胡志剛，代淑娟，孟宇群，邵鳳俊，白麗梅

（1.河北理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河北 唐山 063009；2.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，遼寧 沈陽 110032；3.中國科學(xué)院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016）

滑石礦手選尾礦選礦試驗研究

胡志剛1，代淑娟2，孟宇群3，邵鳳俊2，白麗梅2

（1.河北理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河北 唐山 063009；2.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，遼寧 沈陽 110032；3.中國科學(xué)院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016）

本試驗樣品滑石礦手選尾礦主要成分為滑石和菱鎂礦，另有少量石英等。試驗采用粗磨粗選、二次精選、中礦再磨返粗選的流程，可獲得精礦品位滑石含量為95.67%(SiO2含量為61.68%)的高品位精礦粉，滑石回收率為89.43%。對該手選尾礦的回收利用，不僅提高了優(yōu)質(zhì)滑石產(chǎn)品的產(chǎn)量，同時使滑石資源得到充分利用。

滑石；手選尾礦；浮選

滑石質(zhì)軟，具滑膩感，對油類有強(qiáng)烈的吸附性，在造紙、塑料、油漆、橡膠、紡織工業(yè)上用作添加劑，在日用化工上用途也較廣。我國每年出口量較大，主要銷往日本、韓國、德國、美國、英國、法國等，是我國出口創(chuàng)匯的主要礦產(chǎn)品之一[1,2]。

滑石是一種典型的非極性層狀硅酸鹽礦物[3－6]，化學(xué)式為Mg3(Si2O5)2(OH)2，層與層間靠較弱的范德華力連接，每一單層滑石由兩層硅氧四面體與夾在其中的水鎂石八面體組成[7]。滑石有較強(qiáng)的疏水性，自然可浮性較好，在不加任何藥劑的情況下即可附在氣泡上而浮出[8]，但由于浮選速度慢、浮選時間長，因此在浮選時需加入捕收劑使之浮選速度加快、浮選時間縮短，節(jié)省能源，減少浮選機(jī)臺數(shù)和占地面積等。由于滑石可浮性好，因此難于抑制，在滑石礦中反浮選除雜質(zhì)不易實現(xiàn)。

目前，國內(nèi)滑石礦仍普遍采用分段開采、人工手選工藝，資源利用率和選別效率很低。滑石礦手選尾礦在礦區(qū)積累很多，并還在逐年增加。它占用大量土地，破壞植被，風(fēng)天揚(yáng)塵，雨天流失，污染空氣和環(huán)境。對低品位滑石和滑石礦手選尾礦的加工利用，將會使滑石資源得到充分利用，將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為更大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，并使礦山的生態(tài)環(huán)境得以改善。

實驗室選礦流程試驗樣品都是20mm以下的粉礦(手選尾礦)，取代表性礦樣破碎至-2mm，并以其為原礦進(jìn)行礦石性質(zhì)研究及選礦試驗研究。

1 原礦性質(zhì)

1.1 原礦組成

該原礦(滑石手選尾礦)礦物組成簡單，以滑石為主，其次為菱鎂礦、石英等。礦石礦物組成(%)為：滑石80、菱鎂礦18、石英(玉髓)1.5、其他0.5。

礦石中滑石白色、易碎、有滑膩感、硬度1～2；菱鎂礦灰白色、較難碎、滑膩感差、硬度3.5～4.5。

該滑石礦采出的原礦石中的大部分滑石為致密塊狀，+20mm粒級篩分和手選，選出一級和二級礦塊，-20mm粒級和手選尾礦是本次試驗研究的對象。因滑石質(zhì)軟易碎，細(xì)粒級滑石含量較高，因此造成手選尾礦品位偏高，達(dá)80%。

原礦化學(xué)成分(%)為：SiO250.62、MgO33.60、CaO0.37、Al2O30.01、Fe2O30.21、TiO20.005、LOI11.59、酸不溶物79.28。

1.2 礦石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為：鱗片狀、板塊狀結(jié)構(gòu)：部分呈細(xì)小的鱗片狀結(jié)構(gòu)，大部分呈板塊狀結(jié)構(gòu)，見圖1(a)；等粒、不等粒變晶結(jié)構(gòu)：菱鎂礦呈等粒及不等粒變晶結(jié)構(gòu)，見圖1(b)；港灣狀、錐齒狀結(jié)構(gòu)：滑石、菱鎂礦接觸部分多呈港灣狀、細(xì)小錐齒狀和火花狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)滑石生成晚于菱鎂礦并發(fā)生交代時，易形成港灣結(jié)構(gòu)，見圖1(c)；錐齒狀、網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)：滑石與菱鎂礦接觸部分較平滑，磨礦時易解離；當(dāng)滑石沿菱鎂礦解理或晶體外緣交代時，易形成細(xì)小錐齒狀結(jié)構(gòu)難解離；部分滑石集合體以火花狀分布在菱鎂礦集合體中，見圖1(d)，接觸部分參差不齊，難解離；少量滑石呈網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)，見圖片1(e)。

礦石構(gòu)造主要為致密塊狀構(gòu)造，部分為浸染狀構(gòu)造，浸染粒度為0.01～1.0mm。

2 選礦試驗

實驗室選礦流程試驗是基礎(chǔ)試驗，通過試驗來確定該試驗樣品的磨礦細(xì)度、藥劑制度(包括藥劑種類、用量、加藥地點(diǎn))、試驗流程的結(jié)構(gòu)等。根據(jù)以往試驗工作經(jīng)驗，本次試驗只針對最主要的幾個條件開展試驗研究工作。

2.1 一段磨礦細(xì)度試驗

礦物的單體解離度是影響浮選指標(biāo)的重要因素，磨礦過粗則不能使礦物充分單體解離，而磨礦過細(xì)又會產(chǎn)生大量次生礦泥惡化浮選條件，同時也造成不必要的功耗，兩者都難以獲得理想的選別指標(biāo)。因此，確定適宜的磨礦細(xì)度是非常必要的。磨礦細(xì)度試驗流程及藥劑制度詳見流程圖2(添加劑用量：g/t，以下同)，試驗結(jié)果見圖3(-200目)。

從圖3試驗結(jié)果可以看出，隨著一段磨礦細(xì)度的增加，粗精礦品位及粗精礦回收率均先增加后小幅下降。當(dāng)-200目含量為69.60%時，粗精礦品位及回收率均為最高。因而，對粗精礦選別指標(biāo)而言，取一段磨礦細(xì)度-200目為69.60%較為適宜。

經(jīng)對粗精礦進(jìn)行兩次精礦后，精礦品位及回收率亦隨磨礦細(xì)度增加而呈先升后降的變化趨勢，精礦品位在一段磨礦細(xì)度-200目含量為69.60%時達(dá)最大值，而精礦回收率則于一段磨礦細(xì)度-200目含量為61.20%時達(dá)最大值。綜合粗選的粗精礦及精選的精礦品位及回收率指標(biāo)，取一段磨礦細(xì)度-200目含量為69.60%，此時獲得精礦滑石品位95%以上，滑石回收率65%的選礦指標(biāo)。

2.2 捕收劑用量試驗

因滑石自然可浮性較好，采用捕收能力較弱的捕收劑便能使其有效上浮，試驗用煤油做為捕收劑，以起泡能力較弱的903為起泡劑，對它們的用量進(jìn)行試驗考察。本次試驗采用粗選三次加藥、三次浮選、泡沫產(chǎn)品分別過濾、烘干、化驗的方法。粗選磨礦細(xì)度為-200目69.60%，浮選時間為10min，三次粗選煤油用量均為400g/t，起泡劑903用量分別為40、20、20g/t，試驗結(jié)果見表1。

表1 捕收劑用量試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果看出，粗選捕收劑用量為二次加藥之和800g/t，粗選精礦，滑石含量為92.67%?；厥章蕿?4.92%?；厥章势?，從試驗現(xiàn)象上看，捕收劑用量不足；粗選捕收劑用量為三次加藥之和1 200g/t，粗選精礦，滑石含量僅為92.17%，滑石回收率較高,為97.34%。此時明顯看出捕收劑用量有些偏大。為保證滑石精礦質(zhì)量，后面的試驗捕收劑用量定為1 000g/t。

2.3 二段磨礦方案對比試驗

經(jīng)過一段磨礦細(xì)度試驗和捕收劑用量試驗后，滑石精礦品位較高，但回收率偏低，其原因除了精選捕收劑不足外，更重要的原因是粗磨后，部分滑石未能充分解離而進(jìn)入中礦，因此必須進(jìn)行二段磨礦。二段磨礦一種方案為粗精礦再磨，另一種方案為對精選后的兩個中礦進(jìn)行再磨。詳見流程圖4、5。試驗結(jié)果見表2。

表2 二段磨礦方案對比試驗結(jié)果(%)

從試驗結(jié)果看出，精選中礦再磨細(xì)至-200目含量為88.50%，滑石與菱鎂礦達(dá)到了單體解離，經(jīng)兩次精選后中礦也能達(dá)到滑石含量大于95%的品位，并且這部分回收率大于20%。

與粗精礦再磨流程方案比較，精選中礦再磨的流程方案優(yōu)于粗精礦再磨的流程方案，其理由如下：①在精礦品位基本一致的情況下，中礦再磨方案兩個精礦之和回收率達(dá)到85%以上，而粗精礦再磨方案回收率較低；②粗選精礦不需要再磨，經(jīng)過兩次精選已能獲得滑石含量大于95%、回收率大于60%的滑石精礦。若將粗精礦全部再磨，由于滑石較軟，將會使已解離的部分滑石過磨而造成損失，同時也消耗更多的能源及原材料，這是粗精礦再磨方案的最大弱點(diǎn)；③精礦在較粗的粒度下受藥劑及浮選環(huán)境污染小，有利于滑石產(chǎn)品的進(jìn)一步加工。

2.4 閉路流程試驗

精選中礦滑石品位與原礦相近或略低，因此中礦再磨后將其返至粗選作業(yè)。閉路流程試驗見圖6。

閉路試驗共用5個原礦，4個閉路循環(huán)，試驗在原礦滑石品位81.75%條件下，獲得了滑石精礦產(chǎn)率76.42%，精礦品位95.67%，尾礦品位36.63%，滑石回收率89.43%的選礦指標(biāo)。

2.5 精礦多項化學(xué)成分分析

精礦多項化學(xué)成分分析結(jié)果(%)為：SiO261.68、CaO0.27、MgO31.68、Al2O30.02、Fe2O30.15、TiO20.02、K2O0.01、Na2O0.01、LOI5.68、酸不溶物91.98。

3 結(jié)語

(1) 本次試驗所用的試驗樣品，主要成分為滑石和菱鎂礦，另含有少量石英等雜質(zhì)礦物?；土怄V礦多為塊狀構(gòu)造，因此部分滑石可在較粗的磨礦細(xì)度下解離，但部分滑石的形成時期較菱鎂礦晚，晚期形成的滑石則貫穿于菱鎂礦晶隙或裂隙中，并發(fā)生交代作用，形成港灣狀、錐齒狀結(jié)構(gòu)。此部分滑石與菱鎂礦共生關(guān)系密切，解離較為困難。

(2) 試驗樣品中滑石大部分為高質(zhì)量塊滑石的碎屑，較為易選。在粗磨-200目69.60%的細(xì)度下，經(jīng)兩次精選就可以獲得高品位精礦。試驗樣品經(jīng)粗磨、粗選、二次精選、中礦再磨返粗選的閉路流程即可獲得精礦品位滑石含量為95.67%(SiO2含量為61.68%)的高品位精礦粉，滑石回收率為89.43%，精礦產(chǎn)率為76.42%。

[1]黃麗婕,李藝.超細(xì)滑石粉的表面改性及應(yīng)用特性[J].廣西輕工業(yè),2007,98(1):29-30.

[2]陳立松,彭春艷.世界滑石的生產(chǎn)、消費(fèi)及市場概況[J].化工礦物與加工,2008,(7):33-35.

[3]Yekeler M, S nmez I. Effect of the hydrophobic fraction and particle size in the collectorless column flota-tion kinetics[J].Colloids and Surfaces A: Physico-chemical and Engineering Aspects, 1997,121(1):913.

[4]Tamura H, Tsujimichi K, Yamano H, et al. Molecu-lar dynamics simulation of the friction between talc(001) surfaces[J]. Applied Surface Science, 1997,119(3-4):335-340.

[5]Charnay C, Lagerge S, Partyka S. Assessment of thesurface heterogeneity of talc materials[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2001,233(2):250-258.

[6]Yao Xiumin, Tan Shouhong, Huang Zhengren, et al. Dispersion of talc particles in a silica sol[J]. Materials Letters, 2005,59(1).

[7]馮其明,劉谷山,喻正軍,等.鐵離子和亞鐵離子對滑石浮選的影響及作用機(jī)理[J].中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006,37(3):476-480.

[8]孫傳堯,印萬忠.硅酸鹽礦物浮選原理[M].北京:科學(xué)出版社,2001.

Experiment Study on Flotation of Talc Tailing of Hand Sorting

Hu Zhigang, Dai Shujuan, Meng Yuqun, Shao Fengjun, Bai Limei
(1.School of Resources & Environment,Hebei University of Science and Technology, Tangshan 063009, China;2.Liaoning Academy of Geology and Mineral Resources,Shenyang 110032, China;3.Institute of Metal Research , Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China)

The experimental sample is talc tailing of hand sorting.It consistes of talc,magnesite and a little quartz.By the flotation flowsheet of rougher,two times clearner,regrinding middlings and return to rougher,the highe grade talc concentrate can be obtained.The concentrate contains talc 95.67%(SiO261.68%).Talc recovery rate is 89.43%.By this way,the output of high class talc product is increased and talc resources is exploited very well.

talc, tailing of hand sorting, flotation

P619.253

A

1007-9386(2010)01-0027-03

2009-11-09