陜西安康低品位重晶石礦選礦試驗(yàn)研究

強(qiáng)錄德，劉志超，李春風(fēng)

(核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京 101149)

重晶石的主要成分是硫酸鋇(BaSO4)，密度4.5 g/cm3，最主要的用途是作為加重劑用在石油鉆井行業(yè)，也是提煉鋇的主要原料，還用于造紙、紡織、醫(yī)療、玻璃、搪瓷等工業(yè)[1]。

近年來，隨著重晶石礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，高品位資源越來越少，因此，一些復(fù)雜難處理資源的開發(fā)利用受到關(guān)注。對(duì)于性質(zhì)簡(jiǎn)單的重晶石礦，大多通過手選或重選即可[2]；對(duì)于脈石礦物主要為石英的重晶石礦，浮選工藝簡(jiǎn)單，且可得到良好指標(biāo)；但對(duì)于礦物組成復(fù)雜、有用礦物與脈石礦物性質(zhì)相似的重晶石礦，通過簡(jiǎn)單選礦難以達(dá)到理想效果[3-10]。

陜西安康某重晶石礦的含鋇礦物不僅有硫酸鹽礦物重晶石(BaSO4)，還有碳酸鹽礦物毒重石(BaCO3)，脈石礦物主要為鈣、鎂的碳酸鹽礦物。有用礦物與脈石礦物之間有相同的成礦陰離子，且成礦陽(yáng)離子同為堿土金屬，礦物表面化學(xué)性質(zhì)相近，浮選分離困難。采用浮選、精礦酸溶工藝處理，獲得酸溶渣產(chǎn)品，酸用量為120 kg/t，工藝復(fù)雜，酸耗量大，成本較高[11]。試驗(yàn)研究采用浮選工藝進(jìn)行選礦，以獲得合格重晶石精礦。

1 原礦性質(zhì)

1.1 礦石元素組成

原礦多元素分析結(jié)果見表1。礦石中主要有用元素為鋇，其他元素?zé)o利用價(jià)值。原礦BaO品位50.24%。礦石密度3.90 g/cm3。

表1 原礦多元素分析結(jié)果 %

1.2 礦石礦物組成

礦石主要含鋇礦物為重晶石(BaSO4)，其次為毒重石(BaCO3)。脈石礦物有方解石(CaCO3)、云母((H、K)2(Mg、Fe)2Al2(SiO4)3)、石英(SiO2)、白云石(CaMg(CO3)2),還有少量黃鐵礦(FeS2)、綠泥石(H4Mg3SiO9)和碳質(zhì)物(常為腐植酸等)等。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 礦漿pH對(duì)浮選的影響

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-200目占95%，礦漿濃度30%，溫度25 ℃，捕收劑油酸鈉用量0.2 kg/t，起泡劑2#油用量50 g/t。礦漿pH對(duì)重晶石浮選效果的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示?？梢钥闯觯築aO回收率隨礦漿pH升高先提高后下降。在pH<10條件下，捕收劑油酸根濃度對(duì)浮選的影響大于礦物表面電位對(duì)浮選的影響，礦物表面吸附捕收劑的能力大于電位對(duì)捕收劑的排斥力；pH>10后，捕收劑與礦物表面電位的作用正好相反；pH在6～11之間，脈石礦物吸附捕收劑的能力大于礦物表面電位對(duì)捕收劑的排斥力。自然礦漿的pH為8.5左右，在此條件下，回收率和精礦品位都較高，所以，浮選時(shí)礦漿pH不必調(diào)整。

圖1 礦漿pH對(duì)浮選的影響

2.2 捕收劑種類對(duì)浮選的影響

礦石中除含鋇礦物和含鈣鎂礦物外，還有石英、黑云母等硅酸鹽礦物，可選擇陰離子型捕收劑進(jìn)行選礦。選擇油酸鈉、石油磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、異辛基磷酸酯為捕收劑，對(duì)比含羧基、磺酸基、硫酸基、磷酸基的陰離子基團(tuán)對(duì)含鋇礦物的浮選效果。試驗(yàn)條件：捕收劑用量0.2 kg/t，磨礦細(xì)度-200目占95%，礦漿濃度30%，溫度25 ℃，起泡劑2#油用量50 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 捕收劑種類對(duì)浮選效果的影響

由表2看出，4種捕收劑對(duì)重晶石均有捕收作用：油酸鈉的選擇性較好，所得精礦BaO品位最高；辛基磷酸的捕收能力最強(qiáng)，但鈣鎂礦物也有許多進(jìn)入精礦，精礦BaO品位最低；十二烷基硫酸鈉的捕收能力與辛基磷酸的捕收能力相近，且精礦BaO品位較高，說明十二烷基硫酸鈉對(duì)重晶石有一定選擇性；用十二烷基硫酸鈉浮選時(shí)，泡沫量大，不易控制。綜合考慮，確定組合使用油酸鈉和十二烷基硫酸鈉，充分發(fā)揮二者的長(zhǎng)處，以獲得較好選礦指標(biāo)。

2.3 捕收劑用量對(duì)浮選的影響

捕收劑用量對(duì)浮選指標(biāo)影響較大。脈石礦物抑制劑氟硅酸鈉用量500 g/t，磨礦細(xì)度-200目占95%，礦漿濃度30%，溫度25 ℃，起泡劑2#油用量50 g/t。組合捕收劑油酸鈉+十二烷基硫酸鈉用量對(duì)重晶石浮選效果的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 捕收劑用量對(duì)浮選的影響

由圖2看出，隨組合捕收劑用量增加，精礦BaO品位下降，回收率升高。隨捕收劑用量增加，礦漿中捕收劑濃度升高，脈石礦物上浮量增加。綜合考慮，確定適宜的組合捕收劑用量為0.6 kg/t，油酸鈉與十二烷基硫酸鈉配比為5∶1。

2.4 抑制劑種類對(duì)浮選的影響

在浮選重晶石時(shí)，鈣鎂礦物也易進(jìn)入精礦，導(dǎo)致精礦BaO品位降低。要提高精礦BaO品位，必須選擇高效抑制劑，選擇性抑制鈣鎂礦物進(jìn)入到精礦中。礦石中，鈣鎂礦物主要是白云石和方解石，可用無(wú)機(jī)抑制劑水玻璃、六偏磷酸鈉等加以抑制，或用有機(jī)抑制劑丹寧酸、檸檬酸、淀粉、腐植酸等加以抑制。試驗(yàn)條件：溫度25 ℃，抑制劑用量1.0 kg/t，捕收劑用量0.6 kg/t，磨礦細(xì)度-200目占95%，礦漿濃度30%，溫度25 ℃，起泡劑2#油用量50 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見表3?？梢钥闯?，多數(shù)抑制劑不僅對(duì)脈石礦物有抑制作用，對(duì)含鋇礦物也有較強(qiáng)的抑制作用。由于富含羥基和羧基，有機(jī)抑制劑對(duì)堿土金屬離子有較強(qiáng)的配合作用，水玻璃對(duì)脈石礦物的選擇性抑制效果最好，綜合考慮，確定以水玻璃作為脈石礦物抑制劑。

表3 脈石礦物抑制劑對(duì)浮選的影響

2.5 抑制劑用量對(duì)浮選的影響

試驗(yàn)條件：溫度25 ℃，捕收劑用量0.6 kg/t，磨礦細(xì)度-200目占95%，礦漿濃度30%，起泡劑2#油用量50 g/t。抑制劑水玻璃用量對(duì)重晶石浮選效果的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 抑制劑用量對(duì)浮選的影響

2.6 磨礦細(xì)度對(duì)浮選的影響

試驗(yàn)條件：溫度25 ℃，水玻璃用量1.0 kg/t，捕收劑用量0.6 kg/t，礦漿濃度30%，起泡劑2#油用量50 g/t。磨礦細(xì)度-200目占比對(duì)對(duì)重晶石浮選效果的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯觯S磨礦細(xì)度增加，精礦BaO品位降低，回收率升高。由于磨礦細(xì)度增大會(huì)使礦物比表面積增大，細(xì)顆粒脈石礦物的浮選活性增大，更容易進(jìn)入精礦，造成精礦BaO品位降低。為了既保證脈石礦物與重晶石充分解離，又不過磨，同時(shí)考慮重晶石產(chǎn)品對(duì)粒度的要求，確定磨礦細(xì)度以-200目占90%為最佳。

圖4 磨礦細(xì)度對(duì)浮選的影響

2.7 閉路浮選試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-200目占90%，礦漿溫度25 ℃，礦漿濃度30%。粗選水玻璃用量1.5 kg/t，捕收劑用量0.6 kg/t，2#油用量50 g/t；1次粗選，5次精選，每次精選加入水玻璃0.2 kg/t，中礦順序返回流程。試驗(yàn)結(jié)果見表4。可以看出，浮選效果較好。

表4 閉路浮選試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

陜西安康低品位重晶石礦中含有鈣鎂碳酸鹽脈石礦物，與重晶石礦物的浮選性質(zhì)相近，分選困難。選擇油酸鈉與十二烷基硫酸鈉按5∶1比例組合作捕收劑，水玻璃作脈石礦物抑制劑，經(jīng)5次精選，成功分離出重晶石礦物，分選效果較好。