新疆某晶質石墨選礦試驗研究

陳慧杰（新疆礦產實驗研究所 烏魯木齊 830000）

新疆某晶質石墨選礦試驗研究

陳慧杰
（新疆礦產實驗研究所 烏魯木齊 830000）

新疆某晶質石墨選礦試驗的主要目的是提高精礦固定碳品位、提高回收率的同時盡力保護石墨鱗片。通過粗磨粗選-粗精礦三段再磨四段精選工藝流程，中礦再磨再選閉路試驗可以獲得石墨精礦固定碳品位94.52%，回收率90.73%，其中+100目精礦固定碳品位96.67%，回收率35.98%。

晶質石墨 階段再磨 中礦再選

石墨具有耐高溫、抗腐蝕、抗熱震、抗輻射、韌性好、自潤滑及導電、導熱等優異的物理、化學和機械性能，被廣泛應用于冶金、機械、電子、軍工國防、航天等領域，主要用于生產耐火材料、導電材料、耐磨材料、潤滑劑和密封材料等［1］。

晶質石墨晶體呈鱗片狀，礦石可浮性好，但原礦品位低，既要達到保護大鱗片又生產出高品位精礦，則選別工藝流程復雜。階段磨礦階段浮選工藝是實踐證明比較理想的石墨分選原則流程。粗磨條件下進行粗選，得到粗精礦和廢棄的尾礦。粗精礦再磨是為了將夾在石墨鱗片間的脈石雜質剝離掉，且對石墨本身的粒度影響應盡量小，所以目前對石墨再磨設備的研究比較多，如砂磨機、剝磨機等［2］。再磨后進行階段浮選，及時將已經解離出的脈石雜質甩出，有利于精礦品位的提高和減少再磨時砂質脈石對鱗片的破壞。浮選工藝獲得石墨精礦品位達96%左右，想進一步提純，采用傳統選礦方法比較困難，必須采用化學和熱處理的方法進一步除去石墨中的灰分雜質。

1　礦石性質

新疆某晶質石墨原礦品位較低，石墨含量普遍在3%～6%，多呈浸染狀分布。僅在局部存在富集現象，成條帶狀、團塊狀產出。礦石中的金屬礦物少見，含量很低。脈石礦物種類較特殊復雜，主要以透輝石為主，其次有符山石、絹云母、鉀長石、方解石及少量石英、黝簾石、透閃石、綠泥石等。原礦化學多元素分析結果見表1。

表1　原礦化學多元素分析結果　%

石墨形態以片狀為特點，長寬比較大，片徑較粗，長多數0.1-1.5㎜±，寬在0.01～0.5㎜±。多呈單體或聚片狀分布在脈石礦物粒間，少部分連接在一起呈條帶狀或團塊狀分布。石墨內部比較純凈，一般不含其他雜質礦物，但在集合體之間含有綠泥石、白云母及石英等礦物。石墨與脈石礦物之間接觸關系簡單，無相互包裹或交代現象，易于單體解離。

2　選礦試驗及結果分析

2.1粗選試驗

根據礦石性質，采用粗磨粗選—粗精礦階段再磨階段浮選流程回收石墨，目的是提高精礦品位和回收率的同時要保護石墨鱗片。浮選pH調整劑為石灰，煤油做捕收劑，2號油做起泡劑。調整劑用量試驗確定石灰用量為500 g/t，pH=8；捕收劑用量試驗確定捕收劑煤油用量為100 g/t，起泡劑2號油用量為30 g/t。

由于石墨的天然可浮性較好，浮選藥劑制度比較簡單，磨礦細度及再磨段數是影響精礦品位及保護鱗片的關鍵因素。粗選磨礦細度由-100目60%變化至-100目75%，粗精礦固定碳品位在37.50%～38.50%之間波動，將粗精礦進行篩分，粗精礦的總回收率及粗精礦中+100目粒級回收率與粗選磨礦細度的關系見圖1。

圖1　粗選磨礦細度試驗結果

由圖1可知。隨著粗選磨礦細度的增加，粗精礦總回收率略有增加，但是粗精礦中+100目粒級回收逐漸降低。確定粗選磨礦細度為-100目65%。

2.2Ⅰ段再磨再選試驗

固定粗選條件不變，粗精礦Ⅰ段再磨后進行空白精選Ⅰ，精礦品位及精礦中+100目粒級回收率與Ⅰ段再磨時間的關系見圖2。Ⅰ段再磨時間與再磨細度的關系見表2。

表2　Ⅰ段再磨時間與再磨細度的關系

可見隨著再磨細度的增加，精礦品位逐漸升高，但精礦中+100目粒級回收率逐漸降低。確定Ⅰ段再磨磨礦時間為2分鐘，磨礦細度-100目55.41%。

圖2　Ⅰ段再磨細度試驗結果

2.3Ⅱ段再磨再選試驗

固定粗選及精選Ⅰ試驗條件不變，將精選Ⅰ所得精礦進行Ⅱ段再磨后兩段空白精選，Ⅱ段再磨時間與再磨細度的關系見表3，試驗結果見圖3。可見經過兩段再磨三段精選，獲得石墨精礦品位達到92%～94%，隨著Ⅱ段再磨時間的增加，石墨精礦品位提高不明顯但精礦回收率大幅降低。可見該礦石想要獲得品位大于94%的高碳石墨精礦，必須進行Ⅲ段再磨，Ⅱ段再磨時間為4min，再磨細度-100目56.33%即可。

表3　Ⅱ段再磨時間與細度的關系　%

圖3　Ⅱ段再磨細度試驗結果

2.4浮選中礦處理方案

調整浮選試驗流程，將精選Ⅰ、精選Ⅱ作業均補加捕收劑煤油，通過三段再磨四段精選開路試驗可以獲得精礦品位95.76%，回收率78.69%，其中+100目粒級品位96.63%，+100目粒級回收率36.41%的優良指標。閉路流程分別對中礦的返回方式及返回地點做了對比試驗。

方案一：中礦直接返回，中礦1、2、3品位較低，合并返回粗選，中礦4、5品位較高依次返回精選，試驗流程如圖4所示。

方案二：將品位較低的中礦1、2、3合并后再磨再選后返回精選，試驗流程見圖5所示。兩種方案閉路試驗結果見表4。可見中礦再磨再選閉路流程可以在保證精礦品位的同時增加回收率6.47%，+100目粒級回收率增加1.89%。

表4　閉路試驗結果

3　結論

（1）新疆某石墨為品質較好的晶質石墨礦，但品位較低。通過粗磨粗選——粗精礦三段再磨四段精選工藝流程可以獲得高碳石墨精礦，精礦固定碳品位94.52%，回收率90.73%，其中+100目粒級品位96.67%，+100目粒級回收率35.98%。

圖4　中礦直接返回閉路試驗流程

圖5　中礦再磨再選閉路試驗流程

（2）提高精礦品位必須進行階段再磨階段浮選，但對鱗片石墨而言，把握好再磨細度與精礦品位和精礦中大鱗片的含量之間的關系是關鍵，尤其是Ⅰ段、Ⅱ段再磨，脈石含量較高時，再磨對石墨鱗片的破壞比較顯著，再磨時間不宜過長，及時甩出脈石后繼續適當延長再磨時間有利于保護大鱗片。

（3）鱗片石墨粗選磨礦細度一般比較粗，且再磨后的精選效果顯著，使得掃選及前兩段精選的中礦品位較低、粒度較粗，中礦的返回方式及地點將對最終精礦品位和回收率造成重要影響。本文中礦再磨再選后返回比直接返回可使精礦品位不降的前提下提高精礦回收率6.47%，+100目粒級回收率增加1.89%。

［1］李哲.鱗片石墨浮選特性及工藝研究［D］.北京:中國礦業大學，2010年.

［2］楊香風.石墨選礦及晶體保護試驗研究［D］.湖北武漢:武漢理工大學，2010年.

收稿：2016-01-20

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.04.028