黃 健 彭 偉 李武斌 王振杰 劉安榮

(1.貴州省新材料研究開發(fā)基地,貴州 貴陽 550016;2.戰(zhàn)略含鈣礦物資源清潔高效利用湖南省重點實驗室,湖南 長沙 410083;3.貴州省冶金化工研究所,貴州 貴陽 550016;4.貴州省輕工業(yè)科學(xué)研究所,貴州 貴陽 550016)

螢石是重要的非金屬戰(zhàn)略資源,主要用于冶金、化工、國防建設(shè)等領(lǐng)域。我國螢石礦資源較為豐富,現(xiàn)已探明的螢石儲量約為2.6億t[1-3]。隨著螢石礦的長期開發(fā)利用,優(yōu)質(zhì)螢石礦逐漸枯竭,對低品位螢石進行選礦研究迫在眉睫。

低品位螢石的選礦方法主要為浮選法,而針對浮選法研究最多的則為浮選藥劑。目前,螢石浮選最常用的捕收劑是脂肪酸類油酸,其價格低廉、捕收性能好,長期被應(yīng)用于螢石的浮選,但油酸的水溶性較差,在低溫環(huán)境下分散性極差,導(dǎo)致在低溫環(huán)境下的捕收能力降低。為解決這一問題,研究人員進行了組合捕收劑和新型捕收劑方面的研究[4-9]?？挡┪牡萚10]將油酸鈉和石油磺酸鈉按一定比例配制成組合捕收劑,以增強螢石捕收劑的捕收效果,獲得了螢石精礦CaF2品位97.32%、回收率78.08%的浮選指標(biāo);張凌燕等[11]利用新型低溫改性捕收劑浮選螢石,低溫條件下可獲得CaF2品位為98.34%的螢石浮選精礦。大量研究表明[12-13],利用不同捕收劑之間的協(xié)同作用和改性處理后的新型捕收劑對螢石浮選具有顯著效果。

本研究將石油磺酸鈉和油酸鈉先按一定比例配制后再進行改性處理得到新型捕收劑LY13,并將其應(yīng)用于貴州某石英型低品位螢石礦的浮選,重點考察磨礦細(xì)度、捕收劑種類及用量、調(diào)整劑用量及抑制劑用量對浮選效果的影響。研究結(jié)果可為此類螢石的有效利用提供可靠依據(jù)。

1 試驗材料及方法

1.1 原礦性質(zhì)

本試驗所用螢石礦取自貴州某螢石礦廠,經(jīng)工藝礦物學(xué)分析,主要有用礦物為螢石,其CaF2含量為27.36%,品位較低,脈石礦物主要為石英、長石、云母、方解石等,屬于石英型低品位螢石礦。有用礦物螢石主要呈長條狀或塊狀分布,粒度大于0.3 mm,少部分則與石英、云母、黃鐵礦伴生或被脈石礦物包裹。表1為原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Results of chemical multi-element analysis for the raw ores %

1.2 試驗設(shè)備及藥劑

試驗設(shè)備:XFD型單槽浮選機(1.5、0.75、0.5 L);電子天平(型號MTB500);濕式棒磨機(型號XMB-φ200×240X);盤式真空過濾機(型號DL-5C);數(shù)顯恒溫鼓風(fēng)干燥箱(型號DHG-101-2A)。

試驗藥劑:碳酸鈉(Na2CO3),分析純;水玻璃(Na2SiO3),工業(yè)級;捕收劑為油酸鈉、石油磺酸鈉、LY13,其中LY13為筆者所在課題組自主研制的新型螢石礦捕收劑,由烷基磺酸鹽及油酸改性配制而成,具有選擇性好、捕收能力強等優(yōu)點。

1.3 試驗方法

圖1 粗選試驗流程Fig.1 Flow chart of roughing test

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 磨礦細(xì)度試驗

螢石礦硬度較小,屬于易磨礦物,磨礦時間過長容易產(chǎn)生過磨現(xiàn)象影響浮選指標(biāo)。為獲得理想的浮選效果,適宜的磨礦細(xì)度顯得十分重要。在粗選Na2CO3用量300 g/t、Na2SiO3用量600 g/t、捕收劑油酸鈉用量500 g/t的藥劑制度下,考察磨礦細(xì)度對浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度試驗結(jié)果Fig.2 Results of grinding fineness test

由圖2可知:提高磨礦細(xì)度,螢石粗精礦中CaF2品位逐漸升高,而CaF2回收率逐漸降低。綜合考慮,確定浮選磨礦細(xì)度為-0.074 mm占83.21%,此時粗精礦CaF2品位56.34%、CaF2回收率79.81%。

2.2 捕收劑種類試驗

為得到適合該螢石礦的浮選捕收劑,選擇油酸鈉、LY13、石油磺酸鈉3種捕收劑進行對比試驗[14-15]。試驗所用Na2CO3用量為300 g/t,Na2SiO3用量為600 g/t,油酸鈉、石油磺酸鈉、LY13用量均為500 g/t,試驗結(jié)果見圖3。

圖3 捕收劑種類試驗結(jié)果Fig.3 Results of collector type test

由圖3可知:在相同的試驗條件下,石油磺酸鈉、LY13、油酸鈉為捕收劑,獲得的螢石精礦CaF2品位分別為63.28%、62.65%、56.35%,CaF2回收率分別為75.74%、78.35%、79.29%。綜合比較3種藥劑,選用新型捕收劑LY13浮選螢石時,其回收率比油酸鈉低0.94個百分點,但品位比油酸鈉高6.30個百分點,而對比石油磺酸鈉,其品位比石油磺酸鈉低0.63個百分點,但回收率比石油磺酸鈉高2.61個百分點。綜合考慮,確定選用新型捕收劑LY13為該螢石礦浮選的捕收劑。

2.3 LY13用量試驗

為確定新型捕收劑LY13的適宜用量,在Na2CO3用量為300 g/t、Na2SiO3用量為600 g/t的條件下,考察LY13用量對浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖4。

圖4 LY13用量試驗結(jié)果Fig.4 Results of LY13 dosage test

由圖4可知:隨著捕收劑LY13用量的增加,粗精礦CaF2品位逐漸降低,CaF2回收率先大幅增加后趨于穩(wěn)定。當(dāng)LY13用量大于600 g/t時,CaF2回收率增長較慢,CaF2品位下降較快。因此,確定捕收劑LY13用量為600 g/t,此時粗精礦CaF2品位59.58%、CaF2回收率81.67%。

2.4 Na2CO3用量試驗

在螢石浮選過程中,常采用Na2CO3作為礦漿調(diào)整劑。在Na2SiO3用量為600 g/t,捕收劑LY13用量為600 g/t的條件下,考察Na2CO3用量對浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖5。

圖5 Na2CO3用量試驗結(jié)果Fig.5 Test results of sodium carbonate dosage

由圖5可知:隨著Na2CO3用量的增加,粗精礦CaF2品位逐漸升高,而CaF2回收率則逐漸降低。當(dāng)Na2CO3用量為100～300 g/t時,CaF2回收率降低幅度相對較低,當(dāng)Na2CO3用量大于300 g/t時,CaF2回收率大幅降低。綜合考慮,確定Na2CO3用量為300 g/t,此時粗精礦CaF2品位56.73%、CaF2回收率79.89%。

髖膝關(guān)節(jié)置換是迄今為止最成功的外科手術(shù)之一［1，2］，而隨著關(guān)節(jié)置換數(shù)量的劇增，作為其術(shù)后常見并發(fā)癥之一的假體周圍感染（periprosthetic joint in?fection,PJI）也引起了人們的持續(xù)關(guān)注。PJI發(fā)生率約0.5%～2%，但卻是關(guān)節(jié)置換術(shù)后災(zāi)難性并發(fā)癥。因PJI而行髖關(guān)節(jié)翻修的比例為14.8%，而在膝關(guān)節(jié)更高達 25.2%［1，3，4］。PJI的發(fā)生往往意味著關(guān)節(jié)置換術(shù)的失敗，嚴(yán)重影響患者日常生活及身心健康，加重個人和社會負(fù)擔(dān)，是患者、醫(yī)生及社會需共同面對的關(guān)節(jié)置換難題之一。

2.5 Na2SiO3用量試驗

水玻璃能有效地抑制脈石礦物中的石英、硅酸鹽和鋁硅酸鹽,價格便宜。在Na2CO3用量為300 g/t、捕收劑LY13用量為600 g/t的條件下,考察Na2SiO3用量對浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖6。

圖6 Na2SiO3用量試驗結(jié)果Fig.6 Results of Na2SiO3 dosage test

由圖6可知:隨著Na2SiO3的用量增加,粗精礦CaF2品位和回收率先升高后降低。當(dāng)Na2SiO3用量從100 g/t加到600 g/t時,粗精礦CaF2品位和回收率先緩慢升高后急劇升高,在600 g/t時均達到最大值。此時,粗精礦CaF2品位和回收率分別為60.83%、81.67%。綜合考慮,確定水玻璃用量為600 g/t。

2.6 開路試驗

通過上述條件試驗獲得的最優(yōu)工藝條件,采用“1粗6精”流程進行開路試驗,試驗流程及藥劑制度見圖7,試驗結(jié)果見表2。

圖7 開路試驗流程Fig.7 Flow chart of open-circuit test

表2 開路試驗結(jié)果Table 2 Results of open-circuit test %

由表2可知:經(jīng)過“1粗6精”開路試驗,可獲得螢石精礦CaF2品位95.37%、CaF2回收率63.30%;尾礦中CaF2品位為10.82%,損失量為26.15%。因此,考慮閉路試驗時對尾礦增加1次掃選處理。

2.7 閉路試驗

在條件試驗和開路試驗的基礎(chǔ)上進行“1粗6精1掃”閉路試驗,試驗流程及藥劑制度見圖8,試驗結(jié)果見表3。

表3 閉路試驗結(jié)果Table 3 Results of closed-circuit test %

圖8 閉路試驗流程Fig.8 Flow chart of closed-circuit test

由表3可知:該石英型低品位螢石礦,原礦CaF2品位27.34%,經(jīng)過“1粗6精1掃”閉路流程浮選,獲得了CaF2品位98.46%、CaF2回收率80.75%的螢石精礦,指標(biāo)良好。

3 結(jié) 論

(1)貴州某螢石礦為石英型低品位螢石礦,CaF2品位為27.36%,脈石礦物主要為石英、云母、長石等。

(2)通過條件試驗獲得該石英型低品位螢石礦最適宜浮選藥劑制度為:Na2CO3用量300 g/t,抑制劑水玻璃用量600 g/t,新型捕收劑LY13用量600 g/t,選用新型捕收劑LY13浮選螢石時,其粗精礦CaF2品位比油酸鈉高6.30個百分點,粗精礦CaF2回收率比石油磺酸鈉高2.61個百分點。

(3)在適宜的藥劑制度條件下進行全流程閉路試驗,經(jīng)過“1粗6精1掃”閉路流程,獲得了CaF2品位98.46%、CaF2回收率80.75%的螢石精礦,較好地實現(xiàn)了螢石的回收。