內蒙古某低品位螢石礦選礦試驗研究

劉雙有，閆寶寶，王夢琳，劉永茂，張維佳

(內蒙古自治區冶金研究院，內蒙古 呼和浩特 010020)

螢石，又名氟石，屬鹵化物礦物，是提取氟的重要礦物，主要用于鋼鐵、氟化工、煉鋁和建材工業，很多國家將其作為重要的戰略資源進行儲備。

我國螢石資源儲量豐富，但人均資源占有量較低，而且富礦少、貧礦多。近年來，隨著氟化工業的快速發展，螢石資源的供需矛盾更加突出，加快對低品位螢石礦的開發利用是擺在每一位選礦工程師面前的現實難題。

內蒙古某螢石礦原礦品位較低，礦物組成復雜，筆者以該低品位螢石礦礦石為研究對象，針對該礦石開展了較系統的條件試驗、開路試驗及閉路試驗，通過對比，最終推薦：在磨礦細度為-200目占70%，進行一次粗選、二次掃選、三次精選的浮選工藝流程，閉路試驗螢石精礦產率為48.84%，品位為CaF295.92%，回收率為CaF290.10%。本流程對礦石性質類似的低品位螢石礦石具有一定的參考、指導意義。

1 礦石性質

1.1 礦石結構、構造

1.1.1 礦石結構。 以半自型粒狀結構為主，細脈狀、浸染狀次之。

1.1.2 礦石構造。 以塊狀構造為主，次為角礫狀構造、條帶狀構造及稠密浸染狀構造。

①致密塊狀構造：由螢石在構造斷裂帶充填富集而成。 ②角礫狀構造：先形成的螢石和方解石等碎塊角礫被后形成的石英膠結而成。 ③條帶狀構造：主要由螢石沿一定方向與脈石礦物相間排列而成。 ④稠密浸染狀構造：他型粒狀螢石呈稠密浸染狀分布在各種巖性的巖石中而成。

1.2 礦石的礦物成分

礦石中礦石礦物為螢石，脈石礦物主要為石英、長石、方解石等非金屬礦物以及黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等金屬礦物。

螢石是主要的回收目的礦物，多呈粒狀集合體，少量呈角礫狀、條帶狀、星散狀分布于石英粗面巖中。螢石粒徑多為0.2 cm～1.0 cm，個別可達3 cm～5 cm。螢石顏色為無色、白色、黃色、綠色和紫色等，玻璃光澤，硬度4。

1.2.1 石英。呈細粒狀或不等粒粒狀產出，常與螢石和方解石膠結，無色和白色，玻璃光澤，少數具油脂光澤，無解理，斷口具貝狀或刺狀。

1.2.2 方解石。呈不規則的菱面體粒狀產出，常有聚片雙晶，解理較完全，顏色多為白色，條痕白色，玻璃光澤和珍珠光澤。

1.2.3 黏土類礦物。主要為長石、絹云母、綠泥石等，呈星點狀或集合體狀、顯微鱗片狀散布在細晶狀螢石晶粒之中、螢石晶粒間或被排擠在螢石集合體外緣，分布不均勻。

1.2.4 金屬礦物。礦石中的金屬礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、錫石等。含錳磁鐵礦呈稀疏至稠密浸染狀或脈狀產出；黃鐵礦多呈浸染狀，局部呈團塊狀；磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等，在礦體內呈單礦物或集合體狀零星產出。各種金屬礦物含量均極低。

1.3 原礦化學多元素分析

表1 原礦化學多元素分析結果

據多元素分析結果可知：該礦石中主要化學成分是CaF2、SiO2、Al2O3和TFe，其他元素含量較低。

1.4 原礦的比重測定

原礦真比重：2.87×103kg/m3，原礦堆比重：1.80×103kg/m3。

2 選礦試驗

螢石浮選以碳酸鈉為調整劑、以水玻璃為抑制劑、用油酸類捕收劑做捕收劑的工藝流程在工業生產上已經成熟應用了許多年，因此本次選礦試驗選擇以碳酸鈉為調整劑、以水玻璃為抑制劑、用低溫YS系列捕收劑做捕收劑的工藝流程。根據礦石性質，選礦試驗采用浮選工藝流程，并進行各項條件對比試驗、開路試驗及閉路試驗。

2.1 磨礦細度試驗

合理的磨礦細度不僅是獲得較好浮選指標的關鍵，而且也是節省能源消耗、降低生產成本、實現企業綠色發展的關鍵。本次細度試驗中加入碳酸鈉1 500 g/t、水玻璃1 000 g/t、低溫YS捕收劑200 g/t，探索不同磨礦細度對浮選指標的影響，浮選試驗結果如圖1所示。

圖1 磨礦細度試驗結果

據試驗結果，隨著磨礦細度的增加，螢石粗精礦品位及回收率呈現先升高后降低的趨勢，在磨礦細度為-200目(74 um)占70%時，粗精礦品位、回收率等指標最好，故選擇磨礦細度為-200目(74 um)占70%。

2.2 碳酸鈉用量試驗

礦漿酸堿度不僅影響礦物表面物理化學性質，而且還會影響礦物與浮選藥劑之間的相互作用。碳酸鈉是一種常用的非金屬礦浮選pH調整劑，本次試驗采用碳酸鈉調整礦漿pH值。碳酸鈉用量試驗條件：磨礦細度-200目占70%、水玻璃1 000 g/t，YS捕收劑200 g/t，探索不同用量碳酸鈉對浮選指標的影響，試驗結果如圖2所示。

圖2 碳酸鈉用量試驗結果

據試驗結果，隨碳酸鈉用量增加，螢石粗精礦中CaF2的品位不斷降低，回收率先升高后降低，當碳酸鈉用量為500g/t時，螢石粗精礦品位CaF2：90.98%，回收率67.48%，指標較好，為保證螢石中CaF2的回收率，故暫時選定碳酸鈉用量為500 g/t，此時pH=6。

2.3 水玻璃用量試驗

水玻璃是石英、硅酸鹽以及硅鋁酸鹽類礦物的常用抑制劑，而且水玻璃作為礦漿的調整劑，可強化礦漿的分散。非硫化礦浮選時，廣泛使用水玻璃作抑制劑，同時作為礦泥分散劑分散礦漿。水玻璃用量試驗條件：磨礦細度-200目占70%、碳酸鈉500 g/t (pH=6)、低溫YS捕收劑200 g/t，探索不同水玻璃用量對浮選指標的影響。試驗結果如圖3所示。

試驗結果表明，隨水玻璃用量的增加，螢石粗精礦中CaF2品位基本呈升高的趨勢，但CaF2回收率先升高后降低，綜合考慮，暫選定水玻璃用量為600 g/t，此時CaF2品位為91.38%，回收率為70.91%。

圖3 水玻璃用量試驗結果

2.4 捕收劑用量試驗

為了節約能源消耗、降低選廠生產成本，適應當前國家清潔生產及節能減排的要求，選礦藥劑科研工作者研發了低溫YS系列螢石礦捕收劑，故本次選礦試驗選用YS系列捕收劑，并進行用量條件試驗。試驗條件：磨礦細度-200目占70%、碳酸鈉500 g/t(pH=6)、水玻璃600 g/t，試驗結果如圖4所示。

圖4 YS捕收劑用量試驗結果

圖5 閉路試驗流程

據試驗結果，隨捕收劑用量的增加，螢石粗精礦產率不斷增加，粗精礦中CaF2品位有所下降，CaF2回收率先升高后降低，綜合考慮在YS捕收劑400 g/t時選別指標較好，此時粗精礦品位90.13%，回收率88.66%，故暫定捕收劑用量為400 g/t。

2.5 閉路試驗

在條件試驗的基礎上進行閉路試驗，試驗結果如表2所示，閉路試驗流程如圖5所示。

表2 閉路試驗結果

3 產品檢查

3.1 浮選精礦產品化學多元素分析

表3 浮選精礦化學多元素分析結果

3.2 精礦比重測試

浮選精礦真比重：2.94×103kg/m3。

4 結束語

內蒙古某螢石礦礦石中主要有用礦物為螢石。通過較系統的條件試驗研究，最終推薦選礦流程為：在磨礦細度為-200目占70%時，進行一次粗選、二次掃選、三次精選的浮選工藝流程。該流程結構合理、成熟，生產中易于操作、管理，所獲得的技術、經濟指標比較理想。

經閉路試驗可得到如下浮選技術指標：螢石精礦產率為48.84%，品位為CaF295.92%，回收率為CaF290.10%。

浮選精礦產品達到YB/T 5217-2005 FC-95質量標準要求。

YS系列低溫螢石礦捕收劑對該礦石選擇性較好，所得到的浮選指標較好。在生產中可以根據礦石性質變化對相應浮選藥劑配比進行適當的調節。