李名鳳,高惠民,史文濤,喻福濤

(武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070)

螢石是一種戰(zhàn)略型礦物，用途非常廣泛，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著非常重要的作用。我國(guó)螢石礦儲(chǔ)量豐富，螢石儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的1/3.其中大多數(shù)屬于伴生礦，常與石英、方解石、重晶石以及硫化礦等伴生[1]。重晶石-螢石型螢石礦是我國(guó)螢石礦的主要類型之一，由于螢石與重晶石密度差異不大，可浮性相近，分離難度大[2]。因此，實(shí)現(xiàn)螢石與重晶石的有效分離，對(duì)提高資源利用率具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

1 試樣性質(zhì)

試樣為湖南某螢石礦原礦浮選去除石英的精礦，試樣的化學(xué)組成分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 試樣化學(xué)組成分析結(jié)果

由表1可知，試樣的主要礦物為螢石、重晶石，螢石品位為54.04%，重晶石品位為42.42%，兩者相加大于96%，綜合利用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 試驗(yàn)設(shè)備與試劑

2.1 試驗(yàn)儀器、設(shè)備

三輥四筒棒磨機(jī)，XMB-70型，湖北省探礦機(jī)械廠；單槽浮選機(jī)，PK/FD型，武漢洛克粉磨設(shè)備制造有限公司。

2.2 試劑

水玻璃，CP，上?；瘜W(xué)試劑總廠；硫酸鋁，CP，金山縣興塔化工廠；油酸鈉，AR，上海申江化工廠；YZ-4，工業(yè)級(jí)，市購(gòu)。

3 選礦試驗(yàn)

螢石和重晶石的可浮性相近，不同的抑制劑條件可實(shí)現(xiàn)抑制螢石浮選重晶石或抑制重晶石浮選螢石，所以選擇合適的抑制劑是實(shí)現(xiàn)螢石與重晶石分離的關(guān)鍵[1]，為保證螢石精礦高品質(zhì)，試驗(yàn)采用抑制重晶石及其他脈石礦物優(yōu)先浮出螢石的方案；由于試樣中還有1.06%的SiO2，因此試驗(yàn)中添加適量的水玻璃抑制SiO2，同時(shí)又不對(duì)螢石產(chǎn)生較大的抑制，另外添加硫酸鋁減少水玻璃對(duì)螢石的抑制，同時(shí)對(duì)重晶石起抑制作用[3]；栲膠是一種常用的重晶石抑制劑，其中YZ-4抑制效果較理想，因此試驗(yàn)以YZ-4為重晶石抑制劑；螢石浮選常用陰離子類捕收劑，尤以脂肪酸類捕收劑為主[4]，油酸鈉是一種常用的脂肪酸類捕收劑，捕收性強(qiáng)，試驗(yàn)選用油酸鈉作為捕收劑。

3.1 粗選條件試驗(yàn)

3.1.1 入選細(xì)度的確定

由于試樣為湖南某螢石礦原礦浮選去除石英的精礦，已經(jīng)經(jīng)過(guò)磨礦，礦石細(xì)度較細(xì)，為-0.074mm占88.55%，經(jīng)顯微鏡觀察螢石與重晶石以較好解離，為防止過(guò)磨，試驗(yàn)中不再磨礦。

3.1.2 粗選pH值試驗(yàn)

螢石浮選一般采用硫酸與碳酸鈉作為pH調(diào)整劑，碳酸鈉不僅可以調(diào)整pH值，同時(shí)又是硬水軟化劑，而且還可以分散礦泥[5]；而加入硫酸后，酸性水玻璃能起到較好的調(diào)整礦漿、抑制脈石的作用，并且弱酸性條件下精尾礦易脫水過(guò)濾，回水易處理[6]。因此試驗(yàn)確定用碳酸鈉和硫酸溶液來(lái)調(diào)節(jié)礦漿pH值。確定試驗(yàn)條件為：入選細(xì)度為-0.074mm占88.55%、水玻璃用量200g/t、硫酸鋁用量400g/t、YZ-4用量400g/t、油酸鈉用量200g/t，變量pH值為5、6、7、8、9，試驗(yàn)結(jié)果圖1。

圖1 粗選pH值對(duì)粗選結(jié)果的影響

由圖1可知，當(dāng)pH值升高時(shí)，精礦品位先降低后升高，回收率先升高后降低。當(dāng)pH值從5升高到7時(shí)，精礦品位從82.84%下降到73.15%，精礦回收率從89.94%增加到95.82%；當(dāng)pH繼續(xù)增加到9時(shí)，精礦品位升高了2.77%，但回收率下降了4.87%。綜合考慮pH值對(duì)精礦品位與回收率的影響，確定粗選pH值為7。

3.1.3 粗選水玻璃用量試驗(yàn)

確定入選細(xì)度-0.074mm占88.55%，pH值=7，硫酸鋁用量400g/t，YZ-4用量400g/t，油酸鈉用量200g/t，變化水玻璃用量為0g/t、200g/t、400g/t、600g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 水玻璃用量對(duì)粗選結(jié)果的影響

由圖2可知，隨著水玻璃用量增加，精礦品位先降低后升高，精礦回收率先降低后升高。當(dāng)水玻璃用量為200g/t時(shí)，精礦品位、回收率都較高，當(dāng)水玻璃用量超過(guò)200g/t時(shí)，水玻璃對(duì)螢石的抑制作用顯著，螢石品位與回收率均下降。所以綜合考慮確定粗選水玻璃用量為200g/t。

3.1.4 粗選硫酸鋁用量試驗(yàn)

確定入選細(xì)度-0.074mm占88.55%，pH=7，水玻璃用量200g/t，YZ-4用量400g/t，油酸鈉用量200g/t，變化硫酸鋁用量為200g/t、400g/t、600g/t、800g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 硫酸鋁用量對(duì)粗選結(jié)果的影響

由圖3可知，隨著硫酸鋁用量增加，精礦品位先降低后升高，精礦回收率先升高后降低。當(dāng)硫酸鋁用量從200g/t增加到400g/t時(shí)，精礦品位從65.27%增加到73.15%，精礦回收率從95.16%增加到95.82%；繼續(xù)增加硫酸鋁用量，精礦CaF2品位上升到83.82%，但回收率下降到70.53%，下降明顯，這可能是由于硫酸鋁用量增大后，硫酸鋁在抑制重晶石的同時(shí)也抑制了螢石[3]。因此綜合考慮確定硫酸鋁用量為400g/t。

3.1.5 粗選YZ-4用量試驗(yàn)

確定入選細(xì)度-0.074mm占88.55%，pH值=7，水玻璃用量200g/t，硫酸鋁用量400g/t，油酸鈉用量200g/t，改變YZ-4用量為200g/t、400g/t、600g/t、800g/t、1000g/t、1200g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 YZ-4用量對(duì)粗選結(jié)果的影響

由圖4可知，隨著YZ-4用量從200g/t增加到1200g/t時(shí)，精礦品位從60.20%升高到79.65%，精礦回收率從87.02%下降到52.01%，綜合考慮確定YZ-4用量為600g/t。

3.1.6 粗選油酸鈉用量試驗(yàn)

確定入選細(xì)度-0.074mm占88.55%，pH=7，水玻璃用量200g/t，硫酸鋁用量400g/t，YZ-4 用量600g/t，改變油酸鈉用量為100g/t、200g/t、300g/t、400g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 油酸鈉用量對(duì)粗選結(jié)果的影響

由圖5可知，隨著油酸鈉用量增加，精礦品位逐漸下降，精礦回收率先升高后基本保持不變。當(dāng)油酸鈉用量從100g/t增加到200g/t時(shí)，精礦品位從78.88%下降到73.15%；精礦回收率從62.24%增加到95.82%；繼續(xù)增加油酸鈉用量，精礦品位下降明顯，精礦回收率變化不大。綜合考慮確定最佳油酸鈉用量為200g/t。

3.2 精選Ⅰ條件試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)粗選之后，粗選精礦中的SiO2進(jìn)一步降低，經(jīng)化驗(yàn)SiO2品位小于0.5%，達(dá)到要求，精選Ⅰ不需要添加水玻璃，硫酸鋁的用量隨之降低，確定為100g/t，改變YZ-4用量進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 精選Ⅰ條件試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，隨著YZ-4用量的增加，精礦品位逐漸升高，精礦回收率逐漸降低。當(dāng)YZ-4用量從200g/t增加到400g/t時(shí)，精礦品位從80.34%升高到88.67%，回收率從88.81%下降到84.54%；繼續(xù)增加YZ-4用量，精礦品位升高不明顯，而精礦回收率仍然明顯下降，因此綜合考慮確定精選ⅠYZ-4用量為400g/t。

3.3 開(kāi)路試驗(yàn)

在粗選試驗(yàn)和精選Ⅰ試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)路試驗(yàn)，精選Ⅰ試驗(yàn)之后精礦品位已經(jīng)較高，而硫酸鋁對(duì)螢石也有一定的抑制作用[3]，繼續(xù)添加會(huì)導(dǎo)致其對(duì)螢石的抑制作用顯著，故精選Ⅰ試驗(yàn)之后不加硫酸鋁，只添加適量的YZ-4；粗選尾礦品位仍較高，約為11%，需加一次掃選進(jìn)一步回收螢石；為了獲得高品質(zhì)的螢石精礦，一般需要進(jìn)行5～7次精選，由于試樣螢石品位較高，確定試驗(yàn)進(jìn)行5次精選，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，試樣經(jīng)過(guò)一次粗選、五次精選得到品位為98.71%，回收率為50.48%的螢石精礦與品位只有4.71%的尾礦，分選效果理想。精礦回收率較低，需要通過(guò)閉路試驗(yàn)進(jìn)一步提高回收率。

3.4 閉路試驗(yàn)

依據(jù)開(kāi)路試驗(yàn)確定的條件進(jìn)行閉路試驗(yàn)，中礦返回方式為循序返回，中礦1與掃精合并返回，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，閉路試驗(yàn)獲得品位為97.35%、回收率為96.15%的螢石精礦與品位為4.76%的尾礦。

螢石精礦品位大于97%，達(dá)到了二級(jí)螢石精礦的要求，尾礦品位只有4.76，可以進(jìn)一步浮選重晶石。

4 結(jié)論

1)螢石與重晶石可浮性相近，選擇合適的抑制劑是實(shí)現(xiàn)二者分離的關(guān)鍵。為保證螢石精礦品質(zhì)，試驗(yàn)確定水玻璃作為SiO2抑制劑，硫酸鋁、YZ-4作為重晶石抑制劑優(yōu)先浮選螢石。

2)粗選條件試驗(yàn)確定最佳pH值為7，抑制劑水玻璃，硫酸鋁、YZ-4的最佳用量分別為200g/t、400g/t、800g/t，捕收劑油酸鈉最佳用量為200g/t；精選Ⅰ條件試驗(yàn)確定YZ-4最佳用量為400g/t。

3)開(kāi)路試驗(yàn)螢石精礦品位為98.71%，尾礦中CaF2品位僅4.71%，但回收率較低，需要通過(guò)閉路試驗(yàn)提高螢石的回收率；閉路試驗(yàn)中礦采用循序返回的方式返回，最終可以得到品位為97.35%，回收率為96.15%的螢石精礦以及CaF2含量?jī)H為4.76%的尾礦，尾礦可以進(jìn)一步浮選重晶石。

[1] 董風(fēng)芝,任京成,劉心中,等.螢石的浮選及其與重晶石分離研究[J].非金屬礦,2001,24(3):36-37.

[2] 劉志紅,常浩,謝春妹,等.螢石與重晶石浮選分離試驗(yàn)研究[J].化工礦物與加工,2009(9):12-13,22.

[3] 富爾斯特瑙M.C.浮選(紀(jì)念A(yù).M.高登文集):上卷[M]．胡力行,呂永信等,譯.北京:冶金工業(yè)出版社,1981.

[4] 胡兆揚(yáng).非金屬礦工業(yè)手冊(cè)[M].北京：冶金工藝出版社,1992.

[5] 謝春妹,劉志紅,常浩,等.貴州某螢石礦浮選試驗(yàn)研究[J].金屬礦山,2009(1):89-91.

[6] 宋翔宇，趙新昌,等.某地螢石礦浮選工藝及機(jī)理研究[J].礦冶工程,2004(6)：28-31.