王曉慧，馬忠鑫，王 麗，梁友偉，竇增文

(1.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041；2.金川集團股份有限公司選礦廠，甘肅 金昌 737100)

0 引言

石膏是一種用途廣泛的工業(yè)材料和建筑材料，目前國內(nèi)每年的石膏消費量達到3 000萬t，居世界第一，并且均來源于優(yōu)質(zhì)天然石膏礦產(chǎn)資源。這些石膏通常以原礦形式進入國內(nèi)外市場，或者以初級產(chǎn)品形式進入應用市場，主要用作水泥緩凝劑[1-4]。

石膏的選礦方法有多種，主要有光電選礦法[5]、重選法、洗礦脫泥選礦法和浮選法等[6]。楊新春[7]采用重介質(zhì)選礦法分選石膏，取得了較好的分選指標；朱鵬程等[8]采用浮選方法對石膏捕收劑、石膏與其他礦物的分離以及石膏的浮選特性等進行了研究。目前，針對石膏的浮選研究主要采用脂肪酸類陰離子捕收劑或陽離子捕收劑捕收石膏，并結合化學方法去除石膏精礦中的雜質(zhì)。對不同類型石膏礦石的浮選采用的工藝有正浮選或反浮選。

本文針對甘肅某大型石膏礦，以碳酸鈉作為礦漿pH調(diào)整劑、水楊酸鈉作為脈石礦物抑制劑、油酸鈉作為石膏礦物捕收劑，采用“1段開路浮選-浮選精礦酸洗”的工藝流程進行了浮選條件試驗。

1 原礦性質(zhì)

礦石的化學組成及礦物組成分別見表1和表2。由表1、表2可知，石膏礦石的主要成分為CaO和SO3，主要有用礦物為石膏和燒石膏，主要脈石礦物為石英、白云石和黏土。

表1 原礦化學多元素分析結果 單位：%

表2 原礦X射線衍射分析結果

2 試驗方法

稱取原礦樣500 g置于棒磨機內(nèi)磨礦，并將磨好的原礦樣置于1.5 L浮選槽中，加水至刻度，調(diào)漿1 min，加入碳酸鈉調(diào)整礦漿pH，攪拌3 min后加入脈石礦物抑制劑水楊酸鈉，再攪拌3 min，加入捕收劑油酸鈉進行條件試驗。

3 結果分析

3.1 磨礦細度試驗

試驗條件：碳酸鈉用量為3 500 g/t，水楊酸鈉用量為400 g/t，油酸鈉用量為400 g/t。試驗結果見表3。

表3 磨礦細度試驗結果 單位：%

由表3可知：隨著磨礦細度的增加，精礦產(chǎn)率不斷減小，精礦中CaSO4回收率先升高后降低；當磨礦細度為-0.074 mm質(zhì)量分數(shù)占60%時，精礦CaSO4品位為70.54%，CaSO4回收率可達84.25%；隨著磨礦細度的進一步增加，礦漿泥化加劇，導致浮選藥劑消耗過大，對CaSO4浮選不利。綜合考慮，確定磨礦細度為-0.074 mm質(zhì)量分數(shù)占60%。

3.2 碳酸鈉用量試驗

試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm質(zhì)量分數(shù)占60%，水楊酸鈉用量為400 g/t，油酸鈉用量為400 g/t。試驗結果見圖1。

圖1 碳酸鈉用量試驗結果

由圖1可知：未添加碳酸鈉時，精礦中CaSO4品位為69.82%、CaSO4回收率僅為47.36%；已有研究表明，在陰離子捕收劑浮選體系中，當?shù)V漿pH為7.5～10.0時，石膏可以有效上浮，因而，添加碳酸鈉后精礦CaSO4品位先升高后降低、CaSO4回收率逐漸增加。綜合考慮，確定碳酸鈉用量為3 500 g/t。

3.3 水楊酸鈉用量試驗

試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm質(zhì)量分數(shù)占60%，碳酸鈉用量為3 500 g/t，油酸鈉用量為400 g/t。試驗結果見圖2。

由圖2可知，添加水楊酸鈉后，精礦CaSO4品位逐漸降低、CaSO4回收率不斷增加。綜合考慮，確定水楊酸鈉用量為400 g/t。

圖2 水楊酸鈉用量試驗結果

3.4 油酸鈉用量試驗

試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm質(zhì)量分數(shù)占60%，碳酸鈉用量為3 500 g/t，水楊酸鈉用量為400 g/t。試驗結果見圖3。

圖3 油酸鈉用量試驗結果

由圖3可知，隨著油酸鈉用量的增加，精礦CaSO4品位呈下降趨勢，而CaSO4回收率則逐漸增加。綜合考慮，確定油酸鈉用量為400 g/t。

3.5 全流程試驗

浮選所得石膏精礦夾帶了部分白云石及少量鐵雜質(zhì)，因此在條件試驗的基礎上進行了攪拌酸洗的除雜試驗。試驗流程見圖4，試驗結果見表4和表5。

表5 酸浸試驗結果 單位：%

圖4 全流程試驗流程

表4 浮選試驗結果 單位：%

由表4可知，在磨礦細度為-0.074 mm質(zhì)量分數(shù)占60%的條件下，采用“1段開路浮選—浮選精礦酸洗”的流程，獲得了CaSO4品位為71.27%、CaSO4回收率達83.57%的石膏精礦指標，實現(xiàn)了該石膏礦石的有效除雜，明顯提高了石膏品級。

由表5可知，浮選所得的石膏精礦在pH=1的酸性水溶液中進一步攪拌除雜后，CaSO4品位提高至75.16%，獲得了高純石膏產(chǎn)品(理論上純石膏CaSO4質(zhì)量分數(shù)為 79.1%，結晶水質(zhì)量分數(shù)為 20.9%)，且酸浸濃硫酸用量較少。技術經(jīng)濟概算結果表明，酸浸藥劑成本僅為1.25元/t。

4 結論

a.甘肅某大型石膏礦CaO質(zhì)量分數(shù)為29.83%、SO3質(zhì)量分數(shù)為38.59%，有用礦物主要以石膏及燒石膏的形式存在，脈石礦物主要為石英、白云石及黏土。

b.針對該礦采用“1段開路浮選—浮選精礦酸洗”流程，獲得了CaSO4品位為75.16%、CaSO4回收率為83.57%的石膏精礦指標。

c.試驗確定的工藝流程及藥劑制度合理，試驗指標良好，實際可操作性強，可以為回收該資源中的石膏礦物提供可靠的技術依據(jù)。