某重砂重選精礦重晶石和鋯英石的浮選分離試驗

劉西分　常　紅

(1.山東煙臺鑫海礦冶研究院；2.山東煙臺市黃金冶煉有限公司)

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某重砂重選精礦重晶石和鋯英石的浮選分離試驗

劉西分1常紅2

(1.山東煙臺鑫海礦冶研究院；2.山東煙臺市黃金冶煉有限公司)

摘要巴基斯坦某河濱重砂原采用螺旋溜槽—跳汰重選選別，無法實現其中重晶石與鋯英石的有效分離。為有效開發利用該資源，對BaO、ZrO2品位分別為13.31%、12.54%的重選精礦經強磁選作業除去鈦鐵礦物后進行重晶石與鋯英石浮選分離試驗。以水玻璃為抑制劑，陰離子型表面活性劑烷2#與脂肪酸類捕收劑油8#為重晶石組合捕收劑，脂肪酸類捕收劑油8#與胺類捕收劑F-102為鋯英石組合捕收劑，在最佳藥劑制度下，強磁尾礦經1粗2精1掃優先浮選重晶石—尾礦1粗2精1掃浮選鋯英石，最終可獲得產率22.51%，BaO品位63.18%、回收率95.44%，含2.13%ZrO2的重晶石精礦和產率22.54%，ZrO2品位63.87%、回收率86.19%，含1.23%BaO的鋯英石精礦。試驗結果可為該資源的高效利用提供技術參考。

關鍵詞重砂重選組合藥劑重晶石鋯英石

重晶石是鋇的最常見礦物，主要成分為硫酸鋇，是典型的硫酸鹽礦物。重晶石在石油和天然氣鉆井泥漿中常作為加重劑使用，同時也是重要的化工原料，在鋇化工、填料等領域的消費量逐年增長。隨著精細化工行業的發展，重晶石將具有越來越廣闊的應用前景。鋯英石用途廣泛，如用來制作耐火材料、鑄型用砂、精密搪瓷器具等，也可以用來提取金屬鋯，應用在航天、核能和電子等現代工業中。隨著國民經濟的發展，我國對重晶石和鋯英石的精礦需求量不斷攀升。

巴基斯坦的某河濱重砂主要有用礦物為重晶石和鋯英石，二者密度分別為4.3，4.28 g/cm3，較為接近。現場采用螺旋溜槽—跳汰單一重選流程，無法實現兩種礦物的有效分離。對該河濱重砂重選精礦采用組合捕收劑進行優先浮鋇再選鋯的浮選試驗，取得了良好的試驗結果。

1礦石性質

試樣取自巴基斯坦的某河濱重砂重選精礦 (-0.147 mm占60.68%)，對其進行化學多元素分析、粒度分析、礦物組成分析，結果分別見表1、表2、表3。

表1化學多元素分析結果

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表2　粒度分析結果

表3礦物組成分析結果

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從表1、表2、表3可以看出，該重砂重選精礦中BaO、ZrO2品位分別為13.31%、12.54%，有色金屬含量很低，基本無硫化物，主要雜質是硅鋁酸鹽礦物。94.66%的BaO和94.52%的ZrO2分布于 +0.074 mm粒級中，單體解離度分別為91.17%、83.37%，說明重晶石和鋯英石單體解離度較高，嵌布粒度較粗。礦物組成簡單，主要脈石礦物是石英及長石，很少與重晶石和鋯英石交代或侵染，赤鐵礦、鈦鐵礦等少量，為后續重晶石和鋯英石的浮選分離提供了有利條件。鑒于粒度分析結果，試驗無需磨礦，并可通過強磁預先拋廢除去赤鐵礦和鈦鐵礦，以避免鈦鐵礦物對重晶石和鋯英石精礦質量的影響，同時也可減少后續流程的處理量。

2試驗結果與討論

對重選精礦在800 kA/m的磁場強度下進行強磁選拋尾，強磁尾礦進行重晶石和鋯英石的浮選分離試驗。

2.1重晶石優先浮選試驗

重晶石優先浮選試驗流程見圖1。

2.1.1捕收劑選擇試驗

對重晶石浮選，捕收劑是決定選別指標好壞的關鍵因素。不同捕收劑浮選條件試驗結果表明：采用廠方提供的Aero850捕收劑進行浮選時，泡沬大而虛，重晶石上浮量少；采用脂肪酸類捕收劑油8#，浮選泡沬量和礦物上浮量均較少。試驗過程發現Aero850、烷1#、烷2#陰離子表面活性劑與油8#進行組合能增強重晶石表面的疏水性，從而使泡沬密實，明顯改善浮選效果，可獲得高品位和回收率的重晶石精礦。原因是表面活性劑促進了油8#在礦漿中的分散，防止其在礦物表面形成大的膠團，增加捕收劑吸附均勻性和選擇性；強弱捕收劑同時吸附在礦物表面組成疏水性的凝聚物，使捕收劑在礦物各個表面都能發揮捕收作用，大幅度提高對重晶石的捕收能力[1-4]。另外，油8#和陰離子表面活性劑組合對鋯英石捕收能力較差，有利于優先浮選重晶石。重晶石優先浮選粗選抑制劑水玻璃用量為400 g/t，粗選捕收劑總用量為600 g/t，掃選捕收劑用量為粗選的1/3。不同捕收劑浮選試驗結果見表4。

圖1　重晶石優先浮選試驗流程

從表4可以看出，采用烷2#和油8#為組合捕收劑時，可獲得BaO品位為52.98%、回收率為92.52%、含ZrO25.96%的重晶石精礦，相比其他組合捕收劑，浮選效果最佳。另外，烷2#在低溫條件下不凝固，利于冬季使用。

2.1.2組合捕收劑配比試驗

固定粗選組合捕收劑總用量為600 g/t，其他條件不變，進行陰離子表面活性劑烷2#和脂肪酸類捕收劑油8#配比條件試驗，結果見表5。

表4不同捕收劑浮選試驗結果

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表5組合藥劑不同配比試驗結果

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從表5可知，隨著組合捕收劑中油8#比例的增加，重晶石精礦BaO回收率呈先上升后下降趨勢，并在烷2#與油8#的配比為1∶3時達到最高值。結合重晶石精礦品位，確定組合捕收劑烷2#和油8#配比為1∶3。結合表4可以看出，烷2#可促進油8#對重晶石的吸附作用，提高回收率。組合捕收劑中烷2#比例的增加會增強組合藥劑對重晶石的選擇性，捕收能力略微降低，提高重晶石精礦品位，但對提高回收率不利。

2.1.3組合捕收劑用量試驗

固定組合捕收劑中烷2#和油8#配比為1∶3，其他條件不變，考察粗選捕收劑用量對重晶石浮選指標的影響，試驗結果見表6。

從表6可知，隨捕收劑用量的增加，重晶石精礦品位下降，回收率上升。綜合考慮粗選盡可能回收重晶石，兼顧品位，確定組合捕收劑用量選擇 600 g/t為宜。

2.1.4水玻璃用量試驗

以水玻璃作抑制劑可較好地抑制石英的上浮。

表6　捕收劑用量試驗結果

在最佳的捕收劑藥劑制度下，進行水玻璃用量條件試驗，結果見表7。

表7　水玻璃用量條件試驗結果

從表7可以看出，隨水玻璃用量的增加，脈石礦物受到的抑制作用顯著，重晶石精礦品位明顯提高，回收率逐漸下降，但在水玻璃用量從400 g/t增加到600 g/t時，回收率下降緩慢，增加到800 g/t時急劇下降，因此水玻璃最佳用量為600 g/t。

2.2鋯英石浮選試驗

目前浮選鋯英石多使用油酸、油酸鈉，環烷酸、氧化石蠟皂和肥皂等脂肪酸類捕收劑，但存在著選擇性較差、常溫下難以獲得鈦含量低的高品位鋯精礦[5]。同時，配合使用的硅酸鈉、硫酸鋁和淀粉等抑制劑對鋯英石浮選也有一定的抑制作用，脂肪酸類捕收劑對鋯英石選別效果不佳。采用硫酸活化時，單獨使用脂肪酸類捕收劑或胺類陽離子捕收劑，依然難以有效浮選鋯英石。因此，采用陰離子型捕收劑油8#與陽離子型捕收劑F-102組合捕收鋯英石。重晶石浮選尾礦作為鋯英石浮選給礦，條件試驗流程見圖2，其中掃選藥劑用量為粗選的1/2。

2.2.1組合藥劑配比試驗

圖2　鋯英石浮選試驗流程

表8組合藥劑配比試驗結果

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從表8可以看出，隨著F-102與油8#配比比值的逐漸減小，鋯英石精礦品位和回收率均呈先上升后下降趨勢。綜合考慮品位與回收率，選擇捕收劑配比為1∶3。

2.2.2組合藥劑用量試驗

在F-102與油8#配比為1∶3時，進行組合藥劑用量試驗，結果見表9。

由表9可以看出，隨著組合捕收劑用量的增大，鋯英石精礦品位緩慢下降，回收率不斷升高。超過500 g/t后，品位下降顯著，回收率增加幅度較小。因此選擇組合捕收劑用量為500 g/t。

表9　組合藥劑用量試驗結果

2.2.3水玻璃用量試驗

捕收劑浮選條件試驗發現水玻璃的抑制作用較強，中礦ZrO2品位較高。在最佳的組合捕收劑配比與用量下，考察不同水玻璃用量對鋯英石浮選指標的影響，試驗結果見表10。

表10　水玻璃用量試驗結果

從表10可以看出，水玻璃用量的增加會加強對硅酸鹽類礦物鋯英石的抑制作用，使中礦ZrO2品位升高。綜合考慮英石精礦回收率和品位，選擇水玻璃用量150 g/t為宜。

3閉路試驗

在條件試驗和開路試驗的基礎上，進行了該重砂重選精礦強磁選拋尾—強磁尾礦1粗2精1掃優先浮重晶石—浮選尾礦1粗2精1掃浮鋯英石閉路試驗。試驗流程見圖3，結果見表11。

由表3可知，閉路試驗可獲得產率22.51%，BaO品位63.18%、回收率95.44%，含2.13%ZrO2的重晶石精礦和產率22.54%，ZrO2品位63.87%、回收率86.19%，含1.23%BaO的鋯英石精礦。試驗流程比較適合河砂或海砂中重晶石和鋯英石的選別分離，并可通過適當增加浮選的精選次數，進一步提高重晶石和鋯英石的品級。

表11閉路試驗結果%

產品產率BaO品位ZrO2品位BaO回收率ZrO2回收率強磁精礦17.900.964.451.154.77重晶石精礦22.5163.182.1395.442.87鋯英石精礦22.541.2363.871.8686.19尾礦37.050.622.781.556.17原礦100.0014.9016.70100.00100.00

圖3　閉路試驗流程

4結論

(1)對巴基斯坦某河濱重砂重選精礦采用強磁選預先拋除含量很少的鈦鐵礦和赤鐵礦，避免因水玻璃對其抑制不夠而影響重晶石精礦和鋯英石精礦

的質量。強磁尾礦經優先浮重晶石后浮鋯英石原則流程處理，可獲得產率22.51%，BaO品位63.18%、回收率95.44%，含2.13%ZrO2的重晶石精礦和產率22.54%，ZrO2品位63.87%、回收率86.19%，含1.23%BaO的鋯英石精礦。

(2)重晶石浮選采用烷2#與脂肪酸類捕收劑油8#進行配比的組合捕收劑，效果較好。烷2#對油8#存在乳化作用，能促進油8#在礦漿中的分散，提高其在重晶石表面的吸附，進而增加重晶石的回收率。但烷2#比例的增大會提高組合捕收劑的選擇性，雖能提高重晶石精礦品位，但會降低回收率。

(3)在胺類陽離子捕收劑F-102與脂肪酸類捕收劑油8#組成的組合捕收劑浮選鋯英石中，兩種捕收劑的相互作用能促進其在鋯英石表面的靜電吸附，提高吸附密度、強化表面疏水性，顯著改善浮選效果。

參考文獻

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Flotation Separation of Barite and Zirconite on Gravity Concentrate of a Heavy Placer

Liu Xifen1Chang Hong2

(1. Xinhai Mining and Metallurgy Institute Yantai; 2. Shandong Yantai Gold Smelting Co., Ltd.,)

AbstractIt is hard to separate barite from zircon for a riverside heavy sand from Pakistan by the original spiral chute-jig gravity separation process. To high efficient develop and utilize the resources, flotation separation test was conducted after removing the ilmenite by high intensity magnetic separation operation on gravity concentrate with 13.31% BaO and 12.54% ZrO2. With sodium silicate as inhibitor, anionic surfactant activator alkyl 2# oil and fatty acid collector oil 8# as barite combination collector, fatty acid collector oil 8# and amine collector F-102 for zircon combination collector, under the optimum reagent system, high intensity magnetic separation tailing via one roughing-two cleaning-one scavenging barite preferential flotation, tailings via one roughing-two cleaning-one scavenging zircon flotation, barite concentrate with yield rate of 22.51%, 63.18% BaO and recovery of 95.44%, containing 2.13% ZrO2, zircon concentrate with yield rate of 22.54%, 63.87% ZrO2 and recovery of 86.19%, containing 1.23% BaO was ultimately obtained. Experimental results can provide technical reference for high efficient use of resources.

KeywordsHeavy placer, Gravity separation, Combined reagent, Barite, Zirconite

(收稿日期2015-10-29)

劉西分(1974—)，男，工程師，265500 山東省煙臺市開發區。