貴州某螢石重晶石礦石浮選分離試驗研究

孫文祥 陳曉波 吳 靜 胡 俊

(1.煙臺金鵬礦業(yè)機械有限公司，山東 煙臺 264006；2.煙臺東方冶金設計研究院有限公司，山東 煙臺 264006)

0 引言

單一的螢石、重晶石礦石，礦物組成較為單一，采用常規(guī)的螢石、重晶石分選加工工藝即可獲得較滿意的生產(chǎn)指標。除此之外，還有相當一部分礦石中螢石和重晶石共生，并且含量均較高，因此需要進行螢石和重晶石的綜合回收。該類復雜礦石中，螢石、重晶石與碳酸鈣相互伴生、嵌布粒度致密。在常規(guī)浮選中，這兩種礦物的可浮性十分接近，分離起來極為困難[1]。強化浮選藥劑是我國浮選工藝發(fā)展的主要趨勢[2]。岳成林等[3]研究了油酸等捕收劑在螢石和重晶石表面的吸附作用，認為螢石表面既有物理吸附，又有化學吸附。貴州某螢石重晶石礦石，采用煙臺金鵬礦業(yè)機械有限公司生產(chǎn)的抑制劑YZ-1、YZ-2可實現(xiàn)對重晶石和碳酸鈣的有效抑制，采用選擇性強的捕收劑JX，對該礦石進行螢石和重晶石的分離試驗，最終試驗指標良好，為該礦石中有用礦物的綜合回收利用提供了一種可行的技術方案。

1 原礦性質

試樣取自我國貴州某地礦山，礦石粒度較大，最大粒度約為300 mm，為白色塊礦，附著有很少量細泥。經(jīng)化學分析，原礦含CaF229.56%、CaCO30.59%、BaSO465.15%。礦石中金屬礦物含量很低，主要為非金屬礦物。有用礦物主要是重晶石、螢石，脈石礦物主要是石英、云母、方解石以及少量黏土礦物等，該類型礦石組成復雜，常與石英、黏土礦物等伴生[4]。

表1 原礦多元素分析結果(質量分數(shù)) %

2 試驗設備與藥劑

試驗設備包括DE型復擺顎式破碎機、RK/PEX100×125顎式破碎機、YPΦ200×125雙輥破碎機、XSZ-600×300單雙層兩用振動篩、RK/LY-1100×500搖床、RK/ZM100-振動磨樣機、XFD-變頻單槽浮選機(1.0 L)、XFD-變頻單槽浮選機(0.5 L)、臥室離心機。試驗中使用的主要藥劑包括捕收劑JX、抑制劑YZ-1和YZ-2均為我公司自主生產(chǎn)，Na2SiO3、Al2(SO4)3、淀粉均為分析純，捕收劑SJ-2、LCM為外購捕收劑。

3 試驗研究

3.1 重選試驗

3.1.1 離心機重選試驗

在離心機相對離心力30 g，攪拌器900 r/min調漿條件下進行離心機分離螢石和重晶石試驗。試驗流程見圖1，試驗結果見表2。

圖1 離心機重選試驗流程

表2 離心機重選試驗結果(質量分數(shù))%

由試驗結果看出，在磨礦細度-0.074 mm含量75%～95%，粗精礦中CaF2和BaSO4回收率較高，但品位相對于原礦均富集程度很小，粗精礦中兩種有用礦物的的互含很嚴重，離心機重選的分離效果較差。

3.1.2 搖床重選試驗

試驗流程見圖2，試驗結果見表3。

高校教育的目標之一就是要培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力。常微分方程是數(shù)學類專業(yè)核心基礎課之一。微分方程是解決實際問題、解釋現(xiàn)實現(xiàn)象的重要工具[1-3]，并在動力系統(tǒng)和非線性科學中具有奠基性的作用。另一方面，動力系統(tǒng)和非線性科學的迅猛發(fā)展對常微分方程提出了新的要求。因此，如何在教學過程中補充新知識和新方法，如何對這門課程進行教學改革和調整，使該課程的教學跟上時代的發(fā)展和要求，是教學工作者密切關注和思考的問題之一[4]。

圖2 搖床重選試驗流程

表3 搖床重選試驗流程(質量分數(shù)) %

由試驗結果看出，隨著精礦產(chǎn)率降低，精礦中BaSO4品位成增長趨勢。即使可以通過控制精礦產(chǎn)率而獲得較高的重晶石精礦，但中礦以及尾礦中的回收率將占大部分，并且中礦和尾礦中的兩種有用礦物互含仍很嚴重。

3.2 浮選分離試驗

3.2.1 藥劑選擇試驗

對于該類型螢石-重晶石共生礦石，實現(xiàn)兩種有用礦物分離的關鍵是選擇合適的重晶石抑制劑以及對螢石選擇性高的捕收劑。在本試驗中采用常規(guī)的Al2(SO4)3、淀粉、硅酸鈉、木質素磺酸鈉以及本公司生產(chǎn)的YZ-1、YZ-2進行抑制劑對比；采用脂肪酸類捕收劑SJ-2、LCM以及JX進行捕收劑對比。試驗僅進行一次粗選作業(yè)，以考察粗選分離效果，試驗流程見圖3，試驗結果見表4。

圖3 藥劑選擇試驗流程

表4 藥劑對比試驗結果(質量分數(shù)) %

根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在上述不同抑制劑和捕收劑的組合條件下，采用YZ-1、YZ-2作為抑制劑，采用JX作為螢石捕收劑，浮選效果較好。雖然精礦中BaSO4回收率仍然較高，可到達26.31%，但在此藥劑制度下，螢石回收率可到達93.79%，由此可見,對螢石的回收效果很好。后續(xù)試驗可在此基礎上進行藥劑用量的調整，以降低精礦中的BaSO4回收率。

3.2.2 磨礦細度試驗

試驗流程見圖4，試驗結果見表5。

圖4 磨礦細度試驗流程

表5 磨礦細度試驗結果(質量分數(shù))%

由該礦石原礦多元素分析可知，原礦中除去螢石和重晶石這兩種有用礦物之外，其他雜質在原礦中的含量較少，在粗精礦中這些雜質的含量將更少，由表1可知，粗精礦中CaF2和CaCO3含量之和均為95%以上，因此可通過對粗精礦產(chǎn)率和CaF2含量的分析，即可粗略得知重晶石在粗精礦中的流失情況。因此后續(xù)試驗主要考察各產(chǎn)品中CaF2和CaCO3含量。

由試驗結果看出，磨礦細度-0.074 mm含量60%～75%之間，螢石精礦品位均可達到98%以上，回收率均可達到65%以上，螢石回收效果較好。隨著磨礦細度提高，粗精礦產(chǎn)率呈增大趨勢，品位呈下降趨勢。這是由于提高磨礦細度后，粗選作業(yè)有較多的重晶石夾帶至螢石粗精礦中。綜合考礦物單體解離程度以及磨礦成本，試驗確定磨礦細度-0.074 mm含量65%。

3.2.3 抑制劑 YZ-1用量試驗

試驗流程見圖5，試驗結果見表6。

圖5 抑制劑YZ-1用量試驗流程

表6 抑制劑YZ-1用量試驗結果

由試驗結果看出，添加YZ-1后粗精礦產(chǎn)率明顯降低，粗選夾帶至螢石粗精礦中的重晶石量明顯降低。在YZ-1用量為430 g/t條件下精礦CaF2品位98.49%、回收率72.42%。繼續(xù)提高YZ-1用量，對粗精礦產(chǎn)率影響較小，因此試驗確定YZ-1用量為430 g/t。

3.2.4 抑制劑YZ-2用量試驗

試驗流程見圖6，試驗結果見表7。

圖6 抑制YZ-2劑用量試驗流程

表7 抑制YZ-2劑用量試驗結果

隨著YZ-2用量的增加，粗精礦產(chǎn)率逐漸降低、粗精礦CaF2品位升高，這是由于YZ-2用量提高后，在粗選作業(yè)對重晶石的抑制作用增強，粗選作業(yè)夾帶的重晶石量逐漸減少。隨著YZ-2用量增加，最終精礦CaF2品位變化較小，精礦回收率最高76.68%、最低為72.47%。在粗選作業(yè)對重晶石進行充分抑制，將有利于后續(xù)的重晶石回收。

3.2.5 捕收劑JX用量試驗

試驗流程見圖7，試驗結果見表8。

圖7 捕收劑JX用量試驗流程

表8 捕收劑JX用量試驗結果

隨著JX用量增加，粗精礦產(chǎn)率逐漸增大，直接導致更多的重晶石夾帶至螢石粗精礦中。在JX用量為350 g/t條件下，精礦回收率最高可到達74.58%，尾礦中CaF2流失率9.47%。繼續(xù)提高JX用量，尾礦流失率有略微降低。試驗確定JX用量為350 g/t。

3.2.6 閉路試驗

根據(jù)上述條件試驗所確定的最優(yōu)工藝參數(shù)以及藥劑制度，進行浮選閉路試驗，浮選尾礦采用離心機回收重晶石，離心機相對離心力30 g。閉路試驗流程見圖8，閉路試驗結果見表9。

表9 閉路試驗結果(質量分數(shù)) %

圖8 閉路試驗流程

由閉路試驗結果可知，在磨礦細度-0.074 mm含量65%條件下，采用抑制劑YZ-1和YZ-2對重晶石以及碳酸鈣等進行有效抑制，采用選擇性高的捕收劑JX進行螢石浮選，經(jīng)過一次粗選、六次精選，最終螢石精礦CaF2品位97.65%、CaF2回收率88.41%；重晶石精礦BaSO4品位91.05%、BaSO4回收率88.95%。

4 結語

1)該礦石中金屬礦物含量很低，主要為非金屬礦物。有用礦物主要是重晶石、螢石，脈石礦物主要是石英、云母、方解石以及少量黏土礦物等。

2)由重選試驗結果看出，采用搖床或者離心機重選，精礦中螢石與重晶石互含嚴重，并且螢石與重晶石富集程度很低。根據(jù)螢石和重晶石純礦物比重計算，采用重選方法分離螢石和重晶石的理論重選可選性系數(shù)為1.51，屬于中等可選。因此重選工藝分離螢石和重晶石并非最佳工藝。

3)采用浮選工藝，在磨礦細度-0.074 mm含量65%條件下進行閉路試驗，經(jīng)過一次粗選、六次精選、一次掃選，浮選尾礦采用離心機回收重晶石。最終螢石精礦CaF2品位97.65%、CaF2回收率88.41%；重晶石精礦BaSO4品位91.05%、BaSO4回收率88.95%；尾礦中CaF2流失率2.97%，BaSO4流失率10.55%，試驗指標較好。

4)針對于該類型的螢石和重晶石共生礦石，采用浮選工藝進行螢石和重晶石的分離，合適的藥劑制度是分離成功的關鍵。針對螢石和重晶石可浮性相近、重晶石難以在浮選中得到有效的選擇性抑制這一特點，YZ-1和YZ-2作用效果在本次試驗中得到了驗證。與選擇性高的捕收劑JX組合使用，將對螢石與重晶石共生礦石的分離起到重要推動作用，使資源的綜合利用得到進一步發(fā)展。