黑龍江省雙鴨山市某石墨礦選礦工藝流程試驗研究

王英東

摘 要：原礦固定碳含量6.06 %，為晶質(zhì)鱗片石墨，+100目鱗片石墨固定碳含量占總固定碳含量的48.22 %。通過對原礦進行化學(xué)分析、礦物組成及特征研究，采用一次粗磨快速浮選、粗精礦經(jīng)1次精選、再經(jīng)3次再磨4次精選后篩出大鱗片石墨，篩下精礦產(chǎn)品繼續(xù)精選，得到大鱗片含量高，精礦品位高的浮選精礦產(chǎn)品。最終精礦石墨總回收率為94.09 %，其中+100目精礦固定碳回收率34.18 %；大鱗片石墨保護率達到70.89 %；-100目精礦固定碳回收率59.91 %。

關(guān)鍵詞：石墨礦；鱗片石墨；浮選

中圖分類號：TD97 文獻標志碼：A

0 引言

石墨是一種非金屬礦物，是由碳元素（C）組成的自然資源礦物，與金剛石是同素異形體，其晶體是由大量碳原子組成的六角形網(wǎng)格層面規(guī)則堆積而成，屬于典型的層狀構(gòu)造晶體。石墨不僅具有金屬材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，還具有可塑性、耐高溫、特殊的熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性、潤滑性和能涂敷在固體表面等良好的工藝性能。

石墨產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，是現(xiàn)代工業(yè)體系中不可缺少的部分，被稱為“工業(yè)味精”。在冶金工業(yè)中可作為優(yōu)質(zhì)耐火材料；在電子電氣工業(yè)中，可作為電極材料；在化學(xué)工業(yè)中，可作為密封材料，具有耐腐蝕耐高溫的優(yōu)點；在原子能工業(yè)中，石墨可作為中子減速劑；2004年，英國物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離出石墨烯，二人因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱傳導(dǎo)、阻隔性等材料性能，具有不可估量的應(yīng)用前景。

中國石墨資源豐富，分布集中度高。2017年晶質(zhì)石墨查明資源儲量3.67億t，占全球比例60 %以上，主要分布在黑龍江、內(nèi)蒙古、四川、山西、山東等?。▍^(qū)），其查明資源儲量均在1 000萬t以上，總量占全國的61.89 %。黑龍江省擁有豐富的石墨資源，其鱗片石墨儲量占全國儲量的40 %以上。

雙鴨山某石墨礦固定碳含量6.06 %，為主要有用礦物。其中+100目以上大鱗片石墨占48.22 %，是非常優(yōu)質(zhì)的大鱗片晶質(zhì)石墨資源，因此在選礦過程必須考慮保護大鱗片石墨。

1 礦石性質(zhì)

從原礦化學(xué)多項分析結(jié)果（表1）可知，原礦中固定碳含量較高，是主回收元素。其他元素含量較低，綜合利用價值不大。

礦石工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明，該礦石可認為是含大鱗片的晶質(zhì)石墨礦。礦物組成主要是石墨、石英、長石類、云母類，少量的方解石、透輝石、綠泥石、石榴石、矽線石、黃鐵礦、微量的金紅石、赤褐鐵礦、磁鐵礦。脈石礦物以石英、長石、云母類為主。

2 選礦試驗

根據(jù)礦石工藝礦物學(xué)研究結(jié)果，該次試驗研究決定采用快速浮選，精礦預(yù)先篩分保護大鱗片產(chǎn)品。試驗進行了磨礦細度、捕收劑用量、起泡劑用量及流程對比等條件試驗，并依據(jù)條件試驗進行了閉路流程試驗研究。

2.1 粗選磨礦細度試驗

磨礦細度條件試驗?zāi)軌蚩疾炷サV細度對石墨的單體解離度的影響以及對大鱗片石墨產(chǎn)品的保護效果，試驗條件如下：磨礦細度為變量，磨礦濃度50%，粗選捕收劑為煤油70 g/t，起泡劑為2號油48 g/t，浮選時間6 min。

試驗表明，當(dāng)磨礦細度為-0.075 mm含量占45 %時，可獲得較好的回收率，繼續(xù)增加磨礦細度，精礦回收率并未見提高，反而會使大鱗片石墨損失更多。-0.075 mm含量45 %的精礦產(chǎn)品中+100目固定碳回收率為40.11 %，大鱗片石墨保護率達到83.18 %。

2.2 粗選捕收劑用量試驗

該次試驗采用煤油作為浮選捕收劑，試驗條件如下：煤油用量為變量，磨礦濃度50 %，磨礦細度-0.075 mm含量45 %，2號油用量48 g/t，浮選時間6 min。

試驗結(jié)果表明，隨著煤油用量增加，精礦固定碳含量逐漸降低后趨于平緩，回收率逐漸增加后趨于平緩。煤油用量較低時，即礦漿中捕收劑濃度較低，單體解離較好的石墨率先被泡沫捕收，因此精礦固定碳含量高；隨著煤油用量的增加，礦漿中的捕收劑濃度提高，捕收能力也得到一定的強化，部分連生體也進入精礦中，因此固定碳含量降低，回收率提高，然而，如果煤油用量過大則會影響2號油的起泡性能，反而降低了精礦的固定碳回收率。煤油用量為84 g/t時，試驗效果最佳。

2.3 粗選2號油用量試驗

該次試驗采用2號油作為起泡劑，試驗條件如下：2號油用量為變量，磨礦濃度50 %，磨礦細度-0.075 mm含量45 %，煤油用量84 g/t，浮選時間6 min。

試驗結(jié)果表明，隨著2號油用量增加，精礦固定碳含量降低，回收率先增加后趨于平緩，當(dāng)2號油用量為64 g/t時，精礦固定碳含量為31.30 %、回收率為96.54 %，指標較好，確定最佳2號油用量為64 g/t。

2.4 開路流程對比試驗

根據(jù)條件試驗，制定最終開路試驗流程，最終開路試驗在第三段精選后增加一段篩分作業(yè)，將+100目大鱗片精礦產(chǎn)品預(yù)先篩分作為最終精礦，篩下產(chǎn)品繼續(xù)精選獲得精礦產(chǎn)品；作為對比，同時進行了傳統(tǒng)磨浮流程即精礦產(chǎn)品再磨后進行精選直至獲得合格的石墨精礦產(chǎn)品。2種流程的藥劑制度相同，再磨總段數(shù)相同，再磨總時間相同，浮選段數(shù)相同，最終試驗結(jié)果對比見表2（表中開路1為傳統(tǒng)磨浮流程，開路2為預(yù)先篩分磨浮流程）。

由表2結(jié)果可知，雖然礦石中48.22 %的石墨為大鱗片石墨，其達到單體解離仍然需要較長磨礦時間，但是長時間磨礦會導(dǎo)致大鱗片石墨也會被磨碎，對比開路1和開路2的精礦產(chǎn)品，開路2+100目精礦產(chǎn)品固定碳回收率要高出近10 %，總的精礦回收率也更高，因此相比傳統(tǒng)的再磨精選流程，精礦預(yù)先篩分流程更好。

2.5 閉路流程試驗

根據(jù)條件試驗和開路流程對比試驗，選定合理的試驗條件進行閉路流程試驗，試驗流程如圖1所示，試驗結(jié)果見表3。

閉路試驗總精礦回收率為94.09 %，其中+100目精礦產(chǎn)率2.28 %，固定碳品位90.69 %，回收率34.18 %，-100目精礦產(chǎn)率3.85 %，固定碳品位94.30 %，回收率59.91 %。精礦+100目大鱗片石墨相對于原礦+100目大鱗片石墨的保護率為70.89 %。根據(jù)國家標準《GB/T 3518—2008鱗片石墨》的分類，-100目精礦產(chǎn)品的固定碳含量大于94 %，已經(jīng)達到高碳石墨的品質(zhì)要求，標記為LG（-100）-94-GB/T 3518；+100目產(chǎn)品可分類為中碳石墨，標記為LZ150-90-GB/T 3518。

3 結(jié)論

原礦主要礦物成分為石墨礦，其他有用礦物較少，石墨礦片徑較大，可確定為含大鱗片的晶質(zhì)石墨礦。原礦的可浮性良好，通過各種條件試驗，最終采用了創(chuàng)新的磨浮工藝，在大鱗片石墨精礦產(chǎn)品被破壞之前進行回收，最終獲得了優(yōu)秀的浮選指標。該試驗確定的工藝流程結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，適應(yīng)性強，易于現(xiàn)場操作。

參考文獻

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