劉 新 張凌燕,2 李向益

(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.礦物加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070)

黑龍江蘿北某石墨礦石選礦試驗(yàn)

劉 新1張凌燕1,2李向益1

(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.礦物加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070)

黑龍江蘿北某鱗片狀低品位石墨礦石礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜，礦石硬度較大。為確定該資源的節(jié)能、高效開(kāi)發(fā)利用方案，對(duì)有代表性礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)。結(jié)果表明，在粗磨磨礦細(xì)度為-0.074 mm占90.06%的情況下，以石灰(1 000 g/t)為黃鐵礦抑制劑、煤油(460 g/t)為石墨捕收劑、2#油(70 g/t)為起泡劑進(jìn)行1次粗選，粗精礦經(jīng)5階段再磨再選(最后一次再磨產(chǎn)品為2次連續(xù)精選)，中礦1直接拋尾，中礦2、中礦3合并返回粗選，中礦4～中礦6返回與精礦1合并入再磨2的閉路流程處理該固定碳含量為13.12%的石墨礦石，可獲得固定碳含量為97.50%、回收率為90.63%、-0.074 mm占76.70%的優(yōu)質(zhì)石墨精礦，達(dá)到 GB/T3518-1995中石墨精礦最高質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

低品位鱗片石墨 粗磨 再磨 中礦返回

天然石墨礦石一般固定碳含量較低，較高的也僅有10%～25%[1]。由于原礦固定碳含量低，因此均需通過(guò)選礦來(lái)提高固定碳含量，以滿足下游產(chǎn)業(yè)的要求。由于鱗片石墨疏水性強(qiáng)，天然可浮性好，因此，浮選就為石墨提純的最常用方法[2-8]，常用捕收劑有煤油和柴油，起泡劑有2#油和4#油，有時(shí)還需通過(guò)添加石灰或碳酸鈉將礦漿pH值調(diào)至8～9。

黑龍江蘿北地區(qū)擁有豐富的石墨資源，固定碳含量較低，平均含量不足15%，礦石類型為石英石墨片巖型，屬沉積變質(zhì)型礦床。該區(qū)某石墨礦樣呈黑灰色，所含脈石礦物種類較多，礦物組成復(fù)雜，礦石硬度較大。由于該石墨礦樣中的脈石以硬度大的石英和片狀云母為主，因而，相對(duì)其他石墨礦石硬度較大，屬難磨礦石。為實(shí)現(xiàn)該石墨礦石資源的高效開(kāi)發(fā)利用，對(duì)該礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)成分

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，主要礦物含量見(jiàn)表2。

從表1可以看出，礦石固定碳含量較低，僅為13.12%，構(gòu)成脈石的主要成分為SiO2，含量高達(dá)50.93%，其他脈石成分Al2O3、CaO、Fe2O3、SO3、K2O和MgO含量均在11%至2%之間。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果

Table 1 Main chemical composition analysis of the ore %

成 分固定碳SiO2Al2O3CaOFe2O3SO3含 量13.1250.9310.498.124.323.80成 分K2OMgOTiO2Na2OP2O5V2O5含 量2.802.330.480.380.240.11成 分MnOBaOCr2O3ZnOSrOZrO2燒失量含 量0.080.060.030.020.020.0215.77

表2 礦石主要礦物含量

Table 2 Main mineral contents of the ore %

礦 物石 墨石 英黑、白云母透輝石方解石黃鐵礦含 量1326281044礦 物透閃石綠簾石綠泥石赤褐鐵礦磷灰石其 他含 量432114

從表2可以看出，礦石中的礦物種類復(fù)雜，除石墨、石英、黑白云母、透輝石含量較高外，其他成分含量均不高。

1.2 石墨的礦物特征

礦石中的石墨在顯微鏡下呈大小不等的鱗片狀，石墨與脈石礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜。多數(shù)石墨片和片狀白云母平行連生，具有一定的方向性，少部分發(fā)生彎曲；部分石墨片和黑云母、石英直邊鑲嵌；其余石墨與方解石、磷灰石、透閃石、綠泥石、黃鐵礦、白云母、石英等鑲嵌關(guān)系密切。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 粗選條件試驗(yàn)

粗選試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 粗選試驗(yàn)流程Fig.1 Flowsheet of rough flotation

2.1.1 粗磨磨礦細(xì)度試驗(yàn)

探索試驗(yàn)表明，固定碳在粗粒級(jí)有明顯的富集現(xiàn)象，但粗粒級(jí)中石墨單體解離情況不理想。因此，為了充分保證石墨回收率和品質(zhì)，磨礦時(shí)未對(duì)粗粒級(jí)石墨(+0.15 mm鱗片石墨)進(jìn)行保護(hù)。

磨礦細(xì)度試驗(yàn)采用XMQ-67φ240×90型錐形球磨機(jī)，浮選采用RK/FD1.0型單槽浮選機(jī)。試驗(yàn)固定石灰用量為1 000 g/t(pH=8.5左右)，煤油為460 g/t，2#油為70 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 粗磨磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Experiment results under different primary grinding fineness■—含量；◆—回收率

從圖2可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，石墨粗精礦固定碳含量明顯上升、回收率小幅上升。綜合考慮,確定粗磨磨礦細(xì)度為-0.074 mm占90.06%。

2.1.2 煤油用量試驗(yàn)

煤油用量試驗(yàn)固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占90.06%，石灰用量為1 000 g/t，2#油為70 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 煤油用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Experiment results under different dosage of kerosene■—含量；◆—回收率

從圖3可以看出，隨著煤油用量的增加，石墨粗精礦固定碳含量下降、回收率上升。綜合考慮，確定煤油粗選用量為460 g/t。

2.1.3 2#油用量試驗(yàn)

2#油用量試驗(yàn)固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占90.06%，石灰用量為1 000 g/t，煤油為460 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

從圖4可以看出，隨著2#油用量的增加，石墨粗精礦固定碳含量先上升后下降、回收率上升。綜合考慮，確定2#油粗選用量為70 g/t。

2.1.4 石灰用量試驗(yàn)

由于石墨浮選時(shí)用石灰為礦漿pH調(diào)整劑有利于提高精礦固定碳含量和回收率[9]，因此，對(duì)石灰進(jìn)行了用量試驗(yàn)。試驗(yàn)固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占90.06%，煤油用量為460 g/t，2#油用量為70 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖4 2#油用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Experiment results under different dosage of 2# oil■—含量；◆—回收率

圖5 石灰用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Experiment results under different dosage of lime■—含量；◆—回收率

從圖5可以看出，隨著石灰用量的增加，石墨粗精礦固定碳含量和回收率均先上升后下降，高點(diǎn)均在石灰用量為1 000 g/t時(shí)。因此，確定石灰用量為1 000 g/t，對(duì)應(yīng)的石墨粗精礦固定碳含量為50.32%、回收率為98.42%。

2.2 再磨1磨礦細(xì)度試驗(yàn)

由粗選條件試驗(yàn)可知，石墨粗精礦固定碳回收率雖然高達(dá)98.42%，但固定碳含量?jī)H有50.32%，明顯達(dá)不到石墨精礦品質(zhì)要求。因此，有必要對(duì)石墨粗精礦進(jìn)行再磨再選試驗(yàn)。再磨1磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程見(jiàn)圖6，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖6 石墨粗精礦再磨1磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程Fig.6 Flowsheet of different grinding fineness of regrinding 1 on rough graphite concentrate

從圖7可以看出，隨磨礦細(xì)度的提高，石墨精礦1固定碳含量先明顯上升后升幅趨緩、回收率先微幅上升后小幅下降。綜合考慮，確定再磨1磨礦細(xì)度為-0.045 mm占72.41%，對(duì)應(yīng)的精礦1固定碳含量為82.69 %、回收率為97.70 %。

圖7 再磨1磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Experiment results under different grinding fineness of regrinding 1■—含量；◆—回收率

2.3 開(kāi)路試驗(yàn)

大量的研究與生產(chǎn)實(shí)踐表明，鱗片石墨的選礦工藝大多采用粗磨、粗選,粗精礦多次弱強(qiáng)度磨礦—精選循環(huán)流程[10]，以獲得理想的生產(chǎn)指標(biāo)。因此，進(jìn)行了1次粗磨1次粗選、5次弱強(qiáng)度再磨6次精選開(kāi)路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖8，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

圖8 開(kāi)路試驗(yàn)流程Fig.8 Flowsheet of open circuit tests

從表3可以看出，該礦石經(jīng)1次粗磨1次粗選、5次弱強(qiáng)度再磨6次精選的開(kāi)路流程處理，可獲得固定碳含量為97.81%、回收率為81.48%的石墨精礦；中礦1固定碳含量?jī)H為1.23%，可直接拋尾；中礦2、中礦3合并產(chǎn)率為3.45%，固定碳含量為15.72%，回收率為4.17%，與原礦固定碳含量接近，因此將其返回粗選；中礦4～中礦6固定碳含量較高，合并產(chǎn)率為1.87%，固定碳含量為80.41%，與精選1固定碳含量相當(dāng)，因此將其返回與精選1一起進(jìn)行再磨2；隨著再磨和精選次數(shù)的增加，磨礦細(xì)度越來(lái)越粗，主要是由于該過(guò)程磨礦強(qiáng)度較弱，以清洗作用為主，且細(xì)粒、微細(xì)粒脈石礦物清洗得越來(lái)越干凈之故。

表3 開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果

Table 3 Results of open circuit tests %

產(chǎn) 品產(chǎn) 率固定碳含量回收率精 礦10.8397.8181.48中礦111.271.231.07中礦22.588.081.60中礦30.8738.392.57中礦40.5465.252.69中礦50.6979.384.19中礦60.6494.204.62尾 礦72.580.321.78原 礦100.0013.00100.00

2.4 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開(kāi)路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖9，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，石墨精礦粒度篩析結(jié)果見(jiàn)表5。

圖9 閉路試驗(yàn)流程Fig.9 Flowsheet of closed circuit tests

從表4、表5可以看出，采用圖9所示的閉路流程處理該礦石，可獲得固定碳含量為97.50%、回收率為90.63%、-0.074 mm占76.70%的石墨精礦，達(dá)到GB/T3518—1995中石墨 精礦最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即該品質(zhì)石墨精礦可用作潤(rùn)滑劑基料或電刷原料等。

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果

Table 4 Results of closed circuit tests %

產(chǎn) 品產(chǎn) 率品 位回收率精 礦12.2097.5090.63尾 礦87.801.409.37原 礦100.0013.12100.00

表5 石墨精礦粒度篩析結(jié)果Table 5 Particle size analysis results for graphite concentrate

3 結(jié) 論

(1)黑龍江蘿北某石墨礦為鱗片狀石墨礦，礦石中主要礦物有石墨、石英、云母、透輝石、透閃石、方解石、黃鐵礦等。礦石礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜，硬度較大，屬難磨礦石。

(2)采用1次粗磨1次粗選，粗精礦5階段再磨再選(最后一次再磨產(chǎn)品為2次連續(xù)精選)，中礦1與粗尾合并直接拋尾，中礦2、中礦3合并返回粗選，中礦4～中礦6返回與精礦1合并入再磨2的閉路流程處理該礦石，可獲得固定碳含量為97.50%、回收率為90.63%、-0.074 mm占76.70%的優(yōu)質(zhì)石墨精礦。

[1] 武漢建筑材料工業(yè)學(xué)院選礦教研室.石墨選礦[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1979. Processing Department of Wuhan Institute of Building Materials Industry.Graphite Ore Dressing[M].Beijing：China Architecture & Building Press,1979.

[2] Lu Xianjun，Eric Forssberg.Flotation selectivity and upgrading of Woxna fine graphite concentrate[J].Minerals Engineering，2001,14(11):1541-1543.

[3] Yu Xuebin.Experimental study on upgrading of a fine-scaled graphite ore by flotation[J].Journal Wuhan University of Technology：Materials Science Edition,2000(2):53-57.

[4] 張凌燕，楊香風(fēng)，洪 禮，等.廣元地區(qū)含隱晶質(zhì)難選石墨選礦試驗(yàn)研究[J].非金屬礦，2010，33(5)：30-33. Zhang Lingyan,Yang Xiangfeng，Hong Li，et al.Experimental research on beneficiation of refractory aphanitic graphite from Guangyuan area[J].Non-Metallic Mines，2010，33(5)：30-33.

[5] 葛 鵬，王化軍，解 琳，等.石墨提純方法進(jìn)展[J].金屬礦山，2010(10)：38-43. Ge Peng，Wang Huajun，Xie Lin，et al.Progress of the methods of graphite purification[J].Metal Mine，2010(10)：38-43.

[6] 張凌燕，邱楊率，黃 雯，等.鞍山地區(qū)某石墨礦選礦試驗(yàn)研究[J].非金屬礦，2011，34(5)：21-23. Zhang Lingyan，Qiu Yangshuai，Huang Wen，et al.Experimental research on beneficiation of graphite ore from Anshan area[J].Non-Metallic Mines，2011，34(5)：21-23.

[7] 岳成林.鱗片石墨大片損失規(guī)律及磨浮新工藝研究[J].中國(guó)礦業(yè),2007,16(10):83-85. Yue Chenglin.Research on the loss of big scales and a new flotation technology for scale graphite[J].China Mining Magazine，2007,16(10):83-85.

[8] 張凌燕，李向益，邱楊率，等.四川某難選石墨礦選礦試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2012(7)：95-98. Zhang Lingyan，Li Xiangyi，Qiu Yangshuai，et al.Experimental research on beneficiation of a refractory graphite ore from Sichuan[J].Metal Mine，2012(7)：95-98.

[9] 張凌燕，黃 雯，邱楊率，等.細(xì)鱗片低碳石墨浮選工藝研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011(11)：107-111. Zhang Lingyan，Huang Wen，Qiu Yangshuai，et al.Experimental study on purification of a low-carbon graphite ore by flotation[J].Journal of Wuhan University of Technology，2011(11)：107-111.

[10] 岳成林.小規(guī)模鱗片石墨礦浮選工藝研究[J].中國(guó)礦業(yè),2007,16(12):81-83. Yue Chenglin.Research on the flotation technology of scale graphite[J].China Mining Magazine，2007,16(12)：81-83.

(責(zé)任編輯 羅主平)

Beneficiation Experiment of a Graphite in Luobei of Heilongjiang Province

Liu Xin1Zhang Lingyan1,2Li Xiangyi1

(1.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China;2.HubeiKeyLaboratoryofMineralResourcesProcessingandEnvironment，Wuhan430070，China)

Minerals in a low-grade flake graphite ore from Luobei County，Heilongjiang Province，owns complicated dissemination and great hardness.Beneficiation experiments on the representative samples were carried out，in order to high efficiently developing the ore with less costs.The results showed that with the primary grinding fineness of 90.06% passing 0.074 mm，lime (1 000 g/t) as depressor for pyrite，kerosene (460 g/t) as collector for graphite，2#oil (70 g/t) as frother，the graphite with 13.12% of fixed carbon was treated.High quality graphite concentrate with fixed carbon content of 97.50%，recovery of 90.63% at fineness of 76.70% 0.074 mm was achieved through the closed circuit process of one roughing，five-stage regrinding and reconcentration (the last regrinding product was treated by two consecutive cleanings)，middlings1 discarding，middlings 2 and 3 mixed and then back to the roughing，middlings 4～6 combined with concentrate 1 and then into regrinding 2.The product can reach the standards of GB/T3518-1995.

Low-grade flake graphite，Rough grinding，Regrinding，Middling returning

2014-02-22

劉 新(1989—)，男，碩士研究生。通訊作者 張凌燕(1963—)，男,教授，博士。

TD923+.7，TD975+.2

A

1001-1250(2014)-05-105-05