细粒难选石英型萤石矿低温浮选试验研究.pdf

2 0 1 5 年第2 期有色金属 选矿部分 3 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s I L l 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 2 ．0 1 0 细粒难选石英型萤石矿低温浮选试验研究 张晓峰，朱一民，周菁，周玉才 湖南有色金属研究院，长沙4 1 0 0 1 0 摘要针对某地萤石矿中萤石与石英嵌布粒度细，低温 1 5 ℃以下 条件下萤石回收率低，精矿产品质量差的问题， 试验研究采用一次粗选、一次扫选、七次精选，精选一段浮选精矿再磨再浮的工艺流程，以自主研发的z Y M 为萤石低温浮 选捕收剂，在矿浆温度为5 ～1 0 ℃的条件下，试验室获得的选矿指标为萤石给矿C a F 23 2 ．5 2 ％，精矿中c a F 9 7 ．5 5 ％、S i 0 1 ．3 6 ％，萤石回收率为7 6 ．6 7 ％；在矿浆温度为1 0 ℃的条件下，工业生产指标为萤石给矿c a F 3 0 ．1 4 ％，精矿中c a F 29 6 ．3 7 ％、 s i 0 21 ．8 l ％，萤石回收率为7 1 ．6 7 ％。 关键词选矿；低温浮选；细粒嵌布；萤石矿 中图分类号T D 9 7 l ．5 ；，I D 9 2 3 i 7文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 5 0 2 0 0 3 9 ．0 5 L o wT e m p e 髓t I l r eF l o t a t i 伽E x p e r i m e n tS t I l d yo faC e r t a i nF i n e - G m i n e d №t o r y Q u a r t z T y p eF l u o r i t eO 心 Z 础ⅣG 痢n 咖叼，红ⅢH m i 叼，z 日0 【厂m 叼，红抑【厂地c 砸 旺m n n nR e s e n r c hI h s 吼t l 钯0 厂Ⅳ6 n _ 角r r D u S 讹t n z s ，C k 咀庐h n4 】O D 】O ，C h z n n A b s t r a c t I nv i e wo ft h e s ep r o b l e m so ft h ef i n ed i s s e I I l i n a t e dg r a i ns i z eo fn u o r i t ea n dq u a r t zi n n u o r i t eo r ei nac e n a i np l a c e ，t h el o wr e c o v e r yo fn u o r i t ea n dt h ep o o rq u a l i t l I ro fc o n c e n t I ．a t eu n d e rt h e l o w t e m p e r a t u r e 15 ℃ ， t } l e e x p e r i m e n ta d o p t e d t h e p r o c e s s o fo n er o u g h i n go n e s c a V e n g i n g s e V e n c l e a n i n g sa n dc o n c e n 昀t eo ft h ef i I s tc l e a n i n gr e 目r i n d i n ga n dr e n o t a t i o n ， a n du s e ds e l f d e v e l o p e dZ Y 】Ⅵa s t h ec o l l e c t o ro fn u o r i t el o wt e m p e r a t u r en o t a t i o n ．U n d e rt h ep u l pt e m p e r a t u r eo f5 ～1 0 ℃，t h eb e n e f i c i a t i o n i n d i c a t o r si nt h el a b o m t o r yw e r ea sf o l l o w s n u o r i t eo r e 衍t hC a F 23 2 ．5 2 ％，n u o r i t ec o n c e n 臼．a t e 而t hC a F 2 9 7 ．5 5 ％，S i 0 21 - 3 6 ％， t h er e c o v e r yo fn u o r i t ew a s7 6 ．6 7 ％；u n d e rt h ep u l p t e m p e m t u r eo f 10 ℃，t h e i n d u s t r i a l i n d i c a t o r sw e r ea sf o l l o w s f l u o r i t eo r ew i t hC a F 23 0 ．1 4 ％，n u o d t ec o n c e n t r a t ew i t } lC a F 29 6 ．3 7 ％， S i 0 21 ．8 l ％，t h er e c o V e r yo fn u o r i t ew 鼬7 1 ．6 7 ％． K e yw O r d l s m i n e r dp r o c e s s i n g ； l o w t e m p e r a t u r en o t a t i o n ； f i n e g r a i n e dd i s s e H l i n a t i o n ； n u o r i t eo r e 萤石作为一种战略资源，具有十分广泛的工业 用途，如冶金、玻璃、陶瓷、水泥、医药、防腐、 航空航天、机械电子等工业领域⋯，但其主要用 于化工行业，作为生产氢氟酸的主要原料，全世界 约有5 0 ％以上的萤石用来生产氢氟酸[ 2 ‘3 ] 。近年 来，我国对无水氟化氢的需求量不断增加，同时国 外对氟化氢和氟化盐的需求也呈上升趋势，这促进 了我国氟化氢生产行业的发展，也必然导致对萤石 资源的需求量增加[ 4 ] 。 萤石的选矿方法主要有手选、重选和浮选[ 5 | ， 而萤石常常与其他一些矿物共生，如碳酸盐、石 英、硅酸盐等，这类脉石矿物与萤石之间的密度差 较小，同时随着萤石的贫化及与脉石矿物间嵌镶 关系紧密，只有细磨才能达到单体解离，这类萤石 矿与脉石的分离只能采取浮选法。针对不同类型的 萤石矿的浮选方法总结如下1 石英型萤石矿的 浮选旧] 。为了获得酸级的萤石精矿，此类萤石矿 主要是精矿降硅，而精矿降硅的关键是磨矿。对于 细粒嵌布的石英型萤石矿一般用碳酸钠为调整剂， 水玻璃为抑制剂，油酸为捕收剂，采用阶段磨矿阶 收稿日期2 0 1 3 1 0 _ 1 8修回日期2 0 1 5 - 0 1 一1 5 作者简介张晓峰 1 9 8 5 - 2 ．，男，辽苏泗阳人，硕士，工程师，主要从事选矿科研、选矿 冶金 固体废弃物综合利用、选矿废水处理与回用 以及选矿设计等研究工作。 万方数据 4 0 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第2 期 段选别的工艺流程；2 方解石型萤石矿的浮选[ s | 。 由于萤石和方解石都为含钙矿物，其浮选分离一直是 选矿难题。一般采用水玻璃或盐化水玻璃或酸化水 玻璃抑制碳酸盐，油酸或者其他脂肪酸作为萤石的 捕收剂；3 重晶石型萤石矿的浮选。由于重晶石 和萤石的可浮性相近，因此萤石和重晶石的浮选分 离也是浮选中的一个难点。一般采用碳酸钠为调整 剂，水玻璃为脉石抑制剂，油酸作为捕收剂，混合 浮选获得萤石和重晶石的混合精矿，然后对混合精 矿进行萤石和重晶石浮选分离。混合精矿浮选分离的 方法有抑制重晶石浮萤石和抑制萤石浮选重晶石。 多年来国内选矿工作者对萤石选矿进行了大量 的研究阻1 2 ] ，并取得了较多的研究成果，为萤石选 矿积累了宝贵的经验，并提出了许多新思路，但萤 石选矿中某些复杂难选的萤石矿的精矿中降硅、降 钙，以及低温 1 5 ℃以下 条件下提高萤石浮选指 标的问题一直未得到很好解决。本试验研究针对某 地细粒难选石英型萤石矿长期以来经多家研究单位 表1 T a b l e1 试验研究，但均未获得理想的选矿指标，尤其是低 温条件下萤石回收率低一直困扰着该厂生产的问 题，根据其矿石性质，通过选矿试验研究选择确定 采用一次粗选、一次扫选、七次精选，精选一浮选 精矿再磨再选的工艺流程，以低温分散性强、选择 性好的z Y M 作为萤石捕收剂，很好地解决了该萤 石矿低温条件下无法生产和萤石精矿指标差的问 题，为其他萤石矿山类似矿石性质或低温浮选提供 一种选别工艺流程和低温捕收剂。 1矿石性质 1 ．1 矿石的矿物组成及成分分析 该矿为单一硅酸盐 石英 型萤石矿。矿石的 矿物组成较为简单，主要矿物为萤石和石英，其次 为高岭石、长石、绢云母、方解石等。原矿主要成 分分析结果见表1 ，钙物相分析结果分别见表2 。 从表1 和表2 分析结果可知，矿石中主要组分为萤 石和石英，其含量分别为3 2 ．7 5 ％和4 7 ．6 5 ％。钙主 矿石多元素分析结果 M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so f1 1 l n o f _ m i n eo r e ／％ PSB a 0M n元素N a 2 0A l 籼c a C a F 2 K 2 0 M 9 0T F es i 0 cF 表2钙物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l t so fc a l c i u mp h a s e ／％ 要分布于萤石中，分布率为9 4 ．8 8 ％。 1 ．2 矿石中主要矿物的嵌布特征 矿石中主要有用矿物为萤石，其嵌布粒度粗细 不均。粗粒萤石粒度在3m m 左右，常包裹夹杂细 粒石英等矿物，或者有微细粒石英脉穿插；细粒萤 石粒度约0 ．0 1 5m m ，多呈碎裂状与石英等脉石交 代连生，呈稀疏不等的混杂嵌布，另外常见细粒萤 石呈脉状穿插在石英中；部分微细粒石英等脉石矿 物混杂在萤石中，需细磨才能单体解离。 粒度细微，需细磨才能使萤石和石英单体解离。 2 ．1 磨矿细度浮选试验 在粗选矿浆温度为1 0 ℃的条件下，进行不同磨 矿细度浮选试验，磨矿细度浮选试验工艺流程见图 1 ，试验结果见图2 。 原矿 3 碳酸钠8 1 3 水玻璃矧 2 Z Y M6 C 萤石粗选 粗精矿尾矿 2 选矿试验研究№1 从矿石性质分析结果可知，该矿石属石英型 萤石矿。矿石中C a F 2 的含量为3 2 ．7 5 ％，s i O 含量 为4 7 ．6 5 ％，C a C O ，的含量较低。因此，矿石中硅 的含量是影响萤石精矿质量的关键。而工艺矿物学 研究结果表明，萤石与石英的嵌镶关系复杂，嵌布 药剂用量单位出； 搅拌及浮选时间m i n 下同 图1 磨矿细度试验工艺流程 7 I ’h e p r o c e s sn o w s h e e to f 目r i n d i n gf i n e n e s s t e s t 试验结果表明，随着磨矿细度的增加，粗精矿 中萤石的回收率增加，当磨矿细度一7 4 斗m5 8 ％ 时，再增加磨矿细度，萤石的回收率提高幅度不 大，但萤石品位降低。因此，综合考虑萤石的浮选 万方数据 2 0 1 5 年第2 期张晓峰等细粒难选石英型萤石矿低温浮选试验研究 4 1 一7 4L L m 含皱／％ 图2 磨矿细度试验结果 F i g ．2 T h er e s u l t so f 鲥n d i n gf i n e n e s st e s t 指标，确定粗选适宜的磨矿细度为一7 4 斗m5 8 ％。 2 ．2 碳酸钠用量试验 在磨矿细度一7 4 “m5 8 ％，粗选水玻璃用量为 6 0 0 ∥t 、捕收剂z Y M 用量为6 0 0 鼽，矿浆温度为 1 0 ℃的条件下，进行碳酸钠用量试验。碳酸钠用量 试验工艺流程见图1 ，试验结果见图3 。 2 【_ l3 0 0 4 0 05 6 0 f 7 0 08 0 09 lo C l 碳酸钠用量“g t 。 图3 碳酸钠用量试验结果 F i g ．3 T h er ．e s u l t so fs o d i u mc a r b o n a t ed o s e st e s t 碳酸钠用量试验结果表明，随着碳酸钠用量的 增加，粗精矿中萤石的品位增加，说明添加碳酸钠 有利于改善浮选环境，分散矿泥，提高萤石品位， 但过多的添加碳酸钠，矿浆p H 升高，对萤石回收 不利。因此，综合考虑萤石的浮选指标，确定粗选 适宜的碳酸钠用量为l0 0 0 加。 2 ．3 水玻璃用量试验 在磨矿细度一7 4 “m5 8 ％，粗选碳酸钠用量为 1 0 0 0 矾、捕收剂Z Y M 用量为6 0 0f ；／t ，矿浆温度 为1 0 ℃的条件下，进行水玻璃用量试验。水玻璃 用量试验工艺流程见图1 ，试验结果见图4 。 水玻璃用量试验结果表明，随着水玻璃用量的 增加，粗精矿中萤石的品位增加，但过多的添加水 玻璃，则会造成水玻璃对萤石的抑制作用加强，萤 石回收率降低幅度加大。因此，综合考虑萤石的浮 选指标，确定粗选适宜的水玻璃用量为6 0 0g ／t 。 2 o3 f 4 0 05 0 0 6 0 07 o8 0 9 0 0l0 0 0 水玻璃用量／ g ．1 _ 1 图4 水玻璃用量试验结果 F i g ．4 T h er e s u l t so fs o d i u ms i l i c a t ed o s e st e s t 2 ．4 捕收剂种类试验 在磨矿细度一7 4 斗m5 8 ％、粗选碳酸钠用量为 10 0 0 矾、水玻璃用量为6 0 0 ∥t 、矿浆温度为2 0 ℃ 的条件下，进行捕收剂种类试验。捕收剂种类试验 工艺流程见图1 ，试验结果见表3 。 表3捕收剂种类试验结果 T a b l e31 h er e s u l t so fc o l l e c t o r 帅e st e s t／％ 捕收剂种类试验结果表明，在矿浆温度为2 0 ℃ 的条件下，7 3 3 和z Y M 的捕收能力相当，但z Y M 的选择性较7 3 3 好；油酸和S D 获得粗精矿中萤石 的回收率均低于z Y M ，品位比z Y M 略高。因此， 综合考虑萤石的浮选指标，确定粗选选择z Y M 作 为萤石捕收剂。 2 ．5 捕收剂Z Ⅵ订用量试验 在磨矿细度一7 4 斗m5 8 ％，粗选碳酸钠用量为 10 0 0 趴、水玻璃用量为6 0 0 ∥t ，矿浆温度为1 0 ℃ 的条件下，进行捕收剂Z Y M 用量试验。捕收剂 z Y M 用量试验工艺流程见图l ，试验结果见图5 。 捕收剂z Y M 用量试验结果表明，随着捕收剂 z Y M 用量的增加，粗精矿中萤石的回收率增加， 但品位降低。由于该矿石的泥化现象较为严重，且 ∞％∞踮∞巧加3∞ ∞够∞髓舳竹加酗印 万方数据 4 2 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第2 期 2 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 0 8 0 09 0 0l0 0 0 捕收剂Z Y M 用量／ g t 。 图5 捕收剂Z Y M 用量试验结果 F i g ．5 T h er e s u l t so fc o l l e c t o rZ Y Md o s e st e s t 选矿用水来自采矿水，呈弱酸性，水温在5 ℃左右， 所以捕收剂的用量较大。因此，综合考虑萤石的浮 选指标，确定粗选捕收剂z Y M 适宜用量6 0 0 趴。 2 ．6 不同捕收剂条件下。条件下浮选温度试验 在磨矿细度一7 4 肛m5 8 ％，粗选碳酸钠用量为 10 0 0 趴、水玻璃用量为6 0 0 加、捕收剂Z Y M 用 量为6 0 0 矾的条件下，进行不同捕收剂粗选矿浆 温度试验。粗选矿浆温度试验工艺流程见图1 ，试 验结果见图6 。 粗选矿浆温度／℃ 图6 矿浆温度试验结果 F i g ．6 T h er e s u l t so fs l u n yt e m p e r a t u r e 粗选矿浆温度试验结果表明，采用油酸作为萤 石捕收剂时，随着矿浆温度的升高，粗精矿中萤石 的回收率增加幅度较大。在矿浆温度为1 5 ℃时， 采用油酸作捕收剂获得粗精矿中萤石的回收率较 低，仅为7 0 ％左右；采用z Y M 作为萤石捕收剂时， 随着矿浆温度的升高，粗精矿中萤石的回收率增加 幅度不大。在矿浆温度为5 ℃时，采用z Y M 作捕收 剂获得粗精矿中萤石的回收率近9 0 ％。结果表明 Z Y M 耐低温性能好。 2 ．7 再磨细度试验 由于矿石中萤石与石英嵌镶关系复杂，且嵌布 粒度较细，需细磨才能使萤石和石英单体解离。萤 石细磨时需综合考虑萤石可销售的粒度以及萤石的 可浮性。因此，最终通过对再磨方案试验结果的对 比，确定对精选一浮选精矿进行再磨，再磨适宜细 度为一3 8 斗m7 5 ％。 2 ．8 低温条件下不同捕收剂闭路对比试验 为了进一步考察低温条件下不同捕收剂的萤石 浮选指标，进行闭路对比试验。z Y M 捕收剂闭路 试验工艺流程见图7 ，其中精选3 和精选4 水玻璃 用量为4 0 0 鲈，浮选时间3 ．5I I l i n ，其余精选作业水 玻璃用量为3 0 0 矾，浮选时间3m i n ，精选作业中矿 顺序返回。捕收剂油酸闭路试验工艺流程与z Y M 捕 收剂闭路试验工艺流程结构及药剂制度基本相同， 仅加大了捕收剂油酸的用量。试验结果见表4 。 表4低温条件下不同捕收剂闭路试验结果 T a b l e47 r h ec l o s e d c i r c u i tt e s tr e s u l t so fd i 妇f e r e n t c o l l e c t o r su n d e rt } l el o wt e m p e r a t 山．e／％ 闭路试验结果表明，z Y M 捕收剂在矿浆温度 为5 1 0 ℃的条件下获得的精矿中C a F 2 品位为 9 7 ．5 5 ％、S i 0 2 含量为1 ．3 6 ％，C a F 2 回收率为7 6 ．6 7 ％； 油酸捕收剂在矿浆温度为1 5 2 0 ℃的条件下获得的 精矿中C a F 2 品位为9 7 ．1 2 ％、S i O 含量为1 ．4 8 ％， C a F 2 回收率为5 6 ．5 7 ％。结果表明，z Y M 捕收剂在 低温条件下获得的萤石回收率较油酸高，品位相当。 3 工业应用试验结果 该试验研究成果在气温为10 ℃时在其萤石选矿 厂进行试验。现场选矿水为采矿水，水温为5 ℃左 右，采用一次粗选、一次扫选、七次精选，精选一 段中矿抛尾，精选一段精矿再磨再浮，工艺流程见 图2 。1 5 天工业试验累计平均指标为给矿C a F 2 品 位为3 1 ．6 8 ％，精矿C a F 2 品位为9 6 ．6 5 ％、S i O 含量 为1 ．7 8 ％，c a F 2 回收率为7 3 ．2 5 ％；稳定生产月累 计平均选矿指标为给矿C a F 2 品位为3 0 ．1 4 ％，精矿 C a F 2 品位为9 6 ．3 7 ％、s i 0 2 含量为1 ．8 1 ％，C a F 2 回 收率为7 1 ．6 7 ％。针对该矿石采取的选矿工艺流程 及药剂制度在低温条件下获得了较好的选别指标， ∞眄∞晒舳；。加合∞ 万方数据 2 0 1 5 年第2 期张晓峰等细粒难选石英型萤石矿低温浮选试验研究 4 3 原矿 精矿 图7z Y M 捕收剂闭路试验工艺流程 F i g ．7 T h ep r o c e s sn o w s h e e to fc o U e c t o rZ Y M c l o s e d c i r c u i tt e s t 很好地解决了现场低温时萤石回收率低，甚至有时 无法正常生产的问题。 4 结论 1 该矿属于硅酸盐 石英 型萤石矿。矿石 的矿物组成较为简单，主要矿物为萤石和石英，其 次为高岭石、长石、绢云母、方解石等。矿石中有 价元素为萤石，其含量为3 2 ．7 5 ％。矿石中萤石与 石英嵌镶关系复杂，且嵌布粒度细微，需细磨才能 使萤石和石英单体解离。 2 选矿试验结果表明，捕收剂z Y M 在低温 5 ℃ 条件下对萤石捕收能力强，选择性能好。 3 试验研究采用一次粗选、一次扫选、七次 精选，精选一段中矿直接抛尾，精选一段浮选精矿 再磨再浮的工艺流程，以自主研发的z Y M 为萤石 低温浮选捕收剂，在矿浆温度为5 ～1 0 ℃的条件下， 试验室获得的选矿指标为萤石给矿C a F 23 2 ．5 2 ％， 精矿中C a F 9 7 ．5 5 ％、S i O 1 ．3 6 ％，萤石回收率为 7 6 ．6 7 ％；在矿浆温度为1 0 ℃的条件下，工业生产 指标为萤石给矿C a F 23 0 ．1 4 ％，精矿中C a F 29 6 ．3 7 ％、 s i 0 21 ．8 1 ％，萤石回收率为7 1 ．6 7 ％。 4 该工艺流程及低温浮选捕收剂成功解决了 现场生产低温条件下萤石回收率低的问题，对类似 矿石性质的矿山及低温萤石浮选具有一定的推广应 用价值。 参考文献 [ 1 ] 牛丽贤，张寿庭．中国萤石产业发展战略思考[ J ] ．中国 矿业，2 0 1 0 ，1 9 8 2 l 一2 2 ． [ 2 ] 张方．我国萤石资源与氟化工产业发展形势分析[ J ] ． 化学化工，2 0 0 8 ，2 6 7 6 - 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