杜 杰

（廣西地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試研究中心，廣西 南寧 530023）

廣西某低品位粉石英礦反浮選試驗(yàn)研究

杜 杰

（廣西地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試研究中心，廣西 南寧 530023）

廣西某地粉石英礦是目前區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量最大的粉石英礦床。通過對(duì)樣品分級(jí)后獲得的-0.045mm粒級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行反浮選除雜，可獲得較高純度的石英精礦產(chǎn)品。影響該礦反浮選效果的主要因素有礦漿的pH值、分散劑的用量、捕收劑的種類與用量。通過正交試驗(yàn)，獲得最佳條件組合：硫酸用量4 000g/t，水玻璃用量1 000g/t，燃料油用量600g/t，新藥H1A用量200g/t。當(dāng)試驗(yàn)樣品SiO2含量94.32%、Al2O3含量2.15%，經(jīng)過反浮選除雜，可獲得細(xì)度-0.045mm、精礦產(chǎn)率82.87%、SiO2含量98.99%、Al2O3含量0.19%的粉石英浮選精礦。

粉石英；反浮選；正交試驗(yàn)；廣西

廣西某地粉石英礦是目前區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量最大的較優(yōu)質(zhì)的粉石英礦床，礦物組成研究表明，該粉石英礦天然粒度細(xì)，含粉量較高，且混雜有少量絹云母、高嶺石礦物。礦石中鐵雜質(zhì)含量低，但-0.005mm細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品Fe2O3含量較高，且Al2O3主要分布在-0.020mm以下粒級(jí)中，將這些雜質(zhì)與石英分離是提高產(chǎn)品純度的關(guān)鍵。

1 樣品物理化學(xué)性質(zhì)

1.1 礦物組成

礦石工藝礦物學(xué)研究表明，樣品中主量礦物為石英，并含有少量的絹云母(水云母)及微量的高嶺石。礦石中鐵雜質(zhì)含量低，礦樣中石英大部分呈解離的單晶顆粒狀，少部分粒間鑲嵌組成大小多在0.03～25.00mm的不規(guī)則狀碎粒。方解石呈細(xì)微的他形粒狀，零星分布于石英粒中。

1.2 化學(xué)成分

試驗(yàn)樣品光譜半定量分析結(jié)果見表1。

化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果(%)：SiO294.32、Al2O32.15、Fe2O30.043、K2O 0.24、Na2O 0.014、CaO 0.11、MgO 0.096、TiO20.21、LOI 1.52。

試驗(yàn)樣品的光譜半定量和化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果表明，礦樣不含銅、錳、鉛等重金屬有害雜質(zhì)，主要雜質(zhì)為鋁硅酸鹽類礦物，鐵含量較低。

表1 光譜半定量分析結(jié)果(%)

1.3 粒度分析

樣品的粒度篩分、水析分析結(jié)果見表2，粉石英粒度分布見圖1、粉石英的產(chǎn)率、Al2O3的含量及分布率見圖2。

從粒度組成分析結(jié)果可知，隨著粒度變小，粒級(jí)中呈現(xiàn)SiO2含量下降、雜質(zhì)含量增加的趨勢(shì)。其中：+0.15mm以上粒級(jí)SiO2含量超過99%，但分布率不高，且Al2O3含量較低；粉石英主要分布在-0.045+0.005mm之間，分布率達(dá)69.24%，表明粉石英天然粒度很細(xì)；+0.005mm粒級(jí)中Fe2O3含量低于0.1%，表現(xiàn)出優(yōu)良的低鐵特征；-0.005mm粒級(jí)中Fe2O3含量較高，-0.020mm粒級(jí)的Al2O3含量較高，故細(xì)粒級(jí)物料的除雜(Al2O3、Fe2O3)、提高SiO2含量是選礦試驗(yàn)研究的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

表2 試驗(yàn)樣品的粒度篩分、水析分析結(jié)果

2 浮選試驗(yàn)

2.1 正交試驗(yàn)

從篩分水析試驗(yàn)結(jié)果可看出，-0.020mm粒級(jí)中雜質(zhì)Fe2O3、Al2O3的分布率分別高達(dá)72.86%、88.27%。因此通過選擇性絮凝分散脫除富含F(xiàn)e2O3、Al2O3雜質(zhì)的礦泥，然后對(duì)經(jīng)選擇性絮凝后細(xì)粒級(jí)粉石英物料進(jìn)行進(jìn)一步浮選除雜，可明顯地提高產(chǎn)品純度。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，影響浮選效果的主要因素有礦漿的pH值(硫酸的用量)；分散劑的用量(水玻璃的用量)；捕收劑的種類與用量。捕收劑的探索試驗(yàn)表明，捕收劑新藥H1A和輔助捕收劑燃料油混合使用的效果優(yōu)于脂肪酸、石油磺酸鹽等捕收劑。物料中主要雜質(zhì)絹云母的零電位為0.3，而石英零電位為3.7，存在較大梯度，有利于礦漿pH值控制。當(dāng)?shù)V漿pH值控制在3～4時(shí)，雜質(zhì)礦物絹云母顆粒表面荷負(fù)電，此時(shí)礦漿pH值與石英零電點(diǎn)的pH值相當(dāng)(也即石英顆粒表面基本不顯電性)，因此，用陽離子捕收劑，采用反浮選可優(yōu)先將絹云母等脈石礦物浮出，從而實(shí)現(xiàn)石英與絹云母等脈石礦物的有效分離，達(dá)到提純的目的。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，浮選過程中添加起泡劑2#油，其用量在20g/t即可，它可促進(jìn)生成大小較均勻、粘度適當(dāng)和穩(wěn)定的氣泡，減少“跑槽”現(xiàn)象，有利于泡沫的二次富集。

為了更加準(zhǔn)確地尋找浮選階段的粗選過程中主要影響因素之間的交互作用，進(jìn)行詳細(xì)的正交試驗(yàn)，尋找出最佳條件組合。采取四因素三水平正交設(shè)計(jì)方案[L9(34)]進(jìn)行正交試驗(yàn)，每次試驗(yàn)樣品均為300g，試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)因素及水平取值見表3，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 正交試驗(yàn)因素及水平取值

根據(jù)正交試驗(yàn)中各技術(shù)指標(biāo)具體情況，以綜合選礦效率E做判據(jù)(采用漢考克公式)：

式中：α、β為-0.045mm粒級(jí)產(chǎn)品和其精礦中Al2O3的含量；γ為石英精礦產(chǎn)率；γopt為石英精礦最佳產(chǎn)率，相當(dāng)于石英全部進(jìn)入精礦而雜質(zhì)全部進(jìn)入尾礦時(shí)的精礦產(chǎn)率，此處γopt=93.24%；βmin為精粉理論最小含量，即βmin=0。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)各因素分析如下：

A(硫酸)：從分選效率可知，硫酸用量越大，分選效率越好，但硫酸用量不能過多，否則易腐蝕浮選機(jī)等設(shè)備，故其用量取A3(4 000g/t)為好，此時(shí)礦漿的pH值為4.0。

B(水玻璃)：水玻璃用量越少，分選效率越好，在用量2 000g/t以下，結(jié)果變化不大，但探索性試驗(yàn)中水玻璃用量少于700g/t時(shí)，礦漿分散效果不太理想，選別指標(biāo)較差。故最佳值確定為B1(1 000g/t)。

C(燃料油)：分選效率可知，不同的燃料油用量對(duì)分選效果影響不太明顯，較適宜的用量為C1，即用量為600g/t。

D(新藥H1A)：分選效率結(jié)果表明，當(dāng)新藥H1A用量在200～500g/t時(shí)，對(duì)分選效果影響不太明顯，且無規(guī)律性，從結(jié)果來看，用量越少越好，但用量太少，不能保證精礦產(chǎn)品的純度。綜合考慮到石英精礦產(chǎn)品的純度，并保證產(chǎn)品的產(chǎn)率，新藥H1A用量取值D1(200g/t)較適宜。

綜合上述分析，各因素對(duì)分選效率影響順序?yàn)椋褐饕蛩亍我蛩兀篈-B-D-C；最優(yōu)條件組合為A3B1C1D1，即浮選階段中粗選過程中優(yōu)化組合條件為：硫酸用量4 000g/t，水玻璃用量1 000g/t，燃料油用量600g/t，新藥H1A用量200g/t。

2.2 粗選的驗(yàn)證及用量對(duì)比調(diào)優(yōu)試驗(yàn)

根據(jù)上述正交試驗(yàn)獲得的優(yōu)化組合條件，進(jìn)行了優(yōu)化組合條件的驗(yàn)證試驗(yàn)，同時(shí)安排降低硫酸、捕收劑用量對(duì)比調(diào)優(yōu)試驗(yàn)。試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 正交試驗(yàn)驗(yàn)證、調(diào)優(yōu)方案的試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)降低捕收劑(燃料油+新藥H1A)或硫酸用量時(shí)，所獲得的石英精礦中SiO2含量高、雜質(zhì)Al2O3含量低，但石英精礦的產(chǎn)率較低，達(dá)不到預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)康摹６?yàn)證試驗(yàn)結(jié)果很理想，在穩(wěn)定精礦品位的前提下，并能保持很高的精礦產(chǎn)率。

3 結(jié)果與討論

(1) 廣西某地粉石英礦是目前區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量最大的粉石英礦床，礦石主要礦物成分是石英，還有少量的絹云母(部分水云母)、極少量的高嶺石等。石英多呈微細(xì)碎粒狀，粒度0.003 8～0.023 0mm，絹云母(部分水云母)呈顯微鱗片狀，石英與脈石礦物絹云母等不均勻地混雜分布，嵌布粒度細(xì)，給石英與脈石礦物的分離帶來很大困難。將鋁硅酸鹽礦物與石英分離是提高產(chǎn)品純度的關(guān)鍵。

(2) 根據(jù)該礦的工藝礦物學(xué)特點(diǎn)，通過對(duì)試驗(yàn)樣品分級(jí)后獲得的-0.045mm粒級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行反浮選除雜，可獲得較高純度的石英精礦產(chǎn)品。進(jìn)行了詳細(xì)的正交試驗(yàn)，并尋找出最佳條件組合：硫酸用量4 000g/t，水玻璃用量1 000g/t，燃料油用量600g/t，新藥H1A用量200g/t。

(3) 試驗(yàn)結(jié)果表明，影響反浮選效果的主要因素是浮選介質(zhì)條件、調(diào)整劑的用量以及捕收劑的種類和用量。

[1]余志偉,鄧惠宇.一種新型工業(yè)礦物原料——粉石英[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,1999,(1):25-27.

[2]張宇平,黃可龍,劉素琴.反浮選法分離粉石英和斜綠泥石及其機(jī)理[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,(2):285-290.

[3]富田堅(jiān)二.非金屬選礦法[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1982.

Study on Reverse Flotation of the Low-grade Powder Quartz Ore in Guangxi

DU Jie
(Guangxi Geological Minerals Products Test Research Centre, Nanning 530023, China)

The powder quartz ore is the reserves maximal powder quartz deposit finding that at present in Guangxi. It may gain high-grade powder quartz concentrate by revese flotation of -0.045mm size fraction product. By orthogonal-test, the process medicament system's turn to be 4 000g/t choose sulfuric acid dosages roughly, 1 000g/t fuel oil dosage, adjusting agent SG dosages 600g/t,amine H1A dosage 200g/t. The concentrate is obtained with (-0.045mm) SiO298.99%, Al2O30.19%, the yield being 82.87% by using raw sample of SiO294.32%, Al2O32.15%.

powder quartz; reverse flotation; orthogonal-test; Guangxi

P578.494;TD923.9

A

1007-9386(2011)01-0028-03

2010-09-30