陜西安康低品位重晶石礦選礦試驗研究

強錄德，劉志超，李春風

(核工業北京化工冶金研究院，北京 101149)

重晶石的主要成分是硫酸鋇(BaSO4)，密度4.5 g/cm3，最主要的用途是作為加重劑用在石油鉆井行業，也是提煉鋇的主要原料，還用于造紙、紡織、醫療、玻璃、搪瓷等工業[1]。

近年來，隨著重晶石礦產資源的開發利用，高品位資源越來越少，因此，一些復雜難處理資源的開發利用受到關注。對于性質簡單的重晶石礦，大多通過手選或重選即可[2]；對于脈石礦物主要為石英的重晶石礦，浮選工藝簡單，且可得到良好指標；但對于礦物組成復雜、有用礦物與脈石礦物性質相似的重晶石礦，通過簡單選礦難以達到理想效果[3-10]。

陜西安康某重晶石礦的含鋇礦物不僅有硫酸鹽礦物重晶石(BaSO4)，還有碳酸鹽礦物毒重石(BaCO3)，脈石礦物主要為鈣、鎂的碳酸鹽礦物。有用礦物與脈石礦物之間有相同的成礦陰離子，且成礦陽離子同為堿土金屬，礦物表面化學性質相近，浮選分離困難。采用浮選、精礦酸溶工藝處理，獲得酸溶渣產品，酸用量為120 kg/t，工藝復雜，酸耗量大，成本較高[11]。試驗研究采用浮選工藝進行選礦，以獲得合格重晶石精礦。

1 原礦性質

1.1 礦石元素組成

原礦多元素分析結果見表1。礦石中主要有用元素為鋇，其他元素無利用價值。原礦BaO品位50.24%。礦石密度3.90 g/cm3。

表1 原礦多元素分析結果 %

1.2 礦石礦物組成

礦石主要含鋇礦物為重晶石(BaSO4)，其次為毒重石(BaCO3)。脈石礦物有方解石(CaCO3)、云母((H、K)2(Mg、Fe)2Al2(SiO4)3)、石英(SiO2)、白云石(CaMg(CO3)2),還有少量黃鐵礦(FeS2)、綠泥石(H4Mg3SiO9)和碳質物(常為腐植酸等)等。

2 試驗結果與討論

2.1 礦漿pH對浮選的影響

試驗條件：磨礦細度-200目占95%，礦漿濃度30%，溫度25 ℃，捕收劑油酸鈉用量0.2 kg/t，起泡劑2#油用量50 g/t。礦漿pH對重晶石浮選效果的影響試驗結果如圖1所示。可以看出：BaO回收率隨礦漿pH升高先提高后下降。在pH<10條件下，捕收劑油酸根濃度對浮選的影響大于礦物表面電位對浮選的影響，礦物表面吸附捕收劑的能力大于電位對捕收劑的排斥力；pH>10后，捕收劑與礦物表面電位的作用正好相反；pH在6～11之間，脈石礦物吸附捕收劑的能力大于礦物表面電位對捕收劑的排斥力。自然礦漿的pH為8.5左右，在此條件下，回收率和精礦品位都較高，所以，浮選時礦漿pH不必調整。

圖1 礦漿pH對浮選的影響

2.2 捕收劑種類對浮選的影響

礦石中除含鋇礦物和含鈣鎂礦物外，還有石英、黑云母等硅酸鹽礦物，可選擇陰離子型捕收劑進行選礦。選擇油酸鈉、石油磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、異辛基磷酸酯為捕收劑，對比含羧基、磺酸基、硫酸基、磷酸基的陰離子基團對含鋇礦物的浮選效果。試驗條件：捕收劑用量0.2 kg/t，磨礦細度-200目占95%，礦漿濃度30%，溫度25 ℃，起泡劑2#油用量50 g/t。試驗結果見表2。

表2 捕收劑種類對浮選效果的影響

由表2看出，4種捕收劑對重晶石均有捕收作用：油酸鈉的選擇性較好，所得精礦BaO品位最高；辛基磷酸的捕收能力最強，但鈣鎂礦物也有許多進入精礦，精礦BaO品位最低；十二烷基硫酸鈉的捕收能力與辛基磷酸的捕收能力相近，且精礦BaO品位較高，說明十二烷基硫酸鈉對重晶石有一定選擇性；用十二烷基硫酸鈉浮選時，泡沫量大，不易控制。綜合考慮，確定組合使用油酸鈉和十二烷基硫酸鈉，充分發揮二者的長處，以獲得較好選礦指標。

2.3 捕收劑用量對浮選的影響

捕收劑用量對浮選指標影響較大。脈石礦物抑制劑氟硅酸鈉用量500 g/t，磨礦細度-200目占95%，礦漿濃度30%，溫度25 ℃，起泡劑2#油用量50 g/t。組合捕收劑油酸鈉+十二烷基硫酸鈉用量對重晶石浮選效果的影響試驗結果如圖2所示。

圖2 捕收劑用量對浮選的影響

由圖2看出，隨組合捕收劑用量增加，精礦BaO品位下降，回收率升高。隨捕收劑用量增加，礦漿中捕收劑濃度升高，脈石礦物上浮量增加。綜合考慮，確定適宜的組合捕收劑用量為0.6 kg/t，油酸鈉與十二烷基硫酸鈉配比為5∶1。

2.4 抑制劑種類對浮選的影響

在浮選重晶石時，鈣鎂礦物也易進入精礦，導致精礦BaO品位降低。要提高精礦BaO品位，必須選擇高效抑制劑，選擇性抑制鈣鎂礦物進入到精礦中。礦石中，鈣鎂礦物主要是白云石和方解石，可用無機抑制劑水玻璃、六偏磷酸鈉等加以抑制，或用有機抑制劑丹寧酸、檸檬酸、淀粉、腐植酸等加以抑制。試驗條件：溫度25 ℃，抑制劑用量1.0 kg/t，捕收劑用量0.6 kg/t，磨礦細度-200目占95%，礦漿濃度30%，溫度25 ℃，起泡劑2#油用量50 g/t。試驗結果見表3。可以看出，多數抑制劑不僅對脈石礦物有抑制作用，對含鋇礦物也有較強的抑制作用。由于富含羥基和羧基，有機抑制劑對堿土金屬離子有較強的配合作用，水玻璃對脈石礦物的選擇性抑制效果最好，綜合考慮，確定以水玻璃作為脈石礦物抑制劑。

表3 脈石礦物抑制劑對浮選的影響

2.5 抑制劑用量對浮選的影響

試驗條件：溫度25 ℃，捕收劑用量0.6 kg/t，磨礦細度-200目占95%，礦漿濃度30%，起泡劑2#油用量50 g/t。抑制劑水玻璃用量對重晶石浮選效果的影響試驗結果如圖3所示。

圖3 抑制劑用量對浮選的影響

2.6 磨礦細度對浮選的影響

試驗條件：溫度25 ℃，水玻璃用量1.0 kg/t，捕收劑用量0.6 kg/t，礦漿濃度30%，起泡劑2#油用量50 g/t。磨礦細度-200目占比對對重晶石浮選效果的影響試驗結果如圖4所示。可以看出，隨磨礦細度增加，精礦BaO品位降低，回收率升高。由于磨礦細度增大會使礦物比表面積增大，細顆粒脈石礦物的浮選活性增大，更容易進入精礦，造成精礦BaO品位降低。為了既保證脈石礦物與重晶石充分解離，又不過磨，同時考慮重晶石產品對粒度的要求，確定磨礦細度以-200目占90%為最佳。

圖4 磨礦細度對浮選的影響

2.7 閉路浮選試驗

試驗條件：磨礦細度-200目占90%，礦漿溫度25 ℃，礦漿濃度30%。粗選水玻璃用量1.5 kg/t，捕收劑用量0.6 kg/t，2#油用量50 g/t；1次粗選，5次精選，每次精選加入水玻璃0.2 kg/t，中礦順序返回流程。試驗結果見表4。可以看出，浮選效果較好。

表4 閉路浮選試驗結果

3 結論

陜西安康低品位重晶石礦中含有鈣鎂碳酸鹽脈石礦物，與重晶石礦物的浮選性質相近，分選困難。選擇油酸鈉與十二烷基硫酸鈉按5∶1比例組合作捕收劑，水玻璃作脈石礦物抑制劑，經5次精選，成功分離出重晶石礦物，分選效果較好。