易小祥 竇習(xí)章

(中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司)

平泉縣前山螢石礦選礦工藝試驗(yàn)

易小祥 竇習(xí)章

(中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司)

針對(duì)平泉縣前山螢石礦，通過對(duì)礦石性質(zhì)研究及選礦試驗(yàn)分析，并結(jié)合選礦廠設(shè)計(jì)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)確定了選礦廠設(shè)計(jì)的原則流程及相關(guān)工藝條件。通過“1粗1掃7精”的單一浮選流程，得到了螢石品位為97.24%、產(chǎn)率為22.47%、回收率為81.57%的螢石精礦，產(chǎn)品達(dá)到了國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(G85690—85)一級(jí)品要求。

螢石礦 選礦工藝 設(shè)計(jì) 資源綜合利用

螢石，又稱氟石、砩石等，是工業(yè)上氟元素的主要來(lái)源，目前主要用于冶金行業(yè)生產(chǎn)煉鋁熔劑冰晶石的原料，化工行業(yè)制氫氟酸、各利氟鹽及制冷劑氟利昂的原料，建材行業(yè)作裝飾材料[1-3]。隨著科技和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，螢石已成為現(xiàn)代工業(yè)中重要的礦物原料，許多發(fā)達(dá)國(guó)家把它作為一種重要的戰(zhàn)略物資進(jìn)行儲(chǔ)備[4]。

平泉縣前山螢石礦選廠日處理能力為1 000 t，日生產(chǎn)螢石精礦224.63 t。選礦采用3段1閉路破碎、1段磨礦浮選濃縮過濾選別螢石礦工藝。尾礦濃縮壓濾后干堆外運(yùn)至制磚廠，不但節(jié)省尾礦庫(kù)投資、保障安全生產(chǎn)、改善周圍環(huán)境，而且可以外銷制磚，促進(jìn)尾礦綜合利用，變廢為寶。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)多元素分析及礦物組成

礦區(qū)礦石組成比較簡(jiǎn)單，礦石礦物成分為螢石，脈石礦物有石英、方解石、絹云母、長(zhǎng)石、黑云母、角閃石、輝石等。礦石主要有用組分為CaF2，有害組分為CaO、SiO2。CaF2含量一般為20.26%～33.08%，有少部分螢石含量不足20%，一部分含螢石量高達(dá)40%以上[5]。平泉縣前山螢石礦原礦X熒光光譜分析結(jié)果見表1，礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2。

表1 原礦X熒光光譜分析結(jié)果 %

元素SiO2CaOFMgOAl2O3Fe2O3SrO含量52.27026.75017.1701.2000.9600.6100.004元素BaOSO3K2ONaOMnOP2O5含量0.4600.2760.1080.1100.0570.015

表2 原礦化學(xué)成分分析結(jié)果 %

成分SPBaCaF2CaCO3含量0.160.0030.8226.224.80

由表1～表2可知，原礦主要含有螢石、石英和碳酸鈣，其他雜質(zhì)含量不足5%，其中硫含量為0.16%，磷含量為0.003%，不會(huì)對(duì)精礦產(chǎn)生較大的影響；但含有4.80%的碳酸鈣，如要選別出95%以上的螢石產(chǎn)品，須使用酸性水玻璃作為抑制劑；由于螢石含量差別較大，故生產(chǎn)中需要注意配礦的穩(wěn)定性。

1.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形—他形粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要為角礫狀、砂礫狀，次為塊狀構(gòu)造，少量為皮殼狀構(gòu)造。螢石礦石呈紫褐色、粉紅色、淺綠色、灰白色的晶狀體，半透明—不透明，玻璃光澤，性脆。

2 選礦試驗(yàn)分析

河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院于2013年1月對(duì)該礦石進(jìn)行了試驗(yàn)研究工作，試驗(yàn)內(nèi)容包括磨礦試驗(yàn)、浮選試驗(yàn)和尾礦沉降試驗(yàn)。

2.1 選礦原則流程的確定

對(duì)于螢石類礦石，由于螢石的可浮性較好，通常采用單一浮選的方法，pH值調(diào)整劑一般使用碳酸鈉，捕收劑選用油酸或油酸鈉，抑制劑采用水玻璃類，要制備高品位的螢石一般經(jīng)過5～7次精選。為了查看礦石磨礦后的粒度組成和螢石分布率，原礦經(jīng)過磨礦后進(jìn)行篩析試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，螢石分布比較均勻，0.075～ 0.150mm的螢石品位稍低，-0.019mm粒級(jí)含量較多，金屬分布率達(dá)31.54%，說(shuō)明磨礦后不需進(jìn)行脫泥和除粗作業(yè)，故原礦的選別流程采用單一浮選流程。

表3 原礦篩析試驗(yàn)結(jié)果

2.2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

取500g原礦進(jìn)行磨礦，磨礦濃度為65%，磨礦細(xì)度-0.074mm粒級(jí)含量分別為50%，60%，70%，80%，90%，根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)試驗(yàn)廠確定的藥劑制度，藥劑用量及試驗(yàn)流程見圖1，HSiO為改性水玻璃，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖1 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程

由表4可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，螢石回收率降低，精礦品位升高；當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074mm50%的條件下，經(jīng)過7次精選，可得到螢石含量為90%的浮選精礦，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074mm70%時(shí)，可得到螢石含量為97%以上的精礦；根據(jù)試驗(yàn)要求，選擇磨礦細(xì)度為-0.074mm70%進(jìn)行下一步條件試驗(yàn)。

2.3 浮選流程閉路試驗(yàn)

按照開路流程和現(xiàn)場(chǎng)藥劑條件進(jìn)行了閉路浮選流程試驗(yàn)，為了提高螢石的回收率，閉路浮選試驗(yàn)增加了1段掃選，試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程見圖2。

由圖2可見，經(jīng)過1次粗選、7次精選可得到螢石品位為97.24%、產(chǎn)率為22.47%、回收率為81.57%的螢石精礦，以及螢石品位為6.37%、回收率為18.43%、產(chǎn)率為77.53%的螢石尾礦。

2.4 尾礦沉降試驗(yàn)

為了給尾礦濃縮設(shè)備選型提供依據(jù)，對(duì)浮選尾礦的礦漿進(jìn)行沉降試驗(yàn)。當(dāng)不加絮凝劑時(shí)，尾礦礦漿約經(jīng)過18h左右才沉降完全，為了加快沉降速度，減少沉降時(shí)間，進(jìn)行了絮凝劑用量試驗(yàn)，絮凝劑采用的是聚丙烯酰胺，加入量分別為150，190，230g/t。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表4 磨礦細(xì)度浮選條件試驗(yàn)結(jié)果 %

磨礦細(xì)度(-0.074mm)產(chǎn)品名稱產(chǎn)率螢石品位螢石回收率50.00精礦25.2690.5084.11粗選尾礦65.743.067.40精選尾礦9.0025.648.49原礦100.0027.18100.0060.00精礦20.1795.6672.22粗選尾礦69.224.5611.82精選尾礦10.6140.1615.96原礦100.0026.71100.0070.00精礦18.4097.1564.70粗選尾礦64.524.7211.02精選尾礦17.0839.2824.28原礦100.0027.63100.0080.00精礦16.7198.4461.66粗選尾礦69.045.3613.88精選尾礦14.2545.7724.46原礦100.0026.67100.0090.00精礦15.3698.9457.61粗選尾礦69.455.4414.32精選尾礦15.1948.7428.07原礦100.0026.38100.00

圖2 螢石浮選閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

表5 浮選尾礦礦漿沉降試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，當(dāng)絮凝劑聚丙烯酰胺加入量為150g/t后，尾礦在2min內(nèi)才可沉降完全。

3 選礦工藝設(shè)計(jì)

由于設(shè)計(jì)原礦品位與試驗(yàn)樣品品位有所差別，因此選礦工藝設(shè)計(jì)需要對(duì)試驗(yàn)流程進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整及優(yōu)化，同時(shí)參照已生產(chǎn)類似選礦廠生產(chǎn)實(shí)踐情況。

3.1 破碎篩分工藝流程設(shè)計(jì)

平泉縣前山螢石礦設(shè)計(jì)為地下開采，礦石由井下采出后經(jīng)汽車運(yùn)至選礦廠原礦倉(cāng)。采出礦石的原礦粒度為500～0mm，最終礦石破碎粒度為15～ 0mm，故設(shè)計(jì)確定采用3段1閉路破碎流程。類似選礦廠生產(chǎn)中多采用2段破碎流程，為降低入磨粒度，節(jié)約磨礦功耗，設(shè)計(jì)采用3段破碎流程，在第3段破碎前加預(yù)先檢查篩分構(gòu)成閉路破碎流程。破碎篩分工藝流程見圖3。

3.2 磨礦選別工藝流程設(shè)計(jì)

3.2.1 磨礦流程

根據(jù)選礦試驗(yàn)報(bào)告和類似選礦廠的生產(chǎn)實(shí)踐，由于該螢石礦物嵌布粒度較粗，但考慮到該礦石英含量較高，設(shè)計(jì)確定采用1段閉路磨礦。1段閉路磨礦細(xì)度為-0.074mm70%，最終精礦螢石品位為97.24%。

圖3 破碎篩分工藝流程

3.2.2 選別流程

螢石礦主要礦物為螢石，屬比較易浮的非金屬礦物，設(shè)計(jì)確定采用混合浮選工藝，即1段粗選、7段精選、1段掃選的浮選工藝流程。選別流程為礦漿經(jīng)調(diào)漿后自流至粗選，粗選尾礦進(jìn)行1次掃選，1次掃選精礦返回粗選作業(yè)；1段掃選尾礦自流至尾礦濃縮機(jī)，尾礦濃縮時(shí)加絮凝劑，尾礦濃縮機(jī)溢流自流至尾礦沉淀池；尾礦濃縮機(jī)底流經(jīng)泵送至壓濾機(jī)，壓濾機(jī)溢流自流至尾礦沉淀池，壓濾機(jī)的濾餅通過皮帶機(jī)運(yùn)至尾礦臨時(shí)干堆場(chǎng)。粗選精礦進(jìn)行7次精選，各段精選尾礦順序返回上一段精選作業(yè)；各段精選精礦給入下一段精選作業(yè)，7次精選精礦自流到精礦濃縮機(jī)，濃縮機(jī)溢流自流至沉淀池；濃縮機(jī)底流自流至盤式真空過濾機(jī)，過濾機(jī)溢流自流至精礦沉淀池；過濾機(jī)濾餅經(jīng)皮帶機(jī)送入烘干機(jī)，經(jīng)烘干機(jī)脫水后的螢石精礦裝袋入精礦庫(kù)。

3.3 選礦設(shè)計(jì)指標(biāo)

設(shè)計(jì)確定的選礦指標(biāo)依據(jù)選礦試驗(yàn)、國(guó)內(nèi)螢石礦的研究成果和類似選礦廠生產(chǎn)實(shí)踐，同時(shí)結(jié)合市場(chǎng)對(duì)螢石精礦的質(zhì)量要求，選礦指標(biāo)見表6。

表6 選礦設(shè)計(jì)指標(biāo)

4 結(jié) 論

(1)平泉縣前山螢石礦礦區(qū)礦石組成簡(jiǎn)單，礦石有用礦物為螢石，脈石礦物有石英、方解石、絹云母、長(zhǎng)石、黑云母、角閃石、輝石等。

(2)通過對(duì)選礦試驗(yàn)研究，最終確定選礦工藝流程為3段1閉路破碎，1段閉路磨礦、浮選為1粗1掃7精，精礦濃縮過濾，尾礦濃縮壓濾干堆。

(3)設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為采選礦石量30萬(wàn)t/a，年產(chǎn)螢石精礦7.42萬(wàn)t，螢石品位為97.24%，螢石回收率為81.57%。

[1] 盧冀偉，王乃玲，印萬(wàn)忠，等.我國(guó)螢石礦選礦進(jìn)展與展望[C]∥中國(guó)采選技術(shù)十年回顧與展望.北京：冶金工業(yè)出版社，2012：238-243.

[2] 周文波.難選螢石礦礦石浮選工藝研究[J].成都礦產(chǎn)綜合利用，2004(3)：25-28.

[3] 劉振軍，肖芫華，劉志芳，等.一種高碳酸鈣低品位螢石礦選礦方法研究[J].廣州化工，2013，41(16)：118-119.

[4] 《選礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).選礦設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1988.

[5] 河北聯(lián)合大學(xué).承德平泉地區(qū)螢石礦選礦試驗(yàn)報(bào)告[R].承德：平泉縣前山螢石礦業(yè)有限公司，2013．

2015-01-12)

易小祥(1982—)，男，工程師，碩士，066001 河北省秦皇島市海港區(qū)迎賓路57號(hào)。