浙江某細粒難選螢石礦選礦試驗研究

岑對對，高惠民，周愛馬，廖珍英，路　洋，馮曉菲

(1.武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院，湖北 武漢 430070；2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430070；3.浙江武義神龍浮選有限公司，浙江 金華 321200)

浙江某細粒難選螢石礦選礦試驗研究

岑對對1，2，高惠民1，2，周愛馬3，廖珍英3，路洋1，2，馮曉菲1，2

(1.武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院，湖北 武漢 430070；2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430070；3.浙江武義神龍浮選有限公司，浙江 金華 321200)

摘要：浙江某難選螢石礦礦物間嵌布粒度細，相互包裹現象嚴重。在研究該螢石礦原礦性質的基礎上，進行選礦試驗研究。通過粗選和精選條件試驗確定合理的磨礦細度和藥劑制度，在此基礎上進行開路和閉路試驗。結果表明，試樣經“一粗八精，粗選丟尾，中礦Ⅱ～Ⅷ集中返回再磨”的閉路流程可獲得CaF2品位為97.15%，回收率為65.46%的制酸級螢石精礦。中礦Ⅰ經再磨再選可獲得品位為81.32%，作業(yè)回收率為82.48%的冶金級螢石精礦。本試驗為該螢石礦的開發(fā)利用提供了技術依據。

關鍵詞：螢石；石英；細粒；磨礦

螢石是鹵族元素礦物，化學式為CaF2，廣泛應用于冶金、煉鋁、玻璃、陶瓷、水泥、化學工業(yè)，是一種非常重要的非金屬資源[1-2]。浙江某細粒難選螢石礦品位較低，石英含量較高，還有少量的方解石，礦物間嵌布粒度細，相互包裹現象嚴重。本研究對該螢石礦進行選礦試驗，為該螢石資源的開發(fā)利用提供技術依據。

1試樣性質

試樣化學多元素分析結果見表1。

表1　試樣化學多元素分析結果/%

試樣主要化學成分為SiO2、CaO和F，還有少量的Al2O3、Fe2O3、K2O和Na2O等。

試樣XRD物相分析表明，試樣礦物組成比較簡單，主要礦物為螢石、石英、方解石，含有少量黏土礦物，試樣中各種礦物含量見表2。在偏光顯微鏡下觀察，大部分為中細粒螢石，顆粒一般在0.070～0.220mm，粗粒級(0.20～0.40mm)螢石內多為方解石或石英包裹體，包裹體粒徑微細(0.020～0.065mm)，細粒級螢石多與石英集合體或微細粒方解石相嵌。

表2　試樣中礦物含量/%

2選礦試驗研究

試樣嵌布粒度細，相互包裹現象嚴重，對磨礦細度的要求高，選礦難度較大。試驗采用階段磨礦工藝，即一段粗磨粗選，拋棄部分尾礦；二段再磨使得細粒螢石與微細粒脈石礦物石英和方解石得到有效解離。

2.1粗選條件試驗

粗選單因素條件試驗流程見圖1。

2.1.1粗磨細度試驗

球磨具有選擇性磨礦作用，既可使螢石與脈石解離，又能避免將大顆粒脈石磨細[3]，所以磨礦方式采用球磨，磨礦濃度為50%，碳酸鈉調節(jié)礦漿pH=9，水玻璃用量800g/t，油酸鈉用量800g/t，變化磨礦細度-0.074mm含量分別為40.44%、51.92%、58.99%、76.36%，試驗結果見圖2。

圖1　粗選單因素條件試驗流程

圖2　粗磨細度試驗結果

由圖2可知，磨礦細度從-0.074mm40.44%增加到-0.074mm51.92%，精礦品位變化不大，回收率從89.37%增加到93.02%。繼續(xù)增加磨礦細度至-0.074mm76.36%，精礦品位下降兩個百分點，回收率增加緩慢并趨于平緩。試樣中含35%的石英，如果一次性將礦石磨到太細，使得石英被磨細的過度磨礦作用是不利的。綜合考慮，確定粗磨細度為-0.074mm占51.92%。

2.1.2粗選pH值試驗

固定磨礦細度為-0.074mm占51.92%，水玻璃用量為800g/t，油酸鈉用量為800g/t，用硫酸和碳酸鈉變化pH值為6、7、8、9、11，試驗結果見圖2。

由圖3可知，隨pH值增加，螢石精礦CaF2品位先降低再增加，精礦回收率先增加后降低。當pH值為9時，螢石精礦品位和回收率均較高；當pH值為6時，螢石精礦CaF2的品位雖高，但回收率太低，粗選要保證回收率，綜合考慮確定粗選最佳pH值為9。

2.1.3粗選水玻璃用量試驗

固定磨礦細度為-0.074mm占51.92%，碳酸鈉調節(jié)pH值為9，油酸鈉用量為800g/t，變化水玻璃用量為400g/t、800g/t、1200g/t、1600g/t和2000g/t，試驗結果見圖4。

圖3　粗選pH值試驗結果

圖4　粗選水玻璃用量試驗結果

由圖4可知，隨著水玻璃用量的增加，精礦CaF2品位先增加后減小再增加，精礦回收率逐漸降低。過量的水玻璃在抑制石英等脈石礦物的同時也會抑制螢石，使得回收率降低。綜合考慮精礦品位和回收率，確定粗選水玻璃用量為800g/t。

2.1.4粗選油酸鈉用量試驗

固定磨礦細度為-0.074mm占51.92%，碳酸鈉調節(jié)pH值為9，水玻璃用量為800g/t，變化油酸鈉用量為400g/t、800g/t、1200g/t、1600g/t和2000g/t，試驗結果見圖5。

圖5　油酸鈉用量試驗結果

由圖5可知，隨油酸鈉用量的增加，精礦回收率先增加后降低，螢石精礦CaF2品位逐漸降低，這是因為過量的油酸鈉捕收效果增強，但選擇性降低，螢石-石英連生體一同上浮，惡化了浮選環(huán)境。綜合考慮精礦選礦指標，確定粗選油酸鈉用量為800g/t。

2.2再磨細度及精Ⅰ、精Ⅱ條件試驗

為進一步去除石英、方解石等脈石礦物，得到高品位螢石精礦，在粗選條件試驗的基礎上，進行再磨細度及精Ⅰ、精Ⅱ條件試驗。確定再磨細度為-0.074mm含量達98.0%，-0.045mm含量達75.21%；精Ⅰ水玻璃用量為1200g/t，油酸鈉用量為100g/t，碳酸鈉調節(jié)pH=9；精Ⅱ水玻璃用量為400g/t，不補加碳酸鈉和油酸鈉。試樣經粗磨粗選、再磨、2次精選得到的CaF2品位為87.99%，回收率為75.69%的螢石精礦。

2.3開路試驗

在條件試驗的基礎上，進行開路試驗。精選作業(yè)為提高螢石精礦品位，從精選Ⅱ開始每段精選作業(yè)不加捕收劑只添加抑制劑，抑制劑添加量從精選Ⅱ開始遞減。

2.3.1抑制劑對比試驗

水玻璃和酸性水玻璃是常用的石英和方解石的抑制劑。試驗從精選階段開始分別用酸性水玻璃和水玻璃進行對比，兩者用量相同，開路試驗流程見圖6，試驗結果見表3。

由表3可知，開路試驗分別選用酸性水玻璃和水玻璃作為抑制劑，試樣經過一次粗選、八次精選分別得到CaF2品位為96.64%、回收率32.68%和CaF2品位為95.01%、回收率46.92%的螢石精礦。用酸性水玻璃做抑制劑獲得的精礦品位高，但是回收率較低，這主要是因為酸性水玻璃的水解產物是抑制活性很強的硅膠體[nSiO2]，對被Ca2+、Mg2+活化的硅酸鹽礦物有較強的選擇性抑制作用[4]。為保證精礦品位，選擇酸性水玻璃為精選階段的抑制劑。

表3　抑制劑對比試驗結果

圖6　抑制劑對比開路試驗流程

2.3.2粗磨精礦再磨細度校核試驗

由抑制劑對比試驗可知，精礦品位僅96.64%，通過偏光顯微鏡下觀察發(fā)現螢石精礦中多包裹著石英，這是導致螢石精礦品位不高的主要原因，因此需增加再磨細度，使其有效解離。

再磨細度校核試驗用開路的最終精礦指標考察，為進一步提高精礦品位，在精選Ⅶ和精選Ⅷ分別增加200g/t的酸性水玻璃，其他試驗條件與抑制劑對比試樣流程條件一致，改變再磨細度，試驗結果見表4。

由表4可知，當再磨細度為-0.030mm含量為41.40%(時間為8min)時，螢石精礦CaF2品位為97.75%，回收率為34.74%。當再磨細度增加到-0.030mm含量為41.40%和44.70%(10min和12min)時，雖然螢石精礦品位有所提高，但回收率下降明顯。故確定再磨細度為-0.030mm含量為41.40%。

2.4閉路試驗

在開路試驗的基礎上進行閉路試驗來提高精礦回收率，試驗結果見表5，螢石數質量流程見圖7。

表4　再磨細度校核試驗結果

表5　閉路試驗結果

圖7　閉路試驗螢石數質量流程圖

由表5可知，閉路試驗流程采用中礦Ⅰ直接丟尾、中礦Ⅱ～Ⅷ集中返回至再磨的流程，得到CaF2品位97.15%，CaF2回收率65.46%的螢石精礦，達到FC-97A的產品質量標準要求。

2.5中礦Ⅰ再選探索試驗

由閉路試驗結果可知，螢石精礦CaF2品位達到預期目標，但是回收率不高，主要損失在中礦Ⅰ中(CaF2品位54.82%，回收率27.93%)。為提高螢石精礦總回收率，對其進行螢石再選探索試驗，試驗流程及藥劑制度見圖8，試驗結果見表6。

表6　中礦Ⅰ螢石再選試驗結果

圖8　中礦Ⅰ螢石再選試驗流程圖

由表6結果可知，中礦Ⅰ再磨細度為-0.020mm60%，經過一次粗選、一次精選可獲得CaF2品位81.32%，作業(yè)回收率為82.48%的冶金級(FL-80)螢石精礦。

在實際生產中，考慮到由于濃縮、磨礦、分級等設備和工藝帶來的困難，回收該部分螢石難度較大，經濟上也不合算。因此，中礦Ⅰ再選探索試驗為提高該礦石總回收率提供了一種方案，具有參考意義。

3結論

1)浙江某螢石礦主要礦物組成為螢石(51%)、石英(35%)等，有價回收礦物螢石的嵌布粒度細，與石英等脈石礦物相互包裹現象嚴重，需細磨才能與之單體解離，屬細粒難選螢石礦類型。

2)試驗采用階段磨選工藝流程：一磨(-0.045mm含量達38.49%)粗選拋尾，粗精礦再磨(-0.045mm含量達75.21%)經八段精選，最終獲得合格螢石精礦，由于原礦螢石礦物嵌布粒度太細，致使回收率較低。

3)再磨后精選Ⅰ的尾礦仍含高達54.82%的CaF2，將其再磨(再磨至-0.020mm含量達60%)后浮選回收，產品雖能達到冶金級螢石精礦標準，但在實際生產中回收該部分螢石難度較大，且經濟上并不合算。中礦Ⅰ再選探索試驗為提高該礦石總回收率提供了一種方案，具有參考意義。

參考文獻

[1]鄒灝，張壽庭，方乙，等.中國螢石礦的研究現狀及展望[J].國土資源科技管理，2012，29(5)：35-42.

[2]宋忠寶，栗亞芝，張江華，等.一種重要的非金屬資源-螢石礦的開發(fā)及利用[J].西北地質，2005，38(4)：54-59.

[3]涂文懋，高惠民，管俊芳，等.細粒難選螢石礦選礦試驗研究[J].非金屬礦，2008，31(3)：25-28.

[4]王成行，童雄，孫吉鵬.水玻璃在選礦中的應用與前景分析[J].國外金屬礦選礦，2008(10)：6-10.

Experimental research on processing of fine particle fluorite in Zhejiang

CENDui-dui1，2，GAOHui-min1，2，ZHOUAi-ma3，LIAOZhen-ying3，LUYang1，2，FENGXiao-fei1，2

(1.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China；2.HubeiProvincialKeyLaboratoryofMineralResourcesProcessingandEnvironment，Wuhan430070，China；3.ZhejiangWuyiShenlongFlotationCo.，Ltd,Jinhua321200，China)

Abstract:The disseminated grain size was generally fine of Zhejiang refractory fluorite ore，fluorite mixed with gangue minerals and inclusion with them each other.By the research on fluorite ore properties，a beneficiation test was carried out.The grinding fineness and reagent system was determined through rough separation and selection condition test，then，open and closed flotation circuit tests were carried out.The results showed that，acid grade fluorspar concentrate which CaF2 content was 97.15% and recovery was 65.46% can be obtained through one roughing-eight cleaning，abandon first roughing，middlingsⅡ～ middlingsⅧ sent back to grinding process.The middlingsⅠ through regrinding and recleaning can obtain metallurgical quality grade fluorite which CaF2 content was 81.32% and recovery was 82.48%.The research provided technical basis for utilization of fluorite ore in Zhejiang.

Key words：fluorite；quartz；fine particle；milling

收稿日期：2015-03-07

作者簡介：岑對對(1990-)，男，漢族，碩士研究生，研究方向為非金屬礦分選理論與工藝。E-mail：632738651@qq.com。

中圖分類號：TD97

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)04-0133-04