提高鱗片石墨大片產率的浮選試驗研究

岳成林

(山東理工大學資源與環境工程學院，山東 淄博 255049)

提高鱗片石墨大片產率的浮選試驗研究

岳成林

(山東理工大學資源與環境工程學院，山東 淄博 255049)

本研究的目的是在現行常規工藝的基礎上進一步提高鱗片石墨的大片產率。提高鱗片石墨大片產率的關鍵是降低選礦過程中已經單體解離石墨片的破壞率。現行工藝對于保護石墨大片效果顯著，但仍存在已單體解離石墨片被過磨破壞的問題；針對此問題，本文提出了利用浮選速度差異提高鱗片石墨大片產率的研究新思路并據此提出了鱗片石墨浮選新工藝。通過新工藝和常規工藝的試驗對比，發現新工藝能夠使石墨精礦+50目產率提高12.33%，+100目產率提高6.63%；同時，石墨精礦的回收率和品位也得到提高。本研究試驗數據可為提高鱗片石墨大片產率的生產實踐提供一定的參考依據。

鱗片石墨；石墨大片；大片保護；浮選新工藝

作為一種很重要的非金屬工業礦物，鱗片石墨廣泛應用于機械、冶金、耐火材料、化工等國民經濟部門；近年來，鱗片石墨的應用領域不斷擴大，是移動通訊、新能源汽車、航空航天、軍工等高科技行業不可缺少的工業原料；但是另一方面，鱗片石墨，特別是優質大鱗片石墨，作為一種天然礦物資源具有稀缺性和不可再生性。雖然我國石墨儲量位居世界第一位，但大片石墨儲量已經下降至不足500萬t[1]；因此如何在選礦過程中保護石墨大片，提高大片產率，是一個重要研究課題。

自從改革開放以來，經過眾多石墨選礦工作者的努力，我國石墨大片保護技術水平有了顯著提高[2-3]；在這個基礎上，本試驗研究試圖探索新的進一步提高大片產率的有效途徑。

本研究使用的礦樣取自山東某鱗片石墨礦，主要有用礦物為鱗片石墨，經分析原礦樣石墨品位為4.32%，主要脈石礦物是斜長石，石英及透輝石。原礦礦樣粒度為0～250mm，用破碎機破碎至0～2mm，作為本研究用樣。

1 石墨大片保護的現狀和新思路

1.1 大片保護的歷史演變和現狀

為了保護石墨大片，現在的石墨選礦都采用一段粗磨，粗精礦再經過多段再磨，多次精選的磨浮工藝。這種工藝最早來自前蘇聯。早期的石墨選礦工藝很復雜，再磨段數多在4～6段，精選次數多在5～8次，并且每次再磨前多用水力旋流器濃縮和分級。后來，有人研究發現旋流器、砂泵組合不僅起不到保護大片的作用，反而導致石墨大片破壞嚴重[2]；因此現在的石墨選礦一般不再使用旋流器。另一方面是對再磨工藝的改進。研究發現，過多的再磨段數對于提高大片產率效果不明顯，只是增加了選礦工藝的復雜程度和選礦成本[4]；因此現在的再磨段數一般減少至3～4段。經過這些改進就形成了現行的石墨主流磨浮工藝，即一段粗磨，粗精礦再經過3～4段再磨，4～6次精選。生產實踐證明這種磨浮工藝對于提高大片產率效果顯著，并且生產成本低。

1.2 大片保護新思路

鱗片石墨選礦的原則是在保證最終精礦品位達到中炭石墨要求的前提下，盡可能提高精礦大片產率。現行常規工藝是在這個原則指導下，經過多次改進后形成的；要在這個基礎上進一步提高大片產率，需要新思路，需要從根本上思考提高大片產率的新途徑。

要提高精礦大片產率，就需要降低選礦過程中石墨大片的破壞率。石墨大片破壞有兩種情況：① 連生體石墨片通過再磨被破壞。這種情況是為了解離連生體石墨片不得不付出的代價，是在目前磨礦技術水平下不可避免的；② 單體石墨片通過再磨被破壞。這種情況是完全不合理的，應該盡可能避免。要避免石墨單體被過磨破壞，根本辦法是避免其進入再磨。原礦經過一段粗磨即有相當一部分石墨片已經單體解離，現行工藝是將這部分石墨單體與連生體混合在一起進入多段再磨；這就導致大量石墨單體片被過磨破壞，從而降低了最終精礦的大片產率。如果我們能夠將粗磨后得到的石墨單體分離出來，這部分單體不再需要再磨，或者僅需要一段再磨；這樣就可以大幅降低單體石墨片被過磨破壞的可能性，從而達到提高大片產率的目的。

我們可以利用石墨單體和連生體的浮選速度差異將它們分離開來。鱗片石墨天然可浮性很好，其單體和連生體都具可浮性；但其浮選速度不同：石墨單體的浮選速度大，需要的浮選時間短；連生體浮選速度慢，需要的浮選時間長，連生體中脈石含量越大，需要的浮選時間越長。利用這種浮選速度差異，只要嚴格控制浮選時間就可以實現單體和連生體的分離。

有了上述提高大片產率的新思路、新途徑，下面就需要通過試驗研究證明其可行性。

2 試驗研究

2.1 常規工藝

通過初步試驗確定鱗片石墨的常規磨浮工藝，見圖1。常規工藝采用原礦經過一段粗磨、粗選，粗選尾礦再經過一次掃選得到最終尾礦；粗精礦再經過三段再磨，四次精選的試驗流程。

通過開路試驗確定常規工藝試驗的各項試驗參數。試驗采用的藥劑制度為：煤油220g/t；2號油90g/t；石灰(加入到粗磨機)4.5千g/t。浮選各作業浮選時間為：粗選6min、掃選8min、一精5min、二精6min、三精5min、四精4min。

圖1 鱗片石墨常規磨浮工藝試驗流程

2.2 新工藝

在常規工藝的基礎上，根據提高大片產率的新思路，得到鱗片石墨磨浮新工藝，如圖2所示。新工藝將常規工藝的一次粗選分拆成兩次粗選：粗選I和粗選II。粗選I的目的是將經過一段粗磨后得到的已經單體解離的石墨片分離出來；粗選II的目的則是分離出未單體解離的連生體石墨片。粗選I的精礦不需要經過第一段和第二段再磨，而是直接進入第三段再磨；這樣單體石墨片新工藝比常規工藝減少兩次再磨，從而大幅降低單體石墨大片被過磨破壞的可能性。

新工藝的粗選時間是關鍵工藝參數，經過初步試驗確定粗選時間為：粗選I，2min；粗選II，5min。其它作業浮選時間與常規工藝相同。新工藝的藥劑制度與常規工藝相同。

2.3 試驗結果及結果分析

使用上面確定的試驗參數，分別進行常規工藝和新工藝閉路試驗，試驗流程分別見圖1和圖2。常規工藝和新工藝選礦指標對比示于表1，最終精礦大片產率對比見表2。

圖2 鱗片石墨磨浮新工藝試驗流程

表1 選礦指標對比/%

浮選工藝產品名稱產率品位回收率常規工藝精礦4．2190．5888．25尾礦95．790．5311．75原礦100．004．32100．00新工藝精礦4．4091．2492．93尾礦95．600．327．07原礦100．004．32100．00

從表1可以看出，新工藝與常規工藝相比，石墨精礦品位略有提高，提高了0.66%；新工藝對于提高石墨精礦回收率效果顯著：新工藝精礦回收率從常規工藝的88.25%提高到92.93%，提高了4.68%。

表2 石墨精礦大片產率對比/%

表2顯示，新工藝對于提高石墨大片產率效果非常顯著。新工藝和常規工藝精礦+50目產率分別為30.39%和18.06%，新工藝比常規工藝提高12.33%；同時，-50+100目產率則提高了6.63%。

3 結語

在選礦過程中保護石墨大片，提高大片產率一直都是石墨選礦的一個重要研究課題；在我國優質大片石墨資源越來越少的今天，這個研究課題更是具有緊迫性。

本文提出利用浮選速度差異提高大片產率的新思路，并據此提出鱗片石墨磨浮新工藝。試驗證明：在保證最終石墨精礦品位和回收率都有所提高的情況下，新工藝能夠顯著提高石墨精礦大片產率。通過使用新工藝，石墨精礦+50目和+100目產率分別提高了12.33%和6.63%。

[1] 尹麗文.世界石墨資源開發利用現狀[J].國土資源情報，2011(6)：29-32.

[2] 程忠理，劉敬國.南墅石墨礦選礦工藝改進探討[J].非金屬礦，1995(5)：21-23.

[3] 謝朝學.保護大鱗片石墨選礦的研究[J].中國非金屬礦工業導刊，2005(1)：29-32.

[4] 岳成林.鱗片石墨再磨工藝改進研究[J].化工礦物與加工，2001(8)：8-10.

Research on the increasing production of big scale graphite

YUE Cheng-lin

(Institute of Resource and Environment,Shandong University of Technology，Zibo 255049，China)

This paper is aiming at increasing the big scale graphite production of the current graphite flotation technology.The key to higher big scale production is to decrease losses of liberated graphite scales in the process.The current flotation technology can protect big scales effectively, but it still has the defect of liberated big scale losses due to overgrinding.To overcome this shortcoming, this paper has proposed a new idea of exploiting the flotation speed difference to increase the production of big scale graphite, and proposed a new flotation technology accordingly.It is found that the new technology can increase the production of plus mesh 50 and plus mesh 100 in the graphite concentrate by 12.33% and 6.63% respectively, comparing with current technology.The new technology can also increase the recovery and grade of the concentrate.The test data can provide some reference for the flotation practice of scale graphite to increase production of big scale graphite.

scale graphite； big scale graphite；big scale graphite protection； new flotation technology

2014-05-28

岳成林，男，山東日照人，副教授，研究方向為非金屬選礦。

TD975.2

A

1004-4051(2015)03-0128-03