藝流程,為該礦石的合理開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 礦石工藝礦物學(xué)研究

1.1 礦石化學(xué)組成

原礦化學(xué)分析結(jié)果見表1。

表1 原礦化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果(%)

1.2 原礦礦物組成

1.2.1 原礦XRD組成

原礦XRD組成分析結(jié)果如圖1。由分析結(jié)果可知,礦物組成主要礦物為:石英、云母類(黑云母和白云母)、石墨、長石類和綠泥石。

圖1 石墨原礦XRD圖譜Fig.1 XRD map of graphite raw ore

1.2.2 原礦礦物組成及產(chǎn)出特征

礦石肉眼觀察呈灰黑色—深灰色,片麻狀構(gòu)造,鱗片變晶結(jié)構(gòu),肉眼可見石墨、石英、云母類。

原礦磨制薄片和光片,鏡下鑒定顯示:礦石主要組成礦物為石墨、黑云母、白云母、石英、長石類、綠泥石。

石墨:片狀或條狀,大小不均,揉皺明顯,分布具有一定的方向,和片麻理的方向一致,石墨片的延長方向和云母片一致。最大片徑0.6 mm,最小0.001 mm,一般0.074～0.203 mm,最厚0.091 mm,一般在0.010～0.050 mm,最薄0.000 5 mm。石墨含量5%左右。

石英:無色,半自形—他形的粒狀,大小不均,透鏡狀和集合體的石英單體大,揉皺強(qiáng)烈的區(qū)域石英顆粒相對(duì)較小。石英最大0.6 mm,最小0.001 mm,一般0.050～0.15 mm,石英集合體總體呈透鏡狀或香腸狀,與富含石墨和云母類的條帶相間分布,石英的含量約38%。

白云母:無色,條狀或片狀,明顯揉皺,與石墨、黑云母“平行”連生,單體一般片徑0.050～0.105 mm,最大0.8 mm,最小0.001 mm,含量約為20%;黑云母:褐色,片狀或條狀,少部分綠泥石化。片徑最大0.9 mm,最小0.002 mm,一般在0.050～0.6 mm;黑云母片最厚0.4 mm,一般0.05 mm。與石英共生的較新鮮,與石墨、白云母共生的揉皺明顯的多水化或綠泥石化。黑云母約含30%。

長石類礦物較少,<5%。

綠泥石:和絹云母都是蝕變礦物,呈黑云母和長石的假象存在。含量<1%。

金屬礦物主要是黃鐵礦:他形粒狀,大小不均,黃色反射色,星點(diǎn)狀分布,最大0.8 mm,最小0.002 mm,一般0.5～0.1 mm,礦物含量1%。

磁鐵礦:他形粒狀,零星分布,最大0.34 mm×1.3 mm,一般0.2～0.08 mm,含量<1%[2]。

2 選礦工藝研究

石墨選礦的產(chǎn)品鱗片粒度以粗細(xì)兩頭產(chǎn)品價(jià)值高,尤以粗鱗片用途廣,選礦過程中應(yīng)盡量保護(hù)大鱗片石墨不受破壞。

石墨選礦一般采用浮選法,為保護(hù)鱗片,工藝流程為一段粗磨-100目占40%～60%,對(duì)粗精礦進(jìn)行3～5段再磨;磨礦時(shí)采用低轉(zhuǎn)速和低充填率的長筒溢流型磨礦機(jī)。精選次數(shù)為5～7次,精選濃度4%～7%。原生粒度較細(xì)的鱗片石墨選礦時(shí)應(yīng)以獲得高品位精礦為主,使石墨精礦品位達(dá)90%～95%。石墨選礦只能在粒度較寬的范圍內(nèi)進(jìn)行,采用多段磨礦、多段選別流程。因此中礦返回次數(shù)多,性質(zhì)差異大,中礦返回地點(diǎn)的選擇,直接關(guān)系著流程結(jié)構(gòu)的合理性[3]。

該礦石為細(xì)磷片石墨礦,根據(jù)石墨礦選礦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和本礦石性質(zhì)特征,為盡量保護(hù)石墨晶體鱗片完整性,采用了以下工藝技術(shù):

(1) 選擇棒磨。以沖擊力較小的磨礦介質(zhì)進(jìn)行磨礦,并同時(shí)加入礦泥分散劑和助磨劑,以減少磨礦對(duì)石墨鱗片的破壞。磨礦筒體直徑/長度值應(yīng)盡可能小,更多地利用磨礦介質(zhì)的磨削力進(jìn)行礦物解離而規(guī)避磨礦介質(zhì)對(duì)石墨鱗片的沖擊力。

(2) 粗磨粗選,選擇粗精礦多次再磨精選階段的磨選工藝流程。石英等硬度較大的脈石礦物,會(huì)垂直切削石墨鱗片使之受損,通過粗磨粗選盡可能早地拋除這些脈石;同時(shí),階段磨礦—階段浮選,也可有效地提高石墨精礦品位,提升產(chǎn)品品質(zhì)。

試驗(yàn)將通過對(duì)石墨礦浮選的各種影響因素的研究及開、閉路試驗(yàn)探索,最終確定一套合適的選礦工藝流程。

2.1 粗選條件試驗(yàn)

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

固定粗選條件為:捕收劑煤油用量300 g/t,2#油用量75 g/t,生石灰用量為2 000 g/t(此時(shí)礦漿pH調(diào)至8～9),選用1.5 L浮選槽,浮選濃度為26.67%,變化粗磨磨礦時(shí)間為30 s、50 s、70 s、90 s。按照?qǐng)D2所示流程進(jìn)行試驗(yàn),所得精礦進(jìn)行干篩分級(jí),分為兩個(gè)粒級(jí):+100目和-100目,試驗(yàn)結(jié)果見表2。

圖2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程圖Fig.2 Flow chart of condition test of grinding fineness

表2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果

Table 2 Test results of grinding fineness condition

磨礦時(shí)間/s-100目含量/%產(chǎn)物名稱產(chǎn)率/%固定碳含量/%回收率/%3063．26精礦(+100目)11．0030．1651．22精礦(-100目)6．2628．9227．96尾礦82．741．6320．825071．96精礦(+100目)11．4529．6359．22精礦(-100目)7．1227．3333．96尾礦81．440．486．827080．17精礦(+100目)10．1433．4355．13精礦(-100目)7．3828．9234．68尾礦82．480．7610．199083．75精礦(+100目)6．7446．352．87精礦(-100目)9．7825．5542．32尾礦83．480．344．81

由表2數(shù)據(jù)反算以上條件下粗選所得總體精礦各項(xiàng)指標(biāo),所得結(jié)果見表3和圖3。

由表3和圖3可知,隨著磨礦細(xì)度的逐漸增加,精礦固定碳含量先降低后逐漸升高,精礦回收率呈現(xiàn)波動(dòng)趨勢。當(dāng)-100目粒級(jí)含量83.75%時(shí),精礦回收率最高,但是從保護(hù)石墨大鱗片角度考慮粗磨磨礦細(xì)度不能太細(xì),因此確定粗選磨礦細(xì)度-100目粒級(jí)含量71.96%,此時(shí)精礦回收率較高,并且+100目精礦回收率最高。

表3 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)精礦分析結(jié)果

圖3 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)精礦分析結(jié)果Fig.3 Concentrate analysis results of condition test of grinding fineness

2.1.2 捕收劑煤油用量試驗(yàn)

按照2.1.1的方法,固定試驗(yàn)條件為:磨礦細(xì)度為-100目粒級(jí)含量71.96%,2#油用量75 g/t,生石灰用量為2 000 g/t(此時(shí)礦漿pH調(diào)至8～9),選用1.5 L浮選槽,浮選濃度為26.67%,變化捕收劑煤油用量為200 g/t、250 g/t、300 g/t和350 g/t。

試驗(yàn)所得精礦分析結(jié)果如圖4。確定粗選煤油用量為300 g/t。

圖4 煤油用量條件試驗(yàn)精礦分析結(jié)果Fig.4 Concentrate analysis results of condition test of kerosene amount

2.1.3 起泡劑2#油用量試驗(yàn)

同樣的方法,固定試驗(yàn)條件為:磨礦細(xì)度為-100目粒級(jí)含量71.96%,煤油用量300 g/t,生石灰用量為2 000 g/t(此時(shí)礦漿pH調(diào)至8～9),選用1.5 L浮選槽,浮選濃度為26.67%,變化起泡劑2#油用量為56.25 g/t、75 g/t、93.75 g/t和112.5 g/t。

試驗(yàn)所得精礦分析結(jié)果如圖5。確定粗選2#油用量為75 g/t。

圖5 2#油用量條件試驗(yàn)精礦分析結(jié)果Fig.5 Concentrate analysis results of condition test of No.2 oil amount

2.1.4 浮選濃度試驗(yàn)

同樣的方法,固定粗選條件為:磨礦細(xì)度為-100目粒級(jí)含量71.96%,煤油用量300 g/t,2#油用量75 g/t,生石灰用量為2 000 g/t(此時(shí)礦漿pH調(diào)至8～9),選用1.5 L浮選槽,變化粗選浮選濃度為20%、26.67%和33.33%。

試驗(yàn)所得精礦分析結(jié)果如圖6。確定粗選浮選濃度為26.67%。

圖6 浮選濃度條件試驗(yàn)精礦分析結(jié)果Fig.6 Concentrate analysis results of condition test of

2.1.5 最終粗選條件

通過以上一系列的粗選條件試驗(yàn),確定最優(yōu)粗選條件:磨礦細(xì)度為-100目粒級(jí)含量71.96%,生石灰用量2 000 g/t,礦漿pH為8～9,煤油用量300 g/t,2#油用量75 g/t。粗選精礦固定碳含量達(dá)到29%左右,回收率可達(dá)約93%,+100目精礦回收率約為59%。

2.2 開路試驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)室粗磨磨礦設(shè)備為XMB-70型三輥四筒棒磨機(jī),磨筒容積為2.0 L,每次給礦量為400 g,磨礦濃度為50%。再磨磨礦設(shè)備為XMB-70型三輥四筒棒磨機(jī)(磨筒容積為0.5 L)和XMQ-67Φ 240×90錐型球磨機(jī)。浮選設(shè)備為RK/FD單槽浮選機(jī),粗選選用1.5 L浮選槽,精選選用1 L浮選槽。

在最優(yōu)粗選條件的基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)采用兩種不同的四次再磨五次精選試驗(yàn)流程,最后確定再磨Ⅰ和再磨Ⅱ采用XMB-70型三輥四筒棒磨機(jī),再磨Ⅲ和再磨Ⅳ采用XMQ-67Φ 240×90錐型球磨機(jī)。并適當(dāng)增加再磨時(shí)間的試驗(yàn)流程。試驗(yàn)流程如圖7,試驗(yàn)結(jié)果如表4。

圖7 四次再磨五次精選試驗(yàn)流程圖Fig.7 Flow chart of cleaning test

由表4可知,精礦固定碳含量較理想,計(jì)算所得精礦總的固定碳含量為94.06%,大鱗片(+100目)產(chǎn)率為1.63%,回收率為26.91%,占精礦總質(zhì)量的49.73%。

表4 四次再磨五次精選試驗(yàn)結(jié)果

2.3 閉路試驗(yàn)

2.3.1 中礦處理試驗(yàn)

由表4結(jié)果可知,中礦1和中礦2混合產(chǎn)率為10.74%,固定碳含量為4.22%,回收率為7.92%,產(chǎn)率較大,固定碳含量較低,因此考慮將中礦1和中礦2集中再磨再選。試驗(yàn)流程如圖8,試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖8 中礦處理試驗(yàn)流程圖Fig.8 Flow chart of middling treatment test

由表5可知,中礦1、中礦2集中混合掃選的精礦(即中礦6)的固定碳含量為20.58%,回收率為8.75%;尾礦1的固定碳含量0.67%,回收率為9.43%;尾礦2的固定碳含量0.98%,回收率為1.30%,可以直接進(jìn)行拋尾。因此可以將尾礦1和尾礦2直接進(jìn)行拋尾,中礦6直接返回至粗選。

表5 中礦處理試驗(yàn)結(jié)果

2.3.2 閉路試驗(yàn)

開路試驗(yàn)確定了四次再磨五次精選為較優(yōu)流程(圖7)。中礦1、中礦2集中混合掃選的精礦(即中礦6)的固定碳含量為20.58%,回收率為8.75%,中礦6直接返回至粗選。尾礦1、尾礦2直接進(jìn)行拋尾。中礦3返至精選Ⅰ,中礦4返至精選Ⅱ,中礦5返至精選Ⅳ。閉路試驗(yàn)流程見圖9,結(jié)果見表6。

圖9 閉路試驗(yàn)流程圖Fig.9 Flow chart of closed-circuit test

表6 閉路試驗(yàn)結(jié)果

Table 6 Results of closed-circuit test

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%固定碳/%回收率/%精礦4．7692．1688．00尾礦184．530．579．66尾礦210．711．092．34原礦100．004．92100．00

由表6可知,對(duì)該礦石采用一次粗磨兩次掃選,粗精礦四次再磨五次精選的工藝流程,可獲得固定碳含量為92.16%,精礦回收率為88.00%的石墨精礦。

閉路試驗(yàn)精礦粒度分析結(jié)果如表7。

表7 閉路試驗(yàn)精礦各粒級(jí)產(chǎn)品分析結(jié)果

該礦石為細(xì)鱗片石墨礦,選礦的主要目的是提高精礦質(zhì)量,并使精礦中+100目產(chǎn)率達(dá)到5%～20%。研究中最終精礦品位為92.16%,回收率為88.00%(表6),+100目產(chǎn)率為21.85%(表7),研究結(jié)果較理想。

3 結(jié)語

(1) 通過對(duì)該石墨礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究,確定原礦固定碳含量4.9%,并明確了礦石物質(zhì)組成及產(chǎn)出特征。

(2) 通過一系列試驗(yàn),確定了一次粗磨兩次掃選,粗精礦四次再磨五次精選為該石墨礦最佳選礦工藝流程。

[1] 葛鵬，王化軍，解琳，等.石墨提純方法進(jìn)展[J].金屬礦山,2010(11):38-42.

[2] 賀愛平，李桂玲，尤大海，等.湖北興山東沖河石墨礦選礦試驗(yàn)報(bào)告[R].宜昌:中南冶金地質(zhì)研究所,2015.

[3] 李哲.鱗片石墨浮選特性及工藝研究[D].北京:中國礦業(yè)大學(xué)(北京),2010.

(責(zé)任編輯：陳文寶)

Research on Graphite Mineral Processing Technology in Hubei

LI Guiling

(CentreSouthInstituteofMetallurgicalGeology,Yichang,Hubei443003)

By exploring the influence factors of graphite mineral processing,technological mineralogy and mineral processing technology ,the author studies ore beneficiability. After a coarse grinding and twice scavenging,the paper obtains a fixed carbon content of 92.16% graphite concentrate,concentrate recovery rate is 88.00%,flotation result is ideal.

graphite; flotation; roughing; concentrating; scavenging; regrinding

2016-04-13;改回日期:2016-07-13

李桂玲(1966-),女,助理工程師,選礦專業(yè),從事選礦工藝、工業(yè)礦物材料等研究工作。E-mail:993648929@qq.com

TD97

A

1671-1211(2016)04-0654-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.04.025

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160707.1528.036.html 數(shù)字出版日期:2016-07-07 15:28