某石英型螢石礦浮選-粗選實驗研究

馬賢健

摘 要：本實驗用螢石礦為石英型螢石礦，其中，螢石含量為44.38%，脈石礦物主要為石英，針對該礦石性質(zhì)，本文以碳酸鈉為調(diào)整劑，硅酸鈉為抑制劑，油酸為捕收劑，從多個條件探究了該礦石粗浮選實驗的最優(yōu)化條件。最終確定最佳浮選工藝參數(shù)為：磨礦細(xì)度-200mm54%，浮選溫度為30℃，礦漿調(diào)漿時間為7min，粗浮選時間為3min，浮選藥劑制度為油酸1 500g/t，碳酸鈉600g/t（pH=8.01），硅酸鈉400g/t。此時，精礦品位可達(dá)88.82%，產(chǎn)率可達(dá)45.75%，同時回收率達(dá)到最高至90.64%。

關(guān)鍵詞：螢石;浮選;工藝參數(shù);品位

中圖分類號：TD97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）19-0131-03

Abstract： The fluorite ore in this experiment is a quartz type fluorite ore， and the main impuremineral is quartz. According to the ore properties， the sodium carbonate was used as regulators， sodium silicate as inhibitor， oleic acid as the collector， from the perspective of the multiple conditions explore the optimal conditions of ore flotation experiment. Finally， the optimal flotation process parameters were determined as follows： grinding fineness -200mm54%， flotation temperature 30°C， mixing time 7min， flotation time 3min， oleic acid 1 500g/t， sodium carbonate 600g/t （pH=8.01）， sodium silicate 400g/t.Under these conditions， the grade of concentrate can reach 88.82%， the production rate can reach 45.75%， and the recovery rate can reach up to 90.64%.

Keywords： fluorite;flotation;process parameters;grade

螢石是自然界中主要的含氟礦物，在冶金、化工、新材料、國防和光學(xué)等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用，對國家安全、國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展具有重要影響[1]。我國在政策層面已將螢石定位為“可用盡且不可再生的寶貴資源”，行業(yè)內(nèi)則稱螢石為“第二稀土”;美國、歐洲等國家也將其列為戰(zhàn)略性礦種，每年將儲備量維持在一定水平之上，由此可見螢石是一種非常有價值的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源[2]。

目前，螢石礦的選礦方法主要是手選、重選和浮選[3]。手選一般用于螢石與脈石界限清楚、肉眼易于鑒別的螢石礦，常作為其他選別方法的輔助手段。重選主要集中在重介質(zhì)預(yù)選工藝研究[4]。而隨著螢石原礦的貧化及螢石與脈石相互嵌布，只有通過細(xì)磨才能達(dá)到單體解離，對于細(xì)磨后的細(xì)粒礦石最有效的選別方法就是浮選。因此，浮選是目前分離螢石與脈石礦物最有效的選別方法[5，6]。本實驗以內(nèi)蒙某地區(qū)石英型螢石礦為原料，通過對此石英礦的物質(zhì)組成分析和選礦實驗研究，主要考察了磨礦細(xì)度、浮選藥劑、浮選溫度、調(diào)漿時間等不同條件對該礦石浮選效果的影響規(guī)律，以期為該石英型螢石礦的工業(yè)開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 實驗材料與方法

1.1 礦石原料

原礦中螢石品位為44.38%。原礦中主要雜質(zhì)元素為Si和Al、Fe、K，相應(yīng)的SiO2和Al2O3、Fe2O3、K2O的含量分別為42.61%和6.23%、2.50%、1.86%，另原礦中含有少量的S、P等。

螢石原礦中的主要礦物為螢石和石英，為典型的石英型螢石礦，其他雜質(zhì)脈石礦物的含量很少，因此，在此螢石礦的分選過程中，主要解決螢石和石英的分離問題。

1.2 浮選實驗流程

所用浮選設(shè)備為XFDIV型浮選機(jī)（1L），捕收劑為油酸，pH調(diào)整劑為碳酸鈉，抑制劑為硅酸鈉。礦漿首先攪拌2min，而后依次加入碳酸鈉、硅酸鈉和油酸，進(jìn)行浮選作業(yè)得到粗精礦和粗尾礦。

2 實驗結(jié)果分析與討論

2.1 最佳磨礦細(xì)度實驗

磨礦細(xì)度實驗是螢石入浮前處理的關(guān)鍵參數(shù)。若磨礦時間太長，脈石礦物粉碎產(chǎn)生大量的礦泥，泥化現(xiàn)象嚴(yán)重，不利于浮選;反之，磨礦時間太短，有用礦物得不到充分解離，不能有效上浮，導(dǎo)致浮選回收率下降。

為了確定螢石浮選的最適磨礦細(xì)度，在油酸用量3 000g/t、碳酸鈉用量1 000g/t、硅酸鈉用量700g/t、調(diào)漿時間10min、浮選溫度30℃、浮選時間3min條件下，對不同磨礦細(xì)度產(chǎn)物進(jìn)行浮選實驗。

實驗結(jié)果顯示，隨著磨礦細(xì)度（-200目含量）的增大，精礦產(chǎn)率逐漸增大，精礦品位逐漸降低，回收率先增大后逐漸穩(wěn)定。當(dāng)磨礦細(xì)度較低時（-200目含量40%），精礦品位最高為89.36%，回收率最低為79.69%。磨礦細(xì)度在40%～55%增大時，精礦品位緩慢下降，回收率迅速提高;磨礦細(xì)度在55%～90%升高時，精礦品位緩慢下降，回收率基本保持穩(wěn)定;當(dāng)磨礦細(xì)度超過90%時，精礦品位顯著降低，回收率保持穩(wěn)定。

綜合考慮分選指標(biāo)和磨礦細(xì)度，確定粗選適宜的磨礦細(xì)度為-200目含量54%左右。在該條件下，粗選精礦產(chǎn)率47.12%，精礦品位84.10%，精礦回收率達(dá)到89.38%。

2.2 油酸用量影響實驗

為確定螢石粗選過程中油酸的最佳用量，在最佳磨礦細(xì)度、礦漿濃度30%條件下，進(jìn)行了不同油酸用量條件下的粗選實驗。

浮選精礦隨著油酸用量的增加逐漸升高，但品位卻不斷下降。在油酸用量較低時，藥劑優(yōu)先吸附在可浮性較好的顆粒表面，造成精礦品位高，回收率較低。油酸用量為0.5kg/t時，精礦回收率僅為73.61%。隨著油酸用量增大，藥劑逐漸吸附在具有中等可浮性顆粒表面，造成精礦產(chǎn)率升高，品位緩慢降低，但回收率呈現(xiàn)上升趨勢。在油酸用量由1kg/t上升至1.5kg/t時，產(chǎn)率提高5.14%，品位僅下降0.65%，回收率提高9.70%。當(dāng)油酸用量由1.5kg/t提高至2kg/t時，回收率僅提高1.83%。

綜合考慮藥劑消耗成本及精礦品位和回收率，確定油酸用量為1.5Kg/t為適宜的藥劑用量。在該條件下，粗選精礦產(chǎn)率43.81%，精礦品位87.92%，精礦回收率達(dá)到87.12%。

2.3 浮選溫度實驗

在螢石浮選過程中，藥劑在礦漿中的分散性及吸附性能會影響藥劑的消耗及浮選效率。浮選藥劑在礦漿中物理化學(xué)性質(zhì)受溫度因素影響顯著，在較高溫度條件下油酸的選擇性和作用活性可以得到顯著提高。

隨著礦漿溫度的升高，精礦產(chǎn)率和精礦回收率逐漸升高，精礦品位先升高而后下降。礦漿溫度越高，分子熱運動越快，浮選礦漿中藥劑分散速度越快，礦物表面的吸附過程加速。礦漿溫度較低時，藥劑以油滴形式存在于礦漿中，溶解性和吸附性較差。因此，在溫度為10℃時，精礦產(chǎn)率僅為30.74%，回收率僅為60.25%。溫度由30℃上升到40℃時，精礦產(chǎn)率提高了2.1%，精礦品位下降了3.22%，回收率僅提高了1.07%。綜合考慮分選指標(biāo)及維持礦漿溫度所需能耗，確定粗選適宜溫度為30℃。

2.4 調(diào)漿時間實驗研究

油酸在礦漿中的溶解性及分散性較差，調(diào)漿時間對藥劑在顆粒表面的吸附有顯著影響。為明確調(diào)漿時間對分選效率的影響，進(jìn)行不同攪拌時間條件下的螢石浮選實驗以明確適宜的調(diào)漿時間。

實驗條件為磨礦細(xì)度-200目占54%，礦漿濃度約30%，油酸用量1 500g/t，碳酸鈉用量1 000g/t，硅酸鈉用量700g/t，浮選時間3min，浮選溫度30℃。

實驗結(jié)果顯示，隨著調(diào)漿時間延長，精礦產(chǎn)率和精礦回收率逐漸升高，精礦品位先升高后趨于穩(wěn)定。當(dāng)調(diào)漿時間為3min時，精礦產(chǎn)率僅為25.24%，品位僅為82.15%，回收率僅為46.81%，這說明調(diào)漿時間不足導(dǎo)致藥劑分散性不佳，進(jìn)而導(dǎo)致分選指標(biāo)降低。當(dāng)調(diào)漿時間為3～7min時，分選指標(biāo)得到顯著提高。當(dāng)調(diào)漿時間大于7min時，分選指標(biāo)基本保持穩(wěn)定，產(chǎn)率在42.89%～43.8%波動，品位在87.99%～88.46%波動。從7min到9min，精礦回收率僅提高0.93%。綜合考慮分選指標(biāo)及現(xiàn)場生產(chǎn)實際，確定粗選適宜調(diào)漿時間為7min。

2.5 礦漿pH實驗研究

礦漿pH值是螢石浮選過程中的重要影響因素，pH值對礦物表面的化學(xué)性質(zhì)及藥劑在礦漿中的存在形式有顯著影響，進(jìn)而影響油酸與礦物表面作用的形式。為明確礦漿pH值對分選效率的影響，進(jìn)行不同礦漿pH值條件下的螢石浮選實驗。

實驗條件為磨礦細(xì)度-200目占54%，礦漿濃度約30%，油酸用量1 500g/t，硅酸鈉用量700g/t，浮選時間3min，浮選溫度為30℃，調(diào)漿7min。

實驗結(jié)果顯示，隨著碳酸鈉用量的增大，即隨著pH值的升高，精礦產(chǎn)率和精礦回收率基本呈現(xiàn)逐漸升高趨勢，而精礦品位卻逐漸降低。當(dāng)pH值由7.43上升至10.31時，精礦產(chǎn)率提高了8.01%，品位降低了9.05%，回收率提高了5.91%。當(dāng)pH值在8.01～8.96時，回收率基本穩(wěn)定在86%;當(dāng)pH值在9.21～10.31時，回收率基本穩(wěn)定在88%。當(dāng)pH值為8.01時，精礦品位達(dá)到88.27%，回收率達(dá)到86.13%，此時礦漿為弱堿性條件，能夠有效消除Ca2+、Mg2+等對浮選的干擾，并使礦漿高度分散，有利于提高粗選分選效果。綜合考慮精礦品位和回收率指標(biāo)的變化規(guī)律，確定粗選適宜礦漿pH值為8.01，即碳酸鈉用量600g/t。

2.6 抑制劑實驗研究

水玻璃多用作螢石礦浮選中脈石礦物石英的抑制劑，抑制效果與其用量有直接關(guān)系。用量太少則抑制作用不明顯，用量過大則對螢石產(chǎn)生抑制作用。為明確抑制劑用量對分選效率的影響，進(jìn)行不同硅酸鈉用量條件下的螢石浮選實驗。

實驗條件為磨礦細(xì)度-200目占54%，礦漿濃度約30%，油酸用量1 500g/t，浮選時間3min，浮選溫度30℃，調(diào)漿7min，碳酸鈉用量600g/t。

實驗結(jié)果顯示，隨著硅酸鈉用量的增大，精礦產(chǎn)率、精礦品位及精礦回收率基本穩(wěn)定，波動范圍較小。從回收率指標(biāo)看，當(dāng)抑制劑用量為400g/t時，精礦品位達(dá)到88.15%，產(chǎn)率為45.40%，同時回收率達(dá)到最高至90.15%。綜合考慮精礦回收率指標(biāo)及藥劑消耗，確定粗選適宜抑制劑硅酸鈉用量為400g/t。

2.7 粗掃選時間實驗研究

控制磨礦細(xì)度-200目占54%，礦漿濃度約30%，油酸1 500g/t，碳酸鈉600g/t，硅酸鈉400g/t，調(diào)漿時間7min，礦漿溫度30℃，收集不同時間段的泡沫產(chǎn)品并測定其品位。

實驗結(jié)果顯示，隨著浮選時間的延長，粗選精礦中氟化鈣品位明顯下降，而且在前兩分鐘所浮選得到的精礦中氟化鈣品位和回收率分別達(dá)到90.51%和85.71%;第3分鐘品位迅速下降到67.07%，回收率下降到4.92%;此后隨著浮選時間延長，各浮選時間段氟化鈣品位和回收率呈現(xiàn)降低的變化規(guī)律，但相鄰時間段內(nèi)氟化鈣品位和回收率的波動幅度越來越小。綜合考慮精礦品位和產(chǎn)率指標(biāo)變化規(guī)律，浮選粗選時間確定為3min，掃選時間為2min。此時，得到粗選精礦的產(chǎn)率為45.75%，品位為88.82%，回收率為90.64%，掃選中礦的產(chǎn)率為2.71%，品位為44.93%，回收率為2.71%。

3 結(jié)論

實驗螢石礦樣為石英型螢石礦，推薦的最佳粗浮選工藝參數(shù)為磨礦細(xì)度-200mm54%左右，浮選溫度為30℃，礦漿調(diào)漿時間為7min，粗浮選時間為3min，掃選時間為2min。浮選藥劑制度為：油酸1 500g/t，碳酸鈉600g/t（pH=8.01），硅酸鈉400g/t。此時，螢石精礦品位為88.82%，產(chǎn)率45.75%，回收率90.64%。

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