內(nèi)蒙古某低品位螢石礦選礦試驗(yàn)研究

劉雙有，閆寶寶，王夢(mèng)琳，劉永茂，張維佳

(內(nèi)蒙古自治區(qū)冶金研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

螢石，又名氟石，屬鹵化物礦物，是提取氟的重要礦物，主要用于鋼鐵、氟化工、煉鋁和建材工業(yè)，很多國(guó)家將其作為重要的戰(zhàn)略資源進(jìn)行儲(chǔ)備。

我國(guó)螢石資源儲(chǔ)量豐富，但人均資源占有量較低，而且富礦少、貧礦多。近年來，隨著氟化工業(yè)的快速發(fā)展，螢石資源的供需矛盾更加突出，加快對(duì)低品位螢石礦的開發(fā)利用是擺在每一位選礦工程師面前的現(xiàn)實(shí)難題。

內(nèi)蒙古某螢石礦原礦品位較低，礦物組成復(fù)雜，筆者以該低品位螢石礦礦石為研究對(duì)象，針對(duì)該礦石開展了較系統(tǒng)的條件試驗(yàn)、開路試驗(yàn)及閉路試驗(yàn)，通過對(duì)比，最終推薦：在磨礦細(xì)度為-200目占70%，進(jìn)行一次粗選、二次掃選、三次精選的浮選工藝流程，閉路試驗(yàn)螢石精礦產(chǎn)率為48.84%，品位為CaF295.92%，回收率為CaF290.10%。本流程對(duì)礦石性質(zhì)類似的低品位螢石礦石具有一定的參考、指導(dǎo)意義。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

1.1.1 礦石結(jié)構(gòu)。 以半自型粒狀結(jié)構(gòu)為主，細(xì)脈狀、浸染狀次之。

1.1.2 礦石構(gòu)造。 以塊狀構(gòu)造為主，次為角礫狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造及稠密浸染狀構(gòu)造。

①致密塊狀構(gòu)造：由螢石在構(gòu)造斷裂帶充填富集而成。 ②角礫狀構(gòu)造：先形成的螢石和方解石等碎塊角礫被后形成的石英膠結(jié)而成。 ③條帶狀構(gòu)造：主要由螢石沿一定方向與脈石礦物相間排列而成。 ④稠密浸染狀構(gòu)造：他型粒狀螢石呈稠密浸染狀分布在各種巖性的巖石中而成。

1.2 礦石的礦物成分

礦石中礦石礦物為螢石，脈石礦物主要為石英、長(zhǎng)石、方解石等非金屬礦物以及黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等金屬礦物。

螢石是主要的回收目的礦物，多呈粒狀集合體，少量呈角礫狀、條帶狀、星散狀分布于石英粗面巖中。螢石粒徑多為0.2 cm～1.0 cm，個(gè)別可達(dá)3 cm～5 cm。螢石顏色為無色、白色、黃色、綠色和紫色等，玻璃光澤，硬度4。

1.2.1 石英。呈細(xì)粒狀或不等粒粒狀產(chǎn)出，常與螢石和方解石膠結(jié)，無色和白色，玻璃光澤，少數(shù)具油脂光澤，無解理，斷口具貝狀或刺狀。

1.2.2 方解石。呈不規(guī)則的菱面體粒狀產(chǎn)出，常有聚片雙晶，解理較完全，顏色多為白色，條痕白色，玻璃光澤和珍珠光澤。

1.2.3 黏土類礦物。主要為長(zhǎng)石、絹云母、綠泥石等，呈星點(diǎn)狀或集合體狀、顯微鱗片狀散布在細(xì)晶狀螢石晶粒之中、螢石晶粒間或被排擠在螢石集合體外緣，分布不均勻。

1.2.4 金屬礦物。礦石中的金屬礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、錫石等。含錳磁鐵礦呈稀疏至稠密浸染狀或脈狀產(chǎn)出；黃鐵礦多呈浸染狀，局部呈團(tuán)塊狀；磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等，在礦體內(nèi)呈單礦物或集合體狀零星產(chǎn)出。各種金屬礦物含量均極低。

1.3 原礦化學(xué)多元素分析

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

據(jù)多元素分析結(jié)果可知：該礦石中主要化學(xué)成分是CaF2、SiO2、Al2O3和TFe，其他元素含量較低。

1.4 原礦的比重測(cè)定

原礦真比重：2.87×103kg/m3，原礦堆比重：1.80×103kg/m3。

2 選礦試驗(yàn)

螢石浮選以碳酸鈉為調(diào)整劑、以水玻璃為抑制劑、用油酸類捕收劑做捕收劑的工藝流程在工業(yè)生產(chǎn)上已經(jīng)成熟應(yīng)用了許多年，因此本次選礦試驗(yàn)選擇以碳酸鈉為調(diào)整劑、以水玻璃為抑制劑、用低溫YS系列捕收劑做捕收劑的工藝流程。根據(jù)礦石性質(zhì)，選礦試驗(yàn)采用浮選工藝流程，并進(jìn)行各項(xiàng)條件對(duì)比試驗(yàn)、開路試驗(yàn)及閉路試驗(yàn)。

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

合理的磨礦細(xì)度不僅是獲得較好浮選指標(biāo)的關(guān)鍵，而且也是節(jié)省能源消耗、降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵。本次細(xì)度試驗(yàn)中加入碳酸鈉1 500 g/t、水玻璃1 000 g/t、低溫YS捕收劑200 g/t，探索不同磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響，浮選試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，隨著磨礦細(xì)度的增加，螢石粗精礦品位及回收率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在磨礦細(xì)度為-200目(74 um)占70%時(shí)，粗精礦品位、回收率等指標(biāo)最好，故選擇磨礦細(xì)度為-200目(74 um)占70%。

2.2 碳酸鈉用量試驗(yàn)

礦漿酸堿度不僅影響礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)，而且還會(huì)影響礦物與浮選藥劑之間的相互作用。碳酸鈉是一種常用的非金屬礦浮選pH調(diào)整劑，本次試驗(yàn)采用碳酸鈉調(diào)整礦漿pH值。碳酸鈉用量試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-200目占70%、水玻璃1 000 g/t，YS捕收劑200 g/t，探索不同用量碳酸鈉對(duì)浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 碳酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，隨碳酸鈉用量增加，螢石粗精礦中CaF2的品位不斷降低，回收率先升高后降低，當(dāng)碳酸鈉用量為500g/t時(shí)，螢石粗精礦品位CaF2：90.98%，回收率67.48%，指標(biāo)較好，為保證螢石中CaF2的回收率，故暫時(shí)選定碳酸鈉用量為500 g/t，此時(shí)pH=6。

2.3 水玻璃用量試驗(yàn)

水玻璃是石英、硅酸鹽以及硅鋁酸鹽類礦物的常用抑制劑，而且水玻璃作為礦漿的調(diào)整劑，可強(qiáng)化礦漿的分散。非硫化礦浮選時(shí)，廣泛使用水玻璃作抑制劑，同時(shí)作為礦泥分散劑分散礦漿。水玻璃用量試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-200目占70%、碳酸鈉500 g/t (pH=6)、低溫YS捕收劑200 g/t，探索不同水玻璃用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨水玻璃用量的增加，螢石粗精礦中CaF2品位基本呈升高的趨勢(shì)，但CaF2回收率先升高后降低，綜合考慮，暫選定水玻璃用量為600 g/t，此時(shí)CaF2品位為91.38%，回收率為70.91%。

圖3 水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

2.4 捕收劑用量試驗(yàn)

為了節(jié)約能源消耗、降低選廠生產(chǎn)成本，適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家清潔生產(chǎn)及節(jié)能減排的要求，選礦藥劑科研工作者研發(fā)了低溫YS系列螢石礦捕收劑，故本次選礦試驗(yàn)選用YS系列捕收劑，并進(jìn)行用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-200目占70%、碳酸鈉500 g/t(pH=6)、水玻璃600 g/t，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 YS捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

圖5 閉路試驗(yàn)流程

據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，隨捕收劑用量的增加，螢石粗精礦產(chǎn)率不斷增加，粗精礦中CaF2品位有所下降，CaF2回收率先升高后降低，綜合考慮在YS捕收劑400 g/t時(shí)選別指標(biāo)較好，此時(shí)粗精礦品位90.13%，回收率88.66%，故暫定捕收劑用量為400 g/t。

2.5 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，閉路試驗(yàn)流程如圖5所示。

表2 閉路試驗(yàn)結(jié)果

3 產(chǎn)品檢查

3.1 浮選精礦產(chǎn)品化學(xué)多元素分析

表3 浮選精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

3.2 精礦比重測(cè)試

浮選精礦真比重：2.94×103kg/m3。

4 結(jié)束語

內(nèi)蒙古某螢石礦礦石中主要有用礦物為螢石。通過較系統(tǒng)的條件試驗(yàn)研究，最終推薦選礦流程為：在磨礦細(xì)度為-200目占70%時(shí)，進(jìn)行一次粗選、二次掃選、三次精選的浮選工藝流程。該流程結(jié)構(gòu)合理、成熟，生產(chǎn)中易于操作、管理，所獲得的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較理想。

經(jīng)閉路試驗(yàn)可得到如下浮選技術(shù)指標(biāo)：螢石精礦產(chǎn)率為48.84%，品位為CaF295.92%，回收率為CaF290.10%。

浮選精礦產(chǎn)品達(dá)到Y(jié)B/T 5217-2005 FC-95質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

YS系列低溫螢石礦捕收劑對(duì)該礦石選擇性較好，所得到的浮選指標(biāo)較好。在生產(chǎn)中可以根據(jù)礦石性質(zhì)變化對(duì)相應(yīng)浮選藥劑配比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。