浙江某細(xì)粒難選螢石礦選礦試驗(yàn)研究

岑對(duì)對(duì)，高惠民，周愛馬，廖珍英，路　洋，馮曉菲

(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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070；3.浙江武義神龍浮選有限公司，浙江 金華 321200)

浙江某細(xì)粒難選螢石礦選礦試驗(yàn)研究

岑對(duì)對(duì)1，2，高惠民1，2，周愛馬3，廖珍英3，路洋1，2，馮曉菲1，2

(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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070；3.浙江武義神龍浮選有限公司，浙江 金華 321200)

摘要：浙江某難選螢石礦礦物間嵌布粒度細(xì)，相互包裹現(xiàn)象嚴(yán)重。在研究該螢石礦原礦性質(zhì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究。通過粗選和精選條件試驗(yàn)確定合理的磨礦細(xì)度和藥劑制度，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開路和閉路試驗(yàn)。結(jié)果表明，試樣經(jīng)“一粗八精，粗選丟尾，中礦Ⅱ～Ⅷ集中返回再磨”的閉路流程可獲得CaF2品位為97.15%，回收率為65.46%的制酸級(jí)螢石精礦。中礦Ⅰ經(jīng)再磨再選可獲得品位為81.32%，作業(yè)回收率為82.48%的冶金級(jí)螢石精礦。本試驗(yàn)為該螢石礦的開發(fā)利用提供了技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：螢石；石英；細(xì)粒；磨礦

螢石是鹵族元素礦物，化學(xué)式為CaF2，廣泛應(yīng)用于冶金、煉鋁、玻璃、陶瓷、水泥、化學(xué)工業(yè)，是一種非常重要的非金屬資源[1-2]。浙江某細(xì)粒難選螢石礦品位較低，石英含量較高，還有少量的方解石，礦物間嵌布粒度細(xì)，相互包裹現(xiàn)象嚴(yán)重。本研究對(duì)該螢石礦進(jìn)行選礦試驗(yàn)，為該螢石資源的開發(fā)利用提供技術(shù)依據(jù)。

1試樣性質(zhì)

試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1　試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果/%

試樣主要化學(xué)成分為SiO2、CaO和F，還有少量的Al2O3、Fe2O3、K2O和Na2O等。

試樣XRD物相分析表明，試樣礦物組成比較簡(jiǎn)單，主要礦物為螢石、石英、方解石，含有少量黏土礦物，試樣中各種礦物含量見表2。在偏光顯微鏡下觀察，大部分為中細(xì)粒螢石，顆粒一般在0.070～0.220mm，粗粒級(jí)(0.20～0.40mm)螢石內(nèi)多為方解石或石英包裹體，包裹體粒徑微細(xì)(0.020～0.065mm)，細(xì)粒級(jí)螢石多與石英集合體或微細(xì)粒方解石相嵌。

表2　試樣中礦物含量/%

2選礦試驗(yàn)研究

試樣嵌布粒度細(xì)，相互包裹現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)磨礦細(xì)度的要求高，選礦難度較大。試驗(yàn)采用階段磨礦工藝，即一段粗磨粗選，拋棄部分尾礦；二段再磨使得細(xì)粒螢石與微細(xì)粒脈石礦物石英和方解石得到有效解離。

2.1粗選條件試驗(yàn)

粗選單因素條件試驗(yàn)流程見圖1。

2.1.1粗磨細(xì)度試驗(yàn)

球磨具有選擇性磨礦作用，既可使螢石與脈石解離，又能避免將大顆粒脈石磨細(xì)[3]，所以磨礦方式采用球磨，磨礦濃度為50%，碳酸鈉調(diào)節(jié)礦漿pH=9，水玻璃用量800g/t，油酸鈉用量800g/t，變化磨礦細(xì)度-0.074mm含量分別為40.44%、51.92%、58.99%、76.36%，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖1　粗選單因素條件試驗(yàn)流程

圖2　粗磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可知，磨礦細(xì)度從-0.074mm40.44%增加到-0.074mm51.92%，精礦品位變化不大，回收率從89.37%增加到93.02%。繼續(xù)增加磨礦細(xì)度至-0.074mm76.36%，精礦品位下降兩個(gè)百分點(diǎn)，回收率增加緩慢并趨于平緩。試樣中含35%的石英，如果一次性將礦石磨到太細(xì)，使得石英被磨細(xì)的過度磨礦作用是不利的。綜合考慮，確定粗磨細(xì)度為-0.074mm占51.92%。

2.1.2粗選pH值試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度為-0.074mm占51.92%，水玻璃用量為800g/t，油酸鈉用量為800g/t，用硫酸和碳酸鈉變化pH值為6、7、8、9、11，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖3可知，隨pH值增加，螢石精礦CaF2品位先降低再增加，精礦回收率先增加后降低。當(dāng)pH值為9時(shí)，螢石精礦品位和回收率均較高；當(dāng)pH值為6時(shí)，螢石精礦CaF2的品位雖高，但回收率太低，粗選要保證回收率，綜合考慮確定粗選最佳pH值為9。

2.1.3粗選水玻璃用量試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度為-0.074mm占51.92%，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值為9，油酸鈉用量為800g/t，變化水玻璃用量為400g/t、800g/t、1200g/t、1600g/t和2000g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖3　粗選pH值試驗(yàn)結(jié)果

圖4　粗選水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可知，隨著水玻璃用量的增加，精礦CaF2品位先增加后減小再增加，精礦回收率逐漸降低。過量的水玻璃在抑制石英等脈石礦物的同時(shí)也會(huì)抑制螢石，使得回收率降低。綜合考慮精礦品位和回收率，確定粗選水玻璃用量為800g/t。

2.1.4粗選油酸鈉用量試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度為-0.074mm占51.92%，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值為9，水玻璃用量為800g/t，變化油酸鈉用量為400g/t、800g/t、1200g/t、1600g/t和2000g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5　油酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可知，隨油酸鈉用量的增加，精礦回收率先增加后降低，螢石精礦CaF2品位逐漸降低，這是因?yàn)檫^量的油酸鈉捕收效果增強(qiáng)，但選擇性降低，螢石-石英連生體一同上浮，惡化了浮選環(huán)境。綜合考慮精礦選礦指標(biāo)，確定粗選油酸鈉用量為800g/t。

2.2再磨細(xì)度及精Ⅰ、精Ⅱ條件試驗(yàn)

為進(jìn)一步去除石英、方解石等脈石礦物，得到高品位螢石精礦，在粗選條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行再磨細(xì)度及精Ⅰ、精Ⅱ條件試驗(yàn)。確定再磨細(xì)度為-0.074mm含量達(dá)98.0%，-0.045mm含量達(dá)75.21%；精Ⅰ水玻璃用量為1200g/t，油酸鈉用量為100g/t，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH=9；精Ⅱ水玻璃用量為400g/t，不補(bǔ)加碳酸鈉和油酸鈉。試樣經(jīng)粗磨粗選、再磨、2次精選得到的CaF2品位為87.99%，回收率為75.69%的螢石精礦。

2.3開路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行開路試驗(yàn)。精選作業(yè)為提高螢石精礦品位，從精選Ⅱ開始每段精選作業(yè)不加捕收劑只添加抑制劑，抑制劑添加量從精選Ⅱ開始遞減。

2.3.1抑制劑對(duì)比試驗(yàn)

水玻璃和酸性水玻璃是常用的石英和方解石的抑制劑。試驗(yàn)從精選階段開始分別用酸性水玻璃和水玻璃進(jìn)行對(duì)比，兩者用量相同，開路試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，開路試驗(yàn)分別選用酸性水玻璃和水玻璃作為抑制劑，試樣經(jīng)過一次粗選、八次精選分別得到CaF2品位為96.64%、回收率32.68%和CaF2品位為95.01%、回收率46.92%的螢石精礦。用酸性水玻璃做抑制劑獲得的精礦品位高，但是回收率較低，這主要是因?yàn)樗嵝运ＡУ乃猱a(chǎn)物是抑制活性很強(qiáng)的硅膠體[nSiO2]，對(duì)被Ca2+、Mg2+活化的硅酸鹽礦物有較強(qiáng)的選擇性抑制作用[4]。為保證精礦品位，選擇酸性水玻璃為精選階段的抑制劑。

表3　抑制劑對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

圖6　抑制劑對(duì)比開路試驗(yàn)流程

2.3.2粗磨精礦再磨細(xì)度校核試驗(yàn)

由抑制劑對(duì)比試驗(yàn)可知，精礦品位僅96.64%，通過偏光顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)螢石精礦中多包裹著石英，這是導(dǎo)致螢石精礦品位不高的主要原因，因此需增加再磨細(xì)度，使其有效解離。

再磨細(xì)度校核試驗(yàn)用開路的最終精礦指標(biāo)考察，為進(jìn)一步提高精礦品位，在精選Ⅶ和精選Ⅷ分別增加200g/t的酸性水玻璃，其他試驗(yàn)條件與抑制劑對(duì)比試樣流程條件一致，改變?cè)倌ゼ?xì)度，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知，當(dāng)再磨細(xì)度為-0.030mm含量為41.40%(時(shí)間為8min)時(shí)，螢石精礦CaF2品位為97.75%，回收率為34.74%。當(dāng)再磨細(xì)度增加到-0.030mm含量為41.40%和44.70%(10min和12min)時(shí)，雖然螢石精礦品位有所提高，但回收率下降明顯。故確定再磨細(xì)度為-0.030mm含量為41.40%。

2.4閉路試驗(yàn)

在開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行閉路試驗(yàn)來提高精礦回收率，試驗(yàn)結(jié)果見表5，螢石數(shù)質(zhì)量流程見圖7。

表4　再磨細(xì)度校核試驗(yàn)結(jié)果

表5　閉路試驗(yàn)結(jié)果

圖7　閉路試驗(yàn)螢石數(shù)質(zhì)量流程圖

由表5可知，閉路試驗(yàn)流程采用中礦Ⅰ直接丟尾、中礦Ⅱ～Ⅷ集中返回至再磨的流程，得到CaF2品位97.15%，CaF2回收率65.46%的螢石精礦，達(dá)到FC-97A的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5中礦Ⅰ再選探索試驗(yàn)

由閉路試驗(yàn)結(jié)果可知，螢石精礦CaF2品位達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，但是回收率不高，主要損失在中礦Ⅰ中(CaF2品位54.82%，回收率27.93%)。為提高螢石精礦總回收率，對(duì)其進(jìn)行螢石再選探索試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖8，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6　中礦Ⅰ螢石再選試驗(yàn)結(jié)果

圖8　中礦Ⅰ螢石再選試驗(yàn)流程圖

由表6結(jié)果可知，中礦Ⅰ再磨細(xì)度為-0.020mm60%，經(jīng)過一次粗選、一次精選可獲得CaF2品位81.32%，作業(yè)回收率為82.48%的冶金級(jí)(FL-80)螢石精礦。

在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到由于濃縮、磨礦、分級(jí)等設(shè)備和工藝帶來的困難，回收該部分螢石難度較大，經(jīng)濟(jì)上也不合算。因此，中礦Ⅰ再選探索試驗(yàn)為提高該礦石總回收率提供了一種方案，具有參考意義。

3結(jié)論

1)浙江某螢石礦主要礦物組成為螢石(51%)、石英(35%)等，有價(jià)回收礦物螢石的嵌布粒度細(xì)，與石英等脈石礦物相互包裹現(xiàn)象嚴(yán)重，需細(xì)磨才能與之單體解離，屬細(xì)粒難選螢石礦類型。

2)試驗(yàn)采用階段磨選工藝流程：一磨(-0.045mm含量達(dá)38.49%)粗選拋尾，粗精礦再磨(-0.045mm含量達(dá)75.21%)經(jīng)八段精選，最終獲得合格螢石精礦，由于原礦螢石礦物嵌布粒度太細(xì)，致使回收率較低。

3)再磨后精選Ⅰ的尾礦仍含高達(dá)54.82%的CaF2，將其再磨(再磨至-0.020mm含量達(dá)60%)后浮選回收，產(chǎn)品雖能達(dá)到冶金級(jí)螢石精礦標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際生產(chǎn)中回收該部分螢石難度較大，且經(jīng)濟(jì)上并不合算。中礦Ⅰ再選探索試驗(yàn)為提高該礦石總回收率提供了一種方案，具有參考意義。

參考文獻(xiàn)

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Experimental research on processing of fine particle fluorite in Zhejiang

CENDui-dui1，2，GAOHui-min1，2，ZHOUAi-ma3，LIAOZhen-ying3，LUYang1，2，F(xiàn)ENGXiao-fei1，2

(1.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China；2.HubeiProvincialKeyLaboratoryofMineralResourcesProcessingandEnvironment，Wuhan430070，China；3.ZhejiangWuyiShenlongFlotationCo.，Ltd,Jinhua321200，China)

Abstract:The disseminated grain size was generally fine of Zhejiang refractory fluorite ore，fluorite mixed with gangue minerals and inclusion with them each other.By the research on fluorite ore properties，a beneficiation test was carried out.The grinding fineness and reagent system was determined through rough separation and selection condition test，then，open and closed flotation circuit tests were carried out.The results showed that，acid grade fluorspar concentrate which CaF2 content was 97.15% and recovery was 65.46% can be obtained through one roughing-eight cleaning，abandon first roughing，middlingsⅡ～ middlingsⅧ sent back to grinding process.The middlingsⅠ through regrinding and recleaning can obtain metallurgical quality grade fluorite which CaF2 content was 81.32% and recovery was 82.48%.The research provided technical basis for utilization of fluorite ore in Zhejiang.

Key words：fluorite；quartz；fine particle；milling

收稿日期：2015-03-07

作者簡(jiǎn)介：岑對(duì)對(duì)(1990-)，男，漢族，碩士研究生，研究方向?yàn)榉墙饘俚V分選理論與工藝。E-mail：632738651@qq.com。

中圖分類號(hào)：TD97

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)04-0133-04