重晶石-螢石型螢石礦綜合利用試驗研究

李名鳳,高惠民,史文濤,喻福濤

(武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070)

螢石是一種戰略型礦物，用途非常廣泛，在國家經濟建設中起著非常重要的作用。我國螢石礦儲量豐富，螢石儲量占世界總儲量的1/3.其中大多數屬于伴生礦，常與石英、方解石、重晶石以及硫化礦等伴生[1]。重晶石-螢石型螢石礦是我國螢石礦的主要類型之一，由于螢石與重晶石密度差異不大，可浮性相近，分離難度大[2]。因此，實現螢石與重晶石的有效分離，對提高資源利用率具有重要的經濟效益和良好的社會效益。

1 試樣性質

試樣為湖南某螢石礦原礦浮選去除石英的精礦，試樣的化學組成分析結果見表1。

表1 試樣化學組成分析結果

由表1可知，試樣的主要礦物為螢石、重晶石，螢石品位為54.04%，重晶石品位為42.42%，兩者相加大于96%，綜合利用具有良好的經濟效益。

2 試驗設備與試劑

2.1 試驗儀器、設備

三輥四筒棒磨機，XMB-70型，湖北省探礦機械廠；單槽浮選機，PK/FD型，武漢洛克粉磨設備制造有限公司。

2.2 試劑

水玻璃，CP，上海化學試劑總廠；硫酸鋁，CP，金山縣興塔化工廠；油酸鈉，AR，上海申江化工廠；YZ-4，工業級，市購。

3 選礦試驗

螢石和重晶石的可浮性相近，不同的抑制劑條件可實現抑制螢石浮選重晶石或抑制重晶石浮選螢石，所以選擇合適的抑制劑是實現螢石與重晶石分離的關鍵[1]，為保證螢石精礦高品質，試驗采用抑制重晶石及其他脈石礦物優先浮出螢石的方案；由于試樣中還有1.06%的SiO2，因此試驗中添加適量的水玻璃抑制SiO2，同時又不對螢石產生較大的抑制，另外添加硫酸鋁減少水玻璃對螢石的抑制，同時對重晶石起抑制作用[3]；栲膠是一種常用的重晶石抑制劑，其中YZ-4抑制效果較理想，因此試驗以YZ-4為重晶石抑制劑；螢石浮選常用陰離子類捕收劑，尤以脂肪酸類捕收劑為主[4]，油酸鈉是一種常用的脂肪酸類捕收劑，捕收性強，試驗選用油酸鈉作為捕收劑。

3.1 粗選條件試驗

3.1.1 入選細度的確定

由于試樣為湖南某螢石礦原礦浮選去除石英的精礦，已經經過磨礦，礦石細度較細，為-0.074mm占88.55%，經顯微鏡觀察螢石與重晶石以較好解離，為防止過磨，試驗中不再磨礦。

3.1.2 粗選pH值試驗

螢石浮選一般采用硫酸與碳酸鈉作為pH調整劑，碳酸鈉不僅可以調整pH值，同時又是硬水軟化劑，而且還可以分散礦泥[5]；而加入硫酸后，酸性水玻璃能起到較好的調整礦漿、抑制脈石的作用，并且弱酸性條件下精尾礦易脫水過濾，回水易處理[6]。因此試驗確定用碳酸鈉和硫酸溶液來調節礦漿pH值。確定試驗條件為：入選細度為-0.074mm占88.55%、水玻璃用量200g/t、硫酸鋁用量400g/t、YZ-4用量400g/t、油酸鈉用量200g/t，變量pH值為5、6、7、8、9，試驗結果圖1。

圖1 粗選pH值對粗選結果的影響

由圖1可知，當pH值升高時，精礦品位先降低后升高，回收率先升高后降低。當pH值從5升高到7時，精礦品位從82.84%下降到73.15%，精礦回收率從89.94%增加到95.82%；當pH繼續增加到9時，精礦品位升高了2.77%，但回收率下降了4.87%。綜合考慮pH值對精礦品位與回收率的影響，確定粗選pH值為7。

3.1.3 粗選水玻璃用量試驗

確定入選細度-0.074mm占88.55%，pH值=7，硫酸鋁用量400g/t，YZ-4用量400g/t，油酸鈉用量200g/t，變化水玻璃用量為0g/t、200g/t、400g/t、600g/t，試驗結果見圖2。

圖2 水玻璃用量對粗選結果的影響

由圖2可知，隨著水玻璃用量增加，精礦品位先降低后升高，精礦回收率先降低后升高。當水玻璃用量為200g/t時，精礦品位、回收率都較高，當水玻璃用量超過200g/t時，水玻璃對螢石的抑制作用顯著，螢石品位與回收率均下降。所以綜合考慮確定粗選水玻璃用量為200g/t。

3.1.4 粗選硫酸鋁用量試驗

確定入選細度-0.074mm占88.55%，pH=7，水玻璃用量200g/t，YZ-4用量400g/t，油酸鈉用量200g/t，變化硫酸鋁用量為200g/t、400g/t、600g/t、800g/t，試驗結果見圖3。

圖3 硫酸鋁用量對粗選結果的影響

由圖3可知，隨著硫酸鋁用量增加，精礦品位先降低后升高，精礦回收率先升高后降低。當硫酸鋁用量從200g/t增加到400g/t時，精礦品位從65.27%增加到73.15%，精礦回收率從95.16%增加到95.82%；繼續增加硫酸鋁用量，精礦CaF2品位上升到83.82%，但回收率下降到70.53%，下降明顯，這可能是由于硫酸鋁用量增大后，硫酸鋁在抑制重晶石的同時也抑制了螢石[3]。因此綜合考慮確定硫酸鋁用量為400g/t。

3.1.5 粗選YZ-4用量試驗

確定入選細度-0.074mm占88.55%，pH值=7，水玻璃用量200g/t，硫酸鋁用量400g/t，油酸鈉用量200g/t，改變YZ-4用量為200g/t、400g/t、600g/t、800g/t、1000g/t、1200g/t，試驗結果見圖4。

圖4 YZ-4用量對粗選結果的影響

由圖4可知，隨著YZ-4用量從200g/t增加到1200g/t時，精礦品位從60.20%升高到79.65%，精礦回收率從87.02%下降到52.01%，綜合考慮確定YZ-4用量為600g/t。

3.1.6 粗選油酸鈉用量試驗

確定入選細度-0.074mm占88.55%，pH=7，水玻璃用量200g/t，硫酸鋁用量400g/t，YZ-4 用量600g/t，改變油酸鈉用量為100g/t、200g/t、300g/t、400g/t，試驗結果見圖5。

圖5 油酸鈉用量對粗選結果的影響

由圖5可知，隨著油酸鈉用量增加，精礦品位逐漸下降，精礦回收率先升高后基本保持不變。當油酸鈉用量從100g/t增加到200g/t時，精礦品位從78.88%下降到73.15%；精礦回收率從62.24%增加到95.82%；繼續增加油酸鈉用量，精礦品位下降明顯，精礦回收率變化不大。綜合考慮確定最佳油酸鈉用量為200g/t。

3.2 精選Ⅰ條件試驗

經過粗選之后，粗選精礦中的SiO2進一步降低，經化驗SiO2品位小于0.5%，達到要求，精選Ⅰ不需要添加水玻璃，硫酸鋁的用量隨之降低，確定為100g/t，改變YZ-4用量進行試驗，試驗結果見表2。

表2 精選Ⅰ條件試驗結果

由表2可知，隨著YZ-4用量的增加，精礦品位逐漸升高，精礦回收率逐漸降低。當YZ-4用量從200g/t增加到400g/t時，精礦品位從80.34%升高到88.67%，回收率從88.81%下降到84.54%；繼續增加YZ-4用量，精礦品位升高不明顯，而精礦回收率仍然明顯下降，因此綜合考慮確定精選ⅠYZ-4用量為400g/t。

3.3 開路試驗

在粗選試驗和精選Ⅰ試驗的基礎上進行開路試驗，精選Ⅰ試驗之后精礦品位已經較高，而硫酸鋁對螢石也有一定的抑制作用[3]，繼續添加會導致其對螢石的抑制作用顯著，故精選Ⅰ試驗之后不加硫酸鋁，只添加適量的YZ-4；粗選尾礦品位仍較高，約為11%，需加一次掃選進一步回收螢石；為了獲得高品質的螢石精礦，一般需要進行5～7次精選，由于試樣螢石品位較高，確定試驗進行5次精選，試驗結果見表3。

表3 開路試驗結果

由表3可知，試樣經過一次粗選、五次精選得到品位為98.71%，回收率為50.48%的螢石精礦與品位只有4.71%的尾礦，分選效果理想。精礦回收率較低，需要通過閉路試驗進一步提高回收率。

3.4 閉路試驗

依據開路試驗確定的條件進行閉路試驗，中礦返回方式為循序返回，中礦1與掃精合并返回，試驗結果見表4。

表4 閉路試驗結果

由表4可知，閉路試驗獲得品位為97.35%、回收率為96.15%的螢石精礦與品位為4.76%的尾礦。

螢石精礦品位大于97%，達到了二級螢石精礦的要求，尾礦品位只有4.76，可以進一步浮選重晶石。

4 結論

1)螢石與重晶石可浮性相近，選擇合適的抑制劑是實現二者分離的關鍵。為保證螢石精礦品質，試驗確定水玻璃作為SiO2抑制劑，硫酸鋁、YZ-4作為重晶石抑制劑優先浮選螢石。

2)粗選條件試驗確定最佳pH值為7，抑制劑水玻璃，硫酸鋁、YZ-4的最佳用量分別為200g/t、400g/t、800g/t，捕收劑油酸鈉最佳用量為200g/t；精選Ⅰ條件試驗確定YZ-4最佳用量為400g/t。

3)開路試驗螢石精礦品位為98.71%，尾礦中CaF2品位僅4.71%，但回收率較低，需要通過閉路試驗提高螢石的回收率；閉路試驗中礦采用循序返回的方式返回，最終可以得到品位為97.35%，回收率為96.15%的螢石精礦以及CaF2含量僅為4.76%的尾礦，尾礦可以進一步浮選重晶石。

[1] 董風芝,任京成,劉心中,等.螢石的浮選及其與重晶石分離研究[J].非金屬礦,2001,24(3):36-37.

[2] 劉志紅,常浩,謝春妹,等.螢石與重晶石浮選分離試驗研究[J].化工礦物與加工,2009(9):12-13,22.

[3] 富爾斯特瑙M.C.浮選(紀念A.M.高登文集):上卷[M]．胡力行,呂永信等,譯.北京:冶金工業出版社,1981.

[4] 胡兆揚.非金屬礦工業手冊[M].北京：冶金工藝出版社,1992.

[5] 謝春妹,劉志紅,常浩,等.貴州某螢石礦浮選試驗研究[J].金屬礦山,2009(1):89-91.

[6] 宋翔宇，趙新昌,等.某地螢石礦浮選工藝及機理研究[J].礦冶工程,2004(6)：28-31.