王維維 李二斗 侯少春 郭春雷 金海龍

(1.白云鄂博稀土資源研究與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.包頭稀土研究院；3.中國(guó)北方稀土(集團(tuán))高科技股份有限公司)

螢石作為一種戰(zhàn)略資源，廣泛用于建材、機(jī)械電子、水泥、陶瓷、金屬冶煉等領(lǐng)域，是工業(yè)中氟的主要來源[1-3]。蒙古國(guó)某螢石礦CaF2品位55.98%，嵌布粒度較細(xì)，脈石礦物主要是石英和長(zhǎng)石，屬于石英型螢石礦。為回收利用其中的螢石，進(jìn)行選礦試驗(yàn)。

1 礦石性質(zhì)

蒙古國(guó)某石英型螢石礦礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，礦物組成見表2，掃描電鏡分析結(jié)果見圖1。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 礦石礦物組成分析結(jié)果%

圖1 礦石掃描電鏡分析結(jié)果

從表1、表2可以看出，礦石CaF2品位55.98%，SiO2和Al2O3是主要雜質(zhì)，含量分別為29.38%、3.45%，P、S含量很低，分別為0.005%、0.021%；礦石礦物組成較為簡(jiǎn)單，主要有用礦物為螢石，脈石礦物以石英和透長(zhǎng)石為主，含量分別為26.78%、18.22%。因此，如何實(shí)現(xiàn)螢石與石英、長(zhǎng)石的有效分離是獲得高品質(zhì)螢石精礦的關(guān)鍵。

由圖1可以看出，礦石主要有用礦物螢石嵌布粒度較細(xì)，常包裹夾雜于細(xì)粒石英等礦物中，多呈碎裂狀與石英等連生；另外，部分細(xì)粒螢石被長(zhǎng)石包裹，需細(xì)磨才能有效單體解離。

2 試驗(yàn)藥劑及設(shè)備

主要試驗(yàn)藥劑為分析純碳酸鈉、水玻璃(濃度50%)和油酸鈉。主要設(shè)備：100 mm×60 mm顎式破碎機(jī)、GLGY-φ800 mm×250 mm輥式破碎篩分機(jī)、XMQ-67型φ240 mm×90 mm球磨機(jī)、XFD-63型浮選機(jī)(容積0.75，1.5 L)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

原礦經(jīng)過破碎機(jī)破碎、篩分至-2 mm后，通過混勻、縮分等制取代表性的礦樣。對(duì)于以石英為主、碳酸鹽類礦物含量較少的硅酸鹽類螢石礦，一般使用油酸鈉作捕收劑、碳酸鈉作調(diào)整劑、水玻璃作為抑制劑進(jìn)行浮選，可實(shí)現(xiàn)螢石與脈石的分離，獲得優(yōu)質(zhì)酸級(jí)螢石精礦[4-5]。試驗(yàn)流程見圖2。

圖2 粗選條件試驗(yàn)流程

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在調(diào)整劑碳酸鈉用量600 g/t、抑制劑水玻璃用量1 200 g/t、捕收劑油酸鈉用量800 g/t、礦漿溫度36 ℃的條件下，按圖2流程進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，結(jié)果見圖3。

圖3表明，隨著磨礦細(xì)度的增大，粗精礦螢石回收率增加，品位下降；當(dāng)磨礦細(xì)度-74 μm 含量超過89.4%時(shí)，再增大磨礦細(xì)度，粗精礦螢石回收率和品位都降低。原因是磨礦時(shí)間過長(zhǎng)，礦石出現(xiàn)泥化，導(dǎo)致粗精礦螢石回收率降低。綜合考慮螢石浮選指標(biāo)，確定粗選適宜的磨礦細(xì)度為-74 μm 89.4%。

圖3 磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響

3.2 碳酸鈉用量試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度-74 μm 89.4%、水玻璃用量1 200 g/t、油酸鈉用量800 g/t、礦漿溫度36 ℃，按圖2流程進(jìn)行碳酸鈉用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。

圖4 碳酸鈉用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

由圖4可以看出，隨著碳酸鈉用量的增加，粗精礦螢石品位和回收率均呈先增加后減小趨勢(shì)。說明使用碳酸鈉有利于分散礦泥、調(diào)節(jié)礦漿pH，從而改善浮選環(huán)境。碳酸鈉用量超過600 g/t時(shí)，粗精礦螢石品位和回收率都開始降低，主要原因是礦漿pH過高，對(duì)螢石回收不利。綜合考慮螢石浮選指標(biāo)，確定粗選適宜的碳酸鈉用量為600 g/t。

3.3 水玻璃用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-74 μm 89.4%、碳酸鈉用量600 g/t、油酸鈉用量800 g/t、礦漿溫度36 ℃的條件下，按圖2流程進(jìn)行水玻璃用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖5。

圖5表明，隨著水玻璃用量的增加，粗精礦螢石品位呈先慢后快的趨勢(shì)上升，回收率呈先慢后快的趨勢(shì)下降。水玻璃用量超過1 500 g/t時(shí)，對(duì)螢石的抑制作用強(qiáng)烈，粗精礦螢石回收率明顯下降[6]。因此，確定粗選適宜的水玻璃用量為1 500 g/t。

3.4 油酸鈉用量試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度-74 μm 89.4%、碳酸鈉用量600 g/t、水玻璃用量1 500 g/t、礦漿溫度36 ℃，按圖2流程進(jìn)行油酸鈉用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖6。

圖5 水玻璃用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

圖6 油酸鈉用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

圖6表明，隨著油酸鈉用量的增加，粗精礦螢石品位和回收率都逐漸增加；當(dāng)油酸鈉用量超過800 g/t時(shí)，螢石品位開始下降；超過1 000 g/t時(shí)，螢石回收率基本不再變化。主要原因是油酸鈉過量，部分脈石礦物也被富集到精礦中，螢石品位下降?？紤]到粗選應(yīng)盡可能回收螢石，因此確定粗選適宜的捕收劑用量為1 000 g/t。

3.5 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行1粗6精1掃、中礦順序返回閉路浮選試驗(yàn)，流程見圖7，結(jié)果見表3。

表3 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

表3表明，原礦經(jīng)閉路流程選別，可獲得螢石精礦CaF2品位98.73%、回收率為80.05%的良好指標(biāo)。

對(duì)螢石精礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表4。

表4 螢石精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表4表明，螢石精礦SiO2含量0.84%，P、S含量均小于0.05%，CaCO3含量0.042%，達(dá)到優(yōu)質(zhì)螢

圖7 閉路浮選試驗(yàn)流程

石精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

(1)蒙古國(guó)某石英型螢石礦CaF2品位55.98%，有用礦物螢石占55.96%，脈石礦物主要是石英和長(zhǎng)石。螢石嵌布粒度較細(xì)，多呈碎裂狀與石英等脈石連生，部分細(xì)粒螢石被長(zhǎng)石包裹，需細(xì)磨才能單體解離。

(2)在磨礦細(xì)度-74 μm 89.4%、調(diào)整劑碳酸鈉用量600 g/t、抑制劑水玻璃用量1 500 g/t、捕收劑油酸鈉用量1 000 g/t、礦漿溫度36 ℃的條件下，1粗6精1掃、中礦順序返回閉路浮選試驗(yàn)可獲得CaF2品位98.73%、回收率80.05%的螢石精礦，SiO2含量0.84%、CaCO3含量0.042%，P和S含量均小于0.05%，達(dá)到優(yōu)質(zhì)螢石精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。