遼寧寬甸低品位細鱗片石墨礦選礦試驗研究

邵 坤，程 亮,2，周 南，高 野，胡志剛

(1.遼寧地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，沈陽 遼寧 110032；2.遼寧工程技術(shù)大學礦業(yè)學院，阜新 遼寧 123000)

我國石墨資源豐富，其中晶質(zhì)石墨占比約為81.33%，主要分布于黑龍江、內(nèi)蒙古等地，隱晶質(zhì)石墨占比約為18.67%，主要分布于內(nèi)蒙古、湖南等地[1]。晶質(zhì)石墨包括鱗片石墨和脈石墨等，而結(jié)晶程度高、片徑＞0.147mm的石墨稱為大鱗片石墨，片徑＜0.147mm的石墨稱為細鱗片石墨[2-3]。石墨是不可再生資源，因其較高的耐熱性、較好的潤滑性和優(yōu)良的導電性等物理化學性能，廣泛應用于冶金鑄造、耐火材料、密封材料和導電材料等領(lǐng)域[4-7]。

遼寧寬甸某石墨礦以低品位細鱗片石墨資源為主，伴生礦物種類多，嵌布關(guān)系復雜。本文就該石墨礦的階段磨選工藝進行試驗研究，為該類石墨礦的開發(fā)利用提供選礦技術(shù)支撐。

1 試驗藥劑與儀器

試驗藥劑主要有：石灰(抑制劑)、水玻璃(抑制劑)、煤油(捕收劑)、2#油(起泡劑)等。試驗儀器主要有：RK/PEF250×400型顎式破碎機、RK/PEF60×100型顎式破碎機、RK/PGΦ200×75型輥式粉碎機、RK/ZQM(BM)型球磨機、XFD型浮選機。

2 礦石性質(zhì)

礦石主要化學成分分析結(jié)果見表1，其中固定碳含量較低為2.73%。顯微鏡下觀察，礦石中石墨主要為細鱗片晶質(zhì)石墨，而伴生礦物種類復雜，主要為長石和石英，其次為透閃石、透輝石、黑云母、硅線石、方解石、黝簾石、白云母、綠泥石，還有少量的黃鐵礦等。石墨晶體間隙中充填有細小的脈石礦物，大部分石墨集合體顆粒中常夾雜有細小的脈石礦物(表2)。

從篩析結(jié)果可看出石墨在各粒級中分布不均勻，粗粒級品位較低，尤其是+0.147mm粒級產(chǎn)率為50.47%，固定碳分布率為42.39%，產(chǎn)率數(shù)值大于分布率數(shù)值，說明石墨并未在粗粒級表現(xiàn)出相對富集的趨勢，石墨片徑相對較小。同時從粒度分布來看，-0.074mm粒級產(chǎn)率為28.95%，說明礦石易碎，易泥化礦物含量較多，這將對石墨精選產(chǎn)生不利影響 (表 3)。

表1 礦石主要化學成分分析結(jié)果 (單位：%)

表2 礦石主要礦物組成 (單位：%)

表3 原礦全篩析分析結(jié)果

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 粗選試驗研究

3.1.1 磨礦細度試驗

在 磨 礦 細 度 -0.074mm 分 別 占 60.41%、80.52%、89.23%、96.53%，石灰用量為 1 000g/t、水玻璃用量為2 000g/t、煤油用量為200g/t、2#油用量為40g/t條件下，按試驗流程進行磨礦細度試驗(圖1)，隨著磨礦細度增加(表2)，精礦固定碳含量和回收率皆逐漸提高，而在磨礦細度-0.074mm占89.23%時，精礦固定碳含量最高，回收率提高幅度變緩，因此磨礦細度-0.074mm確定為89.23%。

3.1.2 石灰用量試驗

在磨礦細度-0.074mm占89.23%，石灰用量分別為 0g/t、500g/t、1 000g/t、1 500g/t，水玻璃用量為2 000g/t，煤油用量為200g/t，2#油用量為40g/t條件下，按試驗流程進行石灰用量試驗(圖1)，隨著石灰用量增加(圖3)，精礦固定碳含量和回收率皆逐漸降低，因此該石墨礦選別工藝不選用石灰作為調(diào)整劑。

3.1.3 水玻璃用量試驗

圖1 磨礦細度試驗流程

圖2 磨礦細度試驗結(jié)果

圖3 石灰用量試驗結(jié)果

在磨礦細度-0.074mm占89.23%，水玻璃用量分別為 0g/t、1 000g/t、2 000g/t、3 000g/t，煤油用量為200g/t，2#油用量為40g/t條件下，按試驗流程進行水玻璃用量試驗(圖1)，隨著水玻璃用量增加(圖4)，精礦固定碳含量逐漸提高，而回收率先降低后逐漸提高，在水玻璃用量為2 000g/t時，精礦固定碳含量和回收率最高，因此水玻璃用量確定為2 000g/t。

圖4 水玻璃用量試驗結(jié)果

3.1.4 煤油用量

在磨礦細度-0.074mm占89.23%，水玻璃用量為2 000g/t，煤油用量分別為50g/t、100g/t、150g/t、200g/t，2#油用量為40g/t條件下，按試驗流程進行煤油用量試驗(圖1)，隨著煤油用量的增加(圖5)，精礦固定碳含量逐漸降低，回收率逐漸提高，在煤油用量為150g/t時，回收率基本保持不變，因此煤油用量確定為150 g/t。

圖5 煤油用量試驗結(jié)果

3.1.5 2#油用量

在磨礦細度-0.074mm占89.23%，水玻璃用量為2 000g/t，煤油用量為150g/t，2#油用量分別為10g/t、20g/t、30g/t、40g/t條件下，按試驗流程進行2#油用量試驗(圖1)，隨著2#油用量的增加(圖6)，精礦固定碳含量逐漸降低，回收率逐漸提高，在煤油用量為30g/t時，回收率基本保持不變，精礦固定碳含量逐漸降低，因此2#油用量確定為30g/t。

3.2 再磨Ⅰ細度試驗

圖6 2#油用量試驗結(jié)果

在 磨 礦 細 度 -0.074mm 分 別 占 90.42%、92.23%、93.41%、95.44%，水玻璃用量為2 000g/t，煤油用量為150g/t， 2#油用量為30g/t條件下，按試驗流程進行再磨Ⅰ細度試驗(圖7)，隨著磨礦細度增加(圖8)，精礦固定碳含量逐漸提高，回收率先提高再保持平穩(wěn)變化，在磨礦細度-0.074mm占93.41%時，精礦固定碳含量變化幅度較小，回收率逐漸降低，因此精選再磨Ⅰ細度-0.074mm確定為93.41%。

圖7 再磨Ⅰ細度試驗流程

3.3 開路試驗

在條件試驗基礎(chǔ)上進行了開路試驗(圖9)。由于礦石中細鱗片狀石墨集合體常夾雜有綠泥石、云母等脈石礦物，因此采用多段磨礦、多次選別流程。開路試驗可獲得產(chǎn)率為1.79%、固定碳含量為97.96%、回收率為65.43%的石墨精礦(表4)。

3.4 閉路試驗

在開路試驗基礎(chǔ)上進行了閉路試驗(圖10)，采用一粗二掃六精閉路流程。由于中礦1和中礦3與原礦品位相近，合并返至粗選1。中礦2固定碳含量較低，直接合入尾礦，其他中礦進行逐級返回處理。最終獲得石墨精礦0.045mm粒級占70%以上，而固定碳含量為95.62%，回收率為79.07%的良好指標 (表 5)。

圖8 再磨Ⅰ細度試驗

圖9 開路試驗流程

表4 開路試驗結(jié)果

圖10 閉路試驗流程

表5 閉路試驗結(jié)果

4 精礦分析

對最終得到的閉路流程石墨精礦進行質(zhì)量分析(表6)，該石墨精礦的灰分及揮發(fā)分均較低，純度較高，固定碳含量達到95.62%。同時石墨原礦中的Fe、S雜質(zhì)較高，但在精礦中均有所降低，滿足產(chǎn)品要求。

表6 精礦質(zhì)量分析結(jié)果 (單位/%)

5 結(jié)論與探討

(1)該礦石固定碳含量為2.73%，為低品位細鱗片石墨礦，-0.15mm粒級產(chǎn)率為49.53%，固定碳分布率為57.61%，因此固定碳相對富集于細粒級。石墨伴生礦物復雜，晶體間隙中充填有細小的脈石礦物，在階段磨選流程中需要注意去泥。

(2)該礦石最優(yōu)粗選條件為粗選磨礦細度-0.074mm粒級占89.23%，水玻璃用量為2 000 g/t，煤油為150g/t，2#油為30g/t，最終得到固定碳含量為23.05%，回收率為80.20%的石墨粗精礦。

(3)該礦石通過一次粗磨，一次粗選，二次掃選，粗精礦五次再磨，六次精選，中礦1和中礦3集中返回粗選處理，中礦4～7分別逐級返回處理，最終得到固定碳含量為95.62%，回收率為79.07%的石墨精礦。