某細粒浸染狀石墨礦選礦試驗研究

楊 輝，雷建斌，楊智榮，馬 亮，胡 銳

(1.咸陽非金屬礦研究設計院有限公司，陜西 咸陽 712021；2.蘇州中材非金屬礦工業設計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215000)

石墨是一種性能優良的非金屬礦物，具有耐高溫、抗腐蝕、抗熱震、強度大、韌性好、自潤滑強度高、導熱、導電性能好等物理化學性質。廣泛應用于冶金、機械、電子、化工、輕工、軍工、國防、航天及耐火材料等行業，是當今高新技術發展必不可少的非金屬材料之一。

石墨分為晶質石墨(包括塊狀石墨和麟片狀石墨)和隱晶質石墨兩大類。某細粒浸染狀石墨礦石中的石墨呈銀灰色，鱗片狀和葉片狀，單晶鱗片直徑一般0.001～0.2mm，最大可達0.5mm，固定碳含量為19.31%，具有一定的開發和利用價值。對該地區石墨礦進行磨礦及浮選工藝研究，用煤油作為捕收劑，松醇油作為起泡劑，添加適量的抑制劑，采用九次再磨十次精選的工藝流程，獲得精礦品位79.82%，回收率52.28%較好結果。

1 礦石性質

1.1 原礦化學成分

原礦化學成分分析結果見表1。

由表1可知，原礦固定碳含量為19.31%，其他成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O等，需要通過選礦工藝進行排除。

表1 原礦化學成分及固定碳含量(%)

1.2 原礦礦物組成

經過鑒定，原礦礦石中石墨多為微細的片狀、不規則的片狀，呈條帶狀分布，在礦石中分布不均勻，片的大小不均。礦石中石墨的含量約20%，其中10%～20%為隱晶質石墨(土狀石墨)，這類石墨和粘土礦物致密相嵌或呈條帶狀分布。

脈石礦物主要為石英、伊利石、高嶺石、斜長石、碳質、方解石等；金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦等。從礦物組成可知，此石墨礦含粘土礦物，碳質較多，在石墨選礦試驗中要注意脫泥脫碳。

1.3 原礦嵌布特征

據巖礦鑒定樣品成果統計，礦石中石墨呈銀灰色，為晶質鱗片狀和葉片狀，單晶鱗片直徑一般0.001～0.2mm，最大可達0.5mm，與脈石礦物嵌布關系極為復雜，部分呈細小的不規則狀星散分布在脈石礦物中。

由于受后期構造作用，鱗片狀石墨多發生碎裂和揉皺。石墨主要嵌布在石英、粘土礦物等脈石礦物粒間，細粒石墨呈浸染狀分布在脈石中，少量石墨被包裹在脈石礦物中，石墨呈條帶狀、帶狀、細線狀分布在脈石礦物粒間，條帶延伸方向與巖石的片理方向一致。因此，該石墨為微細粒的浸染狀晶質石墨，嵌布關系多樣，結構復雜，選礦難度較大。

2 選礦工藝研究及結果分析

2.1 粗選磨礦細度試驗

粗磨粗選在整個工藝流程中起著重要的作用，不僅要使石墨與脈石礦物充分單體解離，還要保證回收率。粗選磨礦細度試驗，采用一段開路磨礦，磨礦設備為XMB-70三輥四筒棒磨機。粗選條件為：pH值=7，捕收劑煤油用量800g/t，2#油用量400g/t，浮選濃度20%，浮選時間5min，磨礦濃度65%。改變磨礦時間分別為2、4、6、8、10min，進行粗選磨礦細度試驗。試驗流程見圖1，試驗結果見表2及圖2。

圖1 粗選磨礦細度試驗流程

表2 粗選磨礦細度試驗結果(%)

圖2 粗選磨礦細度試驗結果曲線

通過表2及圖2可以看出：隨著磨礦時間的增加，粗精礦回收率先顯著增加，當磨礦時間為6min時達到峰值，后又開始降低；粗精礦固定碳含量先降低后增加?？紤]到粗選作業保證回收率比品位更重要，確定粗選磨礦時間為6min，此時的磨礦細度為-0.074mm含量為60.52%。

2.2 粗選藥劑用量試驗

(1) 試驗使用煤油作為捕收劑，固定粗選條件為：pH值=7，粗選磨礦時間6min，2#油用量400g/t，浮選濃度20%，浮選時間5min。改變捕收劑煤油用量分別為400、600、800、1 000g/t，進行粗選捕收劑用量試驗。經過試驗隨著捕收劑用量的增加，粗精礦回收率先增加后降低，品位先下降后升高再下降，為保證回收率，綜合經濟因素，確定粗選捕收劑煤油用量為600g/t。

(2) 試驗以2#油為起泡劑，固定粗選條件為：pH值=7，粗選磨礦時間6min，煤油用量600g/t，浮選濃度20%，浮選時間5min。改變2#油用量分別為150、300、450、600g/t，進行粗選起泡劑用量試驗。通過試驗，隨著起泡劑用量的增加，粗精礦回收率逐漸升高，品位逐漸降低，當2#油用量為450g/t時，回收率達到了89.63%，且再增加起泡劑用量對回收率提高不大。綜合考慮，確定粗選起泡劑2#油用量為450g/t。

(3) 生石灰除了可以作為礦漿pH值的調整劑外，對原礦中少量的黃鐵礦可起到較強抑制作用，因此調整劑采用生石灰。固定粗選條件為：粗選磨礦時間6min，煤油用量600g/t，2#油用量450g/t，浮選濃度20%，浮選時間5min，生石灰用量分別為0、1 500、3 000g/t，進行粗選調整劑用量試驗。經過試驗，隨著生石灰用量的增加，粗精礦固定碳含量變化不明顯，回收率先降低后增加，且當生石灰用量為0時，粗精礦的品位及回收率均最高，確定粗選不加生石灰，此時礦漿pH值為7。

(4) 考慮到石墨鱗片較細，精選易夾雜石英上浮，因此對精選進行加水玻璃對比試驗，水玻璃可以抑制石英等硅酸鹽礦物，同樣也對礦漿起到分散作用。固定粗選條件：pH值=7，粗選磨礦時間6min，煤油用量600g/t，2#油用量450g/t，浮選濃度20%，浮選時間5min，水玻璃用量分別為0、1 000、2 000g/t，進行粗選抑制劑用量試驗。隨著水玻璃用量的增加，粗精礦回收率變化不明顯，品位先降低后增加，且當水玻璃用量為0時，粗精礦的品位最高，確定粗選不加水玻璃。

2.3 粗選浮選時間試驗

固定粗選條件為：p H值=7，粗選磨礦時間6min，煤油用量為600g/t，2#油用量450g/t，浮選濃度20%，改變浮選時間(第1min、第2min、第3min、第4min和第5min)，確定最佳浮選時間。根據浮選時間結果，隨著浮選時間的增加，精礦品位降低，回收率降低，在第5min時間段，精礦品位12.03%，回收率0.93%，確定粗選最佳浮選時間為4min。

2.4 精礦再磨再選段數試驗

由于該石墨礦嵌布粒度很細，為使石墨與脈石充分單體解離，根據同類型石墨礦石浮選流程，本試驗選擇進行八次再磨九次精選、九次再磨十次精選和十次再磨十一次精選開路試驗，試驗結果見表3。

表3 精礦再磨再選試驗結果(%)

由表3可知，十次再磨十一次精選的試驗流程精礦品位最高，但也只達到89.87%。與九次再磨十次精選最終結果相差很小。最終確定選用九次再磨十次精選做閉路試驗。

2.5 閉路試驗

由開路試驗可知，中礦1、2、3、4混合后量比較大，固定碳較低，所以將其混合再磨后進行掃選，將掃選精礦返回粗磨，尾礦拋尾；而中礦5～8的產量和品位均較低，產率為5.87%，品位為59.23%，與精選Ⅱ精礦品位接近，故返回再磨Ⅲ處；中礦9～11的品位較高，將中礦9～11混合后返至再磨Ⅳ。閉路試驗結果見表4。

表4 閉路試驗結果(%)

從該礦石的原礦礦物組成和選礦試驗得知，該礦石屬于難選細鱗片石墨礦石，選礦工藝流程較長，選礦指標很難提高，如果要得到較高質量的選礦產品，必須借助其他選礦方法。

3 結論

(1) 經過試驗證明，該礦石為難選細粒鱗片石墨礦石，采用浮選的方法較難得到高品位石墨精礦。

(2) 通過一系列試驗確定的最佳工藝流程為：原礦經過一次粗磨一次粗選，粗選精礦九次再磨十次精選。

(3) 通過九次再磨十次精選開路試驗，獲得原礦品位14.55%，石墨精礦品位88.88%，回收率3.66%，產率0.60%，尾礦品位3.98%的優良選別指標。

(4) 通過閉路試驗獲得原礦品位12.69%，石墨精礦品位79.82%，回收率52.28%，產率8.31%，尾礦1品位為2.34%的優良選別指標。