石墨浮選抑制劑研究

李慧美

中藍連海設計研究院， 江蘇連云港 222004

1 本研究的目的

石墨是自然界中最易浮選的礦物，因此，用傳統的廉價的浮選藥劑：煤油、2#油作捕收劑和起泡劑，就可達到與脈石礦物分離的目的，比用化學處理法選取石墨簡單、方便。然而，由于石墨產品使用的特殊性，往往要求大鱗片、高品位的石墨。因此，在浮選過程中必須選擇恰當的選礦工藝流程和適當的抑制劑及最佳用量，以期達到保護大鱗片，獲得高品位精礦的目的。

2 鱗片石墨的選礦工藝流程

由于石墨礦石的硬度一般為中硬或中硬偏軟，破碎流程都比較簡單，常采用三段開路、兩段開路或一段破碎流程。以加工風化礦為主的中小型礦山，則不經破碎直接送入球磨。浮選工藝流程一般為多段磨礦、多段選別、中礦順序返回的閉路流程。多段流程有三種形式，即精礦再磨，中礦再磨和尾礦再磨流程。鱗片石墨多采用精礦再磨流程，有些礦山也曾經嘗試輔以中礦流程，但效果不明顯。個別小礦也有采用開路或半開路浮選流程，但丟棄尾礦點太多，選礦回收率很低，一般只有40%～50%。

3 試驗結果及分析

3.1 原礦品位的測定

取3 份原礦樣，分別磨碎到一定程度后均勻稱取0.5000g，化驗品位，取平均值得原礦品位為12.63%。

3.2 最佳粗磨時間的確定

取六份原礦200g 放入棒磨機中，如上述試驗步驟所述，磨礦時間分別為3min、4.5min、6min、9min、10.5min、12min，然后進行浮選，并依次稱重、過濾、烘干、灼燒、分析。

試驗結果證明隨著磨礦時間的增加，精礦的品位先升高后降低，其回收率也出現相同的規律，其品位先升高后降低是因為精礦充分離解后，由于磨礦時間比較長，出現過磨現象使許多脈石礦物也被破碎到很小程度，和石墨一起被浮選上來，使精礦品位降低。因此，在確保品位一定的條件下，本研究確定回收率最大的時間作為最佳磨礦時間，即粗磨時間為4.5min。

3.3 起泡劑用量的確定

1）試驗過程論述

取六份200g 原礦進行磨礦，磨礦時間為4.5min。根據生產實際經驗，先固定捕收劑的用量380g/t，當礦漿攪拌1min 后，加入捕收劑煤油，然后加入起泡劑2＃油，分別為31.5g/t、63g/t、94.5g/t、126g/t、157.5g/t、189g/t，然后進行刮泡、過濾、烘干、稱重、分析。

2）結果討論與分析

試驗結果證明，在煤油用量不變的條件下，起泡劑增加，精礦的品位及回收率都先增大后減小，在起泡劑增加到94.5g/t 時，回收率達到最大。因此，取94.5g/t 為最佳起泡劑用量。加入起泡劑作用是，有利于防止氣泡的上升速度，改變氣泡的大小和分布狀態，增加氣泡的機械強度。但起泡劑用量不宜很大，因為起泡劑濃度與溶液表面張力及其起泡能力有關。起初，隨著起泡劑濃度的增加，溶液表面張力的降低是顯著的，但起泡能力達到峰值后，再增大起泡劑的濃度，表面張力變化較小，起泡能力反而下降，因此會出現本研究這樣的圖形，由此可見，起泡劑只有達到飽和狀態時，才能取得回收率的最大。所以，本研究取起泡劑的用量為94.5g/t。

3.4 捕收劑用量的確定

1）試驗過程論述

取六份200g 原礦樣進行磨碎，磨礦時間為4.5min，此時，起泡劑用量94.5g/t 已確定為最佳用量，只改變捕收用量，加入的捕收劑用量分別為114g/t、190g/t、266g/t、342g/t、380g/t、456g/t。

2）結果分析與討論

試驗結果通過煤油的用量ε、β 的關系可以看出，隨著煤油的加入量增加，品位基本上是保持不變的，而回收率則是先增大，繼而減小，當煤油的用量為380g/t 時，回收率達到最大，因為隨著捕收劑煤油的加入，其捕收能力增大，當增加到一定程度后，易在表面形成一層油膜，反而降低了其捕收能力。因此，本研究采用煤油的最佳用量為380g/t。

3.5 精選試驗

在粗選試驗完成以后，接下來是精選試驗，以保證產品油較高的品位，提高其經濟價值，根據原礦的性質及現場生產狀況，并結合試驗室模擬操作，本研究采用了一粗二精的開路流程試驗，在該試驗中探索最佳的總再磨時間。

取已準備好的原礦六份，粗磨4.5min，倒入浮選槽后，加入煤油0.076g，2＃油0.0189g，進行浮選。所得的精礦倒入棒磨機再磨，然后再進行浮選，此時加入的煤油和2＃油分別為0.0152g、0.0126g，進行刮泡浮選，將所得的產物再次倒入棒磨機進行磨礦，然后再次進行浮選，此時不加任何藥劑，將所得的浮選產物用真空過濾機過濾，恒溫干燥、稱量、灼燒、分析。本試驗的總再磨時間有：2.5min、4min、5min、7min、9min、11min。

試驗由總再磨時間與ε、β 的關系可以看出，隨著磨礦時間的增加，品位的增加是有限的，當增加到94.06%時，品位反而降低，這是因為磨礦時間久了，出現了過粉碎現象，因此，為保證精礦品位，本試驗采用的最佳總磨時間為9min。

4 抑制劑種類及用量試驗

在浮選過程中，由于與石墨伴生存在的礦物很多，且在浮選時，易同時被浮選上來，從而影響了石墨精礦品位的提高。浮選藥劑與性能的研究，對捕收劑進行的較為系統深入，但對有機抑制劑結構與性能的研究相對來說還是不很充分。復雜礦石的開發利用，要求在浮選過程中彼此性質較接近的礦物分離浮選，這除去使用高選擇性能捕收劑之外，必須研究使用高效抑制劑。而本研究針對石墨浮選過程中石英等脈石礦物的干擾，選擇了四種抑制石英的抑制劑，它們分別是：EDTA、酒石酸、檸檬酸、草酸，四者皆為AR 級抑制劑。

4.1 對EDTA 的研究

EDTA 又稱乙二胺四乙酸，分子量是372，資料研究表明，當其對石英抑制率達90%以上時，其最低濃度為1.3×10-4mol/l,對一升掛槽式浮選機來說，所需的EDTA為250g/t。（見附錄）。

1）試驗過程

取六份200 克原礦進行磨礦，進行粗選，再進行精選，精選時，第一次精選時的加藥順序為EDTA →煤油→2#油，然后進行浮選。重復其試驗過程，加入的EDTA 分別為250g/t、500g/t、1000g/t、2000g/t、3000g/t、4000g/t、5000g/t。

2）試驗結果與分析

回收率（%）250 18.6 9.30 94.68 69.72 500 19.6 9.80 94.84 73.59 1000 19.5 9.75 95.02 73.35 2000 19.8 9.90 94.78 73.51 3000 20.0 10.00 94.68 74.96 4000 19.9 9.95 94.64 74.56 5000 20.0 10.00 94.12 74.52 EDTA 用量（g/t）精礦量（g）產率（%）品位（%）

EDTA 用量分析

分析：由EDTA 用量與品位的關系可知，隨著EDTA 用量的不斷增大，精礦的品位逐漸升高，當達到最大值95.02%時再加入EDTA，品位反而降低。因此，EDTA 的最佳用量為1000g/t。

4.2 對酒石酸的研究

資料研究表明，當酒石酸對石英的抑制達90%以上時，其最低濃度為3.0×10－5mol/l，酒石酸的分子量為150，對于1 升掛槽式浮選機而言，其用量為25g/t。（見附錄）

試驗過程

酒石酸的抑制試驗過程同EDTA 的試驗過程相同，其用量分別為25g/t、50g/t、100g/t、200 g/t、400 g/t、600 g/t、800 g/t。

1）試驗結果與分析

回收率（%）25 19.6 9.80 94.40 73.25 50 19.4 9.70 94.46 72.96 100 19.1 9.50 95.32 72.07 200 19.2 9.60 95.64 72.70 400 18.9 9.45 95.54 71.48 600 19.1 9.50 95.02 71.85 800 18.5 9.25 95.00 70.00酒石酸用量（g/t）精礦量（g）產率（%）品位（%）

酒石酸用量分析

分析：由酒石酸的用量與品位的關系可以看出，隨著酒石酸用量的增大，精礦品位也隨之增大，但當提高到95.64%時，品位又隨酒石酸用量的增大而下降。因此，本試驗選定酒石酸的最佳用量為200g/t。

4.3 對檸檬酸的研究

檸檬酸的分子量為210，資料研究表明，當其對石英的抑制達90%以上時，其最低濃度為4.0×10－5mol/l。對1 升掛槽式浮選機而言，其用量為50g/t。（見附錄）

1）試驗過程

本試驗過程與上述抑制劑相同，加入的檸檬酸的量分別為50 g/t、100 g/t、200 g/t、400 g/t、600 g/t、800 g/t、1000 g/t。

2）試驗結果及分析檸檬酸用量分析

回收率（%）50 19.9 9.95 94.38 74.83 100 19.5 9.75 94.82 73.20 200 20.0 10.00 95.16 75.34 400 20.2 10.10 95.00 75.97 600 20.3 10.15 94.12 75.64 800 20.3 10.15 93.40 75.06 1000 19.7 9.85 93.00 73.64檸檬酸用量（g/t）精礦量（g）產率（%）品位（%）

分析：用檸檬酸的用量與品位關系可以看出，隨著檸檬酸的加入，其抑制效果增加，即所的石墨品位增大。但當檸檬酸用量增大到一定程度后，所得石墨品位反而降低，所以，檸檬酸用量不宜無限增大，品位的最大值為95.16%，此時檸檬酸的用量為200g/t。

4.4 對草酸的研究

草酸又稱乙二酸，其分子量為92，當對石英的抑制達90%以上時，其最低濃度為2.2×10－5mol/l，對1 升的浮選槽來說，其用量為100 g/t。（見附錄）

1）試驗過程

本試驗過程與前三種抑制劑相同，草酸的用量分別為100 g/t、200 g/t、400 g/t、600 g/t、800 g/t、1000 g/t、1400 g/t。

2）試驗過程及結果草酸用量分析

回收率（%）100 18.5 9.25 94.52 69.22 200 19.2 9.60 94.78 72.04 400 19.4 9.70 94.82 72.82 600 19.3 9.65 94.30 72.05 800 18.9 9.45 94.20 70.84 1000 19.0 9.50 94.10 71.76 1400 17.1 8.55 94.00 64.72草酸用量（g/t）精礦量（g）產率（%）品位（%）

分析：由草酸的加入量與品位的關系可以看出，隨著草酸的加入，品位有逐漸升高的趨勢，達到的最大值為94.82%，此時草酸的用量為400g/t。

4.5 四種抑制劑效果比較

通過上述試驗結果比較，在抑制劑加入量一定的條件下，酒石酸的抑制效果最好，所浮選的石墨品位最高，所以，酒石酸為最佳抑制劑，其最佳用量為200g/t。

5 試驗總結

本研究是探求合適的鱗片石墨浮選抑制劑，試驗的大體過程為：

1）初步探索性試驗。

探索合適的試驗條件，包括捕收劑用量、起泡劑用量、磨礦細度、磨礦時間等。本試驗確定的最佳粗磨時間為4.5min，捕收劑用量為380g/t，起泡劑用量為94.5g/t，總再磨時間為9min。

2）流程探索試驗

探索鱗片石墨合適的浮選流程，包括精選次數磨礦段數。本試驗的浮選流程為一粗二精，磨礦三次。

3）抑制劑種類及用量試驗

系統的研究各種常用的鱗片石墨浮選抑制劑，選擇合適的幾種作為擬采用的抑制劑，對這些抑制劑進行流程試驗，確定最合適的抑制劑種類。對以上抑制劑進行用量試驗，確定最佳用量。本試驗所確定的EDTA 用量為1000 g/t，酒石酸用量為200 g/t，檸檬酸用量為200g/t，草酸用量為1400 g/t。

4）全流程試驗

根據選定的最佳工藝流程以及工藝條件，對抑制劑的種類和用量進行全流程試驗，以確定最佳的抑制劑種類和用量。本試驗所確定的最佳抑制劑為酒石酸，其用量為200g/t。由于礦石行性質的多樣性與復雜性，存在著多種脈石礦物共生的特性，所以原礦中石墨的品位較低，可通過一系列的物理和化學方法，除去脈石礦物，以提高石墨的品位。

附錄

對石英90%及80%抑制時的濃度（mol/l）

[1]武漢建材學院選礦教研室.石墨選礦，北京建筑工業出版社，1979.

[2]謝朝學.不同磨礦介質磨礦效果的比較.江蘇冶金，1987.

[3]粉碎學，山東建材工業出版社.

[4]魏德洲主編. 固體物料分選學.北京：冶金工業出版社，2000.

[5]H.S.Hann，p.Somasundaran；Flotationj.A.M.Gaudin，Memorial Volume V.1，1996，1987 H.Baldouf，H.scbubert；Fine paticle processing.1990 Vol.1.chapter 39,767.

[6]浮選有機抑制劑的結構與性能.