甘肅某大型石膏礦選礦試驗(yàn)研究*

王曉慧，馬忠鑫，王 麗，梁友偉，竇增文

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041；2.金川集團(tuán)股份有限公司選礦廠，甘肅 金昌 737100)

0 引言

石膏是一種用途廣泛的工業(yè)材料和建筑材料，目前國(guó)內(nèi)每年的石膏消費(fèi)量達(dá)到3 000萬(wàn)t，居世界第一，并且均來(lái)源于優(yōu)質(zhì)天然石膏礦產(chǎn)資源。這些石膏通常以原礦形式進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，或者以初級(jí)產(chǎn)品形式進(jìn)入應(yīng)用市場(chǎng)，主要用作水泥緩凝劑[1-4]。

石膏的選礦方法有多種，主要有光電選礦法[5]、重選法、洗礦脫泥選礦法和浮選法等[6]。楊新春[7]采用重介質(zhì)選礦法分選石膏，取得了較好的分選指標(biāo)；朱鵬程等[8]采用浮選方法對(duì)石膏捕收劑、石膏與其他礦物的分離以及石膏的浮選特性等進(jìn)行了研究。目前，針對(duì)石膏的浮選研究主要采用脂肪酸類(lèi)陰離子捕收劑或陽(yáng)離子捕收劑捕收石膏，并結(jié)合化學(xué)方法去除石膏精礦中的雜質(zhì)。對(duì)不同類(lèi)型石膏礦石的浮選采用的工藝有正浮選或反浮選。

本文針對(duì)甘肅某大型石膏礦，以碳酸鈉作為礦漿pH調(diào)整劑、水楊酸鈉作為脈石礦物抑制劑、油酸鈉作為石膏礦物捕收劑，采用“1段開(kāi)路浮選-浮選精礦酸洗”的工藝流程進(jìn)行了浮選條件試驗(yàn)。

1 原礦性質(zhì)

礦石的化學(xué)組成及礦物組成分別見(jiàn)表1和表2。由表1、表2可知，石膏礦石的主要成分為CaO和SO3，主要有用礦物為石膏和燒石膏，主要脈石礦物為石英、白云石和黏土。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 單位：%

表2 原礦X射線衍射分析結(jié)果

2 試驗(yàn)方法

稱(chēng)取原礦樣500 g置于棒磨機(jī)內(nèi)磨礦，并將磨好的原礦樣置于1.5 L浮選槽中，加水至刻度，調(diào)漿1 min，加入碳酸鈉調(diào)整礦漿pH，攪拌3 min后加入脈石礦物抑制劑水楊酸鈉，再攪拌3 min，加入捕收劑油酸鈉進(jìn)行條件試驗(yàn)。

3 結(jié)果分析

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：碳酸鈉用量為3 500 g/t，水楊酸鈉用量為400 g/t，油酸鈉用量為400 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

由表3可知：隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦產(chǎn)率不斷減小，精礦中CaSO4回收率先升高后降低；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%時(shí)，精礦CaSO4品位為70.54%，CaSO4回收率可達(dá)84.25%；隨著磨礦細(xì)度的進(jìn)一步增加，礦漿泥化加劇，導(dǎo)致浮選藥劑消耗過(guò)大，對(duì)CaSO4浮選不利。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%。

3.2 碳酸鈉用量試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%，水楊酸鈉用量為400 g/t，油酸鈉用量為400 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 碳酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖1可知：未添加碳酸鈉時(shí)，精礦中CaSO4品位為69.82%、CaSO4回收率僅為47.36%；已有研究表明，在陰離子捕收劑浮選體系中，當(dāng)?shù)V漿pH為7.5～10.0時(shí)，石膏可以有效上浮，因而，添加碳酸鈉后精礦CaSO4品位先升高后降低、CaSO4回收率逐漸增加。綜合考慮，確定碳酸鈉用量為3 500 g/t。

3.3 水楊酸鈉用量試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%，碳酸鈉用量為3 500 g/t，油酸鈉用量為400 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，添加水楊酸鈉后，精礦CaSO4品位逐漸降低、CaSO4回收率不斷增加。綜合考慮，確定水楊酸鈉用量為400 g/t。

圖2 水楊酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

3.4 油酸鈉用量試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%，碳酸鈉用量為3 500 g/t，水楊酸鈉用量為400 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 油酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可知，隨著油酸鈉用量的增加，精礦CaSO4品位呈下降趨勢(shì)，而CaSO4回收率則逐漸增加。綜合考慮，確定油酸鈉用量為400 g/t。

3.5 全流程試驗(yàn)

浮選所得石膏精礦夾帶了部分白云石及少量鐵雜質(zhì)，因此在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了攪拌酸洗的除雜試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4和表5。

表5 酸浸試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

圖4 全流程試驗(yàn)流程

表4 浮選試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

由表4可知，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%的條件下，采用“1段開(kāi)路浮選—浮選精礦酸洗”的流程，獲得了CaSO4品位為71.27%、CaSO4回收率達(dá)83.57%的石膏精礦指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了該石膏礦石的有效除雜，明顯提高了石膏品級(jí)。

由表5可知，浮選所得的石膏精礦在pH=1的酸性水溶液中進(jìn)一步攪拌除雜后，CaSO4品位提高至75.16%，獲得了高純石膏產(chǎn)品(理論上純石膏CaSO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 79.1%，結(jié)晶水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20.9%)，且酸浸濃硫酸用量較少。技術(shù)經(jīng)濟(jì)概算結(jié)果表明，酸浸藥劑成本僅為1.25元/t。

4 結(jié)論

a.甘肅某大型石膏礦CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.83%、SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.59%，有用礦物主要以石膏及燒石膏的形式存在，脈石礦物主要為石英、白云石及黏土。

b.針對(duì)該礦采用“1段開(kāi)路浮選—浮選精礦酸洗”流程，獲得了CaSO4品位為75.16%、CaSO4回收率為83.57%的石膏精礦指標(biāo)。

c.試驗(yàn)確定的工藝流程及藥劑制度合理，試驗(yàn)指標(biāo)良好，實(shí)際可操作性強(qiáng)，可以為回收該資源中的石膏礦物提供可靠的技術(shù)依據(jù)。