黑龍江雞西平安石墨選礦試驗(yàn)研究

高 野，周 南，程 亮，2，邵 坤，關(guān)智浩，2

(1.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110032； 2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

石墨屬于六方晶系，層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間靠分子間作用力相連[1]，被廣泛應(yīng)用在機(jī)械、化工、冶金、國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域[2-4]，鱗片狀石墨片徑越大，應(yīng)用價(jià)值越高。如在冶金工業(yè)中主要用于制造坩堝，冶煉有色金屬和特種鋼，其中制造坩堝所用石墨為大鱗片石墨，鱗片越大耐溫性能越好[5-6]。傳統(tǒng)試驗(yàn)精礦一般經(jīng)過(guò)多段再磨再選，但這種工藝有時(shí)會(huì)使大鱗片嚴(yán)重破壞[7]。對(duì)黑龍江雞西地區(qū)石墨礦進(jìn)行選礦工藝研究，采用預(yù)富集工藝保護(hù)大鱗片石墨，棒磨與攪拌磨相結(jié)合的磨礦方式對(duì)石墨礦進(jìn)行單體解離，使石墨精礦品位、回收率取得較好指標(biāo)。

1 原礦性質(zhì)

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，其中固定碳含量為9.45%。顯微鏡下觀察，礦石中石墨主要為大鱗片晶質(zhì)石墨，片徑介于0.04～1mm之間，而伴生礦物種類復(fù)雜，主要為長(zhǎng)石和石英，其次為透閃石、云母、綠泥石，還有少量的黃鐵礦等。大部分石墨集合體顆粒中常夾雜有細(xì)小的脈石礦物(圖1)。

表1 化學(xué)成分多項(xiàng)分析結(jié)果

石墨粒度測(cè)定結(jié)果見表2，該礦石中＞0.147mm(+100目)的粗粒石墨含量為23.82%，石墨粒徑大部分集中在0.075mm以下，石墨的粒度以細(xì)粒嵌布為主。

2 試驗(yàn)研究

2.1 磨礦流程試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)是各個(gè)選別試驗(yàn)中極為重要的一步，它的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到生產(chǎn)中磨礦設(shè)備的選擇，以及能否保證石墨礦的充分回收。石墨礦屬易浮礦物，通過(guò)磨礦使其表面裸露，并與脈石礦物解離，再通過(guò)選礦藥劑的作用，可實(shí)現(xiàn)其有效回收。因此，確定合適的磨礦細(xì)度極為重要。試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖1 石墨光片

表2 石墨礦石中石墨工藝粒度測(cè)定結(jié)果

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦產(chǎn)率趨于下降，當(dāng)磨礦細(xì)度超過(guò)-0.075mm占53.47%后，回收率不再提高，尾礦品位基本不發(fā)生變化，說(shuō)明針對(duì)石墨礦一段磨礦不宜過(guò)細(xì)，石墨較軟，過(guò)細(xì)磨礦泥化加重，破壞浮選環(huán)境，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的比較，確定一段磨礦細(xì)度-0.075mm為53.47%，粗精礦回收率為82.69%。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大鱗片快速浮選試驗(yàn)。

2.2 快速浮選大鱗片石墨精選試驗(yàn)

快速浮選即根據(jù)目的礦物的不同解離程度顆粒浮選速度的差異，優(yōu)先將浮選速度較快的那部分顆粒浮選出來(lái)，做到早收、快收，而進(jìn)入尾礦的目的礦物顆粒再用正常的選礦工藝處理，從而有助于保護(hù)部分已單體解離的大片石墨。根據(jù)試驗(yàn)條件，做適當(dāng)調(diào)整進(jìn)行快速浮選流程的考查，試驗(yàn)流程圖見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

圖3 快速浮選大鱗片石墨精選試驗(yàn)流程

表4 快速浮選大鱗片石墨精選試驗(yàn)結(jié)果

從表中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，石墨精礦品位為79.95%，固定碳得到有效富集。同時(shí)從浮選現(xiàn)象可知，快速浮選可以將部分已單體解離的大鱗片石墨優(yōu)先浮選出來(lái)，并且一段磨礦時(shí)間較短，大鱗片石墨可以得到有效保護(hù)。尾礦品位為0.54%，回收率較低，因此尾礦可以直接拋除。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行磨礦開路試驗(yàn)、閉路試驗(yàn)。

3 開路、閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了開路試驗(yàn)(圖4)，通過(guò)一次快速浮選，五段磨礦，七次精選，最終獲得產(chǎn)率為4.65%、固定碳含量為94.55%、回收率為46.80%的石墨精礦(表5)。

在開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)(圖5)，選擇中礦逐級(jí)返回工藝流程，最終獲得產(chǎn)率為9.27%、固定碳含量為96.67%、回收率為94.82%的石墨精礦 (表 6)。

對(duì)精礦產(chǎn)品進(jìn)行篩析可知，+0.147mm(+100目)粒級(jí)含量為 15.37%，該選礦流程有效保護(hù)了大鱗片石墨。

4 結(jié)論

(1)采用棒磨和攪拌磨相結(jié)合的工藝，前期采用棒磨能夠增大原礦處理量，節(jié)約能耗，精選作業(yè)采用攪拌磨能夠增大細(xì)鱗片石墨的單體解離度。

圖4 開路試驗(yàn)流程

表5 開路流程試驗(yàn)結(jié)果

圖5 閉路試驗(yàn)流程

表6 閉路流程試驗(yàn)結(jié)果

(2)采用快速浮選工藝，能夠使大鱗片粗精礦中的脈石礦物減少，減少石英等粗顆粒脈石礦物對(duì)鱗片石墨的磨礪，從而起到保護(hù)鱗片的作用。

(3)通過(guò)系統(tǒng)閉路試驗(yàn)，原礦經(jīng)一次粗磨，一次快速浮選精選，四次再磨，七次精選的閉路試驗(yàn)，最終所取得的精礦指標(biāo)為：精礦產(chǎn)率為9.27%，固定碳品位 96.67%，回收率為 94.82%，+0.147mm(+100 目 )含量為 15.37%，大鱗片得到有效保護(hù)。