坦桑尼亞某鱗片石墨礦石浮選試驗(yàn)

胡 俊 陳曉波 劉建文

（1.煙臺(tái)金鵬冶金設(shè)計(jì)研究工程有限公司；2.煙臺(tái)東方冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司）

石墨按結(jié)晶形態(tài)分為鱗片石墨、致密塊狀石墨和隱晶質(zhì)石墨［1］，其中將+0.15 mm的鱗片石墨稱為大鱗片石墨，-0.15 mm 的鱗片石墨稱為細(xì)鱗片石墨［2］。鱗片石墨疏水性強(qiáng)，有較好的可浮性，同時(shí)，因其片狀結(jié)構(gòu)及良好的表面性質(zhì)，在選別尤其在磨礦過程中，鱗片結(jié)構(gòu)容易被破壞，因此，保護(hù)石墨鱗片，特別是資源少、用途廣、價(jià)值高的大鱗片，尤為重要［3-4］。

近年來，學(xué)者們?cè)诒Ｗo(hù)石墨大鱗片上做了很多選礦工藝研究，如快速浮選［5］、多段磨礦多段選別、多段磨礦—分級(jí)浮選—超聲波強(qiáng)化聯(lián)合浮選［6］、階段磨礦浮選—預(yù)先分目、混目粗選再對(duì)粗精礦分級(jí)磨礦浮選［7-8］等，這些新工藝降低了石墨鱗片的破壞程度，有效地保護(hù)了石墨大鱗片的完整性［9］，對(duì)石墨選別具有重大意義。坦桑尼亞某石墨礦礦石為鱗片石墨，為保護(hù)石墨鱗片、提高大鱗片產(chǎn)率，采用階段磨礦浮選—預(yù)先分目的工藝流程進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究，并獲得了滿意的試驗(yàn)指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦主要化學(xué)成分分析

該石墨礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

1.2 礦石的礦物組成

工藝礦物學(xué)研究表明，該礦石礦物組成比較簡單，非金屬礦物為石墨、石英、白云母及少量斜長石、絹云母、綠簾石，并含有微量榍石等；金屬礦物為微量金屬氧化物和金屬硫化物，金屬氧化物為褐鐵礦，金屬硫化物為黃鐵礦。礦石礦物組成見表2。

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1.3 主要礦物嵌布特征

石墨呈片狀、彎曲片狀或鱗片狀集合體分布于石英粒間或與石英相間分布，并與石英、白云母等一起呈定向分布，構(gòu)成片狀構(gòu)造；有的沿石墨解理分布有微細(xì)條帶狀石英。

石英以他形粒狀沿長軸定向分布，表面較干凈，與石墨、白云母等嵌布在一起，有的粒間分布有斜長石等，分布均勻。白云母呈片狀或片狀集合體定向分布，與石英、石墨嵌布在一起。

2 選礦試驗(yàn)研究

2.1 粗選條件試驗(yàn)

粗選條件試驗(yàn)流程見圖1。

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

由于鱗片石墨特殊的片狀結(jié)構(gòu)，通過磨礦既要使石墨與脈石礦物充分解離，又要保護(hù)石墨大鱗片的完整性。因此，選用磨剝作用更好的鋼棒作為磨礦介質(zhì)，即采用棒磨機(jī)進(jìn)行磨礦［10-11］。固定捕收劑蒙脫醇用量56 g/t、礦漿濃度20%，浮選時(shí)間4 min。試驗(yàn)流程見圖1，結(jié)果見圖2。

由圖2 可見，隨著磨礦細(xì)度的提高，粗精礦固定碳品位降低，固定碳回收率為94.14%～94.28%，變化幅度較??；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.15 mm43.33% 時(shí)，粗精礦固定碳品位為53.45%，回收率為94.22%，為保護(hù)石墨鱗片的完整性進(jìn)行粗磨礦，故確定磨礦細(xì)度為-0.15 mm43.33%。

2.1.2 捕收劑種類試驗(yàn)

采用具有起泡性能的捕收劑蒙脫醇和煤油、柴油進(jìn)行捕收劑種類試驗(yàn)，固定磨礦細(xì)度為- 0.15 mm43.33%、礦漿濃度20%、浮選時(shí)間4 min，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

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由表3可知，相較于煤油、柴油，采用蒙脫醇做捕收劑，粗精礦產(chǎn)率略低，但固定碳品位及回收率均較高；同時(shí)，該藥劑用量較少，因此確定采用蒙脫醇作捕收劑。

2.1.3 捕收劑用量試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度為- 0.15 mm43.33%、礦漿濃度20%、浮選時(shí)間4 min進(jìn)行蒙脫醇用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3 可見，提高捕收劑用量，粗精礦固定碳品位不斷降低，回收率先快速上升而后上升幅度減慢；捕收劑用量較大時(shí)，藥劑的選擇性降低，脈石礦物被夾帶進(jìn)入泡沫層，導(dǎo)致上浮粗精礦固定碳品位降低，在粗精礦回收率相差不大的前提下，固定碳品位越高，粗精礦質(zhì)量越好，因此，確定蒙脫醇用量為48 g/t。

2.1.4 礦漿濃度試驗(yàn)

礦漿濃度的高低是影響浮選指標(biāo)的重要因素之一［11］。固定磨礦細(xì)度-0.15 mm43.33%、蒙脫醇用量48 g/t、浮選時(shí)間4 min 進(jìn)行礦漿濃度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4 可見，浮選礦漿濃度較低時(shí)，粗精礦固定碳品位較高，但回收率低；隨著礦漿濃度的提高，粗精礦回收率不斷提高，但固定碳品位逐漸降低；綜合考慮，確定礦漿濃度20%為宜。

2.2 精選條件試驗(yàn)

2.2.1 再磨1磨礦細(xì)度試驗(yàn)

根據(jù)粗選確定的試驗(yàn)條件進(jìn)行1 粗1 掃，粗精礦1 次精選后，進(jìn)行1 次再磨2 次精選，并對(duì)精礦產(chǎn)品進(jìn)行篩分分級(jí)。精礦再磨選用砂磨機(jī)，采用高鋁球作為磨礦介質(zhì)，再磨1磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表4，精礦粒級(jí)篩析結(jié)果見表5。

由表4 可知，粗精礦經(jīng)過1 次精選，精礦進(jìn)行1次再磨，隨著再磨1 磨礦細(xì)度的提高，礦物進(jìn)一步單體解離，精礦固定碳品位逐漸提高；在磨礦細(xì)度為-0.15 mm48.83%時(shí)，精礦固定碳品位為89.92%，回收率為71.84%；繼續(xù)提高磨礦細(xì)度，精礦固定碳品位提高幅度較小，因此，確定再磨1 的磨礦細(xì)度為-0.15 mm48.83%。

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由表5 可知，對(duì)1 次再磨、2 次精選后的精礦進(jìn)行預(yù)先分級(jí)，1 次再磨細(xì)度為-0.15 mm48.83% 時(shí)，+0.15 mm 精礦固定碳品位為96.57%，分布率為61.90%，產(chǎn)品達(dá)到高碳石墨的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為保護(hù)大鱗片石墨精礦的完整性，將該部分精礦提前回收。對(duì)品位較低的-0.15mm細(xì)鱗片石墨精礦繼續(xù)進(jìn)行再磨再選，以提高精礦品位。

2.2.2 細(xì)鱗片石墨再磨再選試驗(yàn)

對(duì)-0.15 mm 粒級(jí)精礦（以下稱原礦1）繼續(xù)進(jìn)行3次再磨4次精選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖6，結(jié)果見表6。

由表6 可知，對(duì)-0.15 mm 精礦進(jìn)行3 次再磨4 次精選，精礦固定碳含量為96.35%、作業(yè)回收率為63.06%。

2.3 閉路試驗(yàn)

根據(jù)粗選和精選試驗(yàn)確定的條件進(jìn)行閉路試驗(yàn)，閉路試驗(yàn)流程見圖7，結(jié)果見表7。

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3 結(jié) 論

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（1）石墨是坦桑尼亞某鱗片石墨礦石中可回收的主要有用礦物，呈片狀、彎曲片狀或鱗片狀集合體嵌布，固定碳品位為14.89%。礦石中的非金屬礦物主要為石墨、石英、白云母等，金屬礦物含量較少，僅含有微量的黃鐵礦、褐鐵礦。

（2）在磨礦細(xì)度為-0.15 mm43.33%的條件下，進(jìn)行1 粗1 掃，粗精礦1 次精選后，一段再磨、2 次精選，精礦采用100目篩子預(yù)先篩分，+0.15 mm 大鱗片石墨精礦提前回收，-0.15 mm 精礦繼續(xù)三段再磨6 次精選，獲得細(xì)鱗片石墨精礦。閉路試驗(yàn)精礦1固定碳含量96.04%、回收率為55.84%，精礦2 固定碳含量95.43%、回收率為38.73%、總回收率為94.57%。

（3）該礦石采用階段磨礦浮選與預(yù)先分目相結(jié)合的方法選別石墨，獲得了較佳的試驗(yàn)指標(biāo)。預(yù)先分目提前將固定碳品位達(dá)到95% 以上的大鱗片石墨回收，有效防止了石墨大鱗片的破碎，保護(hù)了大鱗片石墨的完整性，提高了大鱗片產(chǎn)率。