湖南某螢石礦抑鈣提質(zhì)優(yōu)化試驗(yàn)

許道剛 陳占發(fā) 呂清純 胡新紅 鄒 勤 楊長(zhǎng)安

(湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司，湖南 郴州 423037)

螢石又名氟石，是一種戰(zhàn)略性的非金屬礦產(chǎn)資源，不僅在傳統(tǒng)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中也有著越來(lái)越重要的應(yīng)用。我國(guó)螢石資源儲(chǔ)量非常豐富，但品位較低，單一螢石礦儲(chǔ)量較少，共伴生螢石儲(chǔ)量較大[1]。浮選工藝是目前獲取螢石精礦的最主要途徑。硅酸鹽和碳酸鈣是影響螢石品質(zhì)最主要的兩類(lèi)雜質(zhì)，碳酸鈣與螢石同屬含鈣礦物，兩者晶格都含有Ca2+，具有相似的表面物理化學(xué)性質(zhì)，浮選藥劑對(duì)它們的作用相似，硅酸鹽中的含鐵硅酸鹽具有與鐵礦物相似的一些性質(zhì)，在油酸類(lèi)及改性油酸類(lèi)螢石捕收劑下，水玻璃與酸化水玻璃等抑制劑對(duì)其的抑制作用較弱，進(jìn)而導(dǎo)致碳酸鈣與螢石的分離十分困難[2，3]。本試驗(yàn)針對(duì)湖南某螢石礦進(jìn)行提質(zhì)優(yōu)化試驗(yàn)研究，為同類(lèi)螢石資源的回收提供合理的選礦方案。

1 試驗(yàn)礦樣與性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣來(lái)自湖南某多金屬礦經(jīng)過(guò)磁選選鐵—浮硫—浮鎢的尾砂。樣品中非金屬礦物主要有螢石、石英、方解石、云母、石榴子石、透輝石等。金屬礦物主要有磁鐵礦、黃鐵礦、錫石、鎢礦等。螢石主要以單體產(chǎn)出為主，約占整體的70%，其余部分主要與石英、石榴石、碳酸鈣及云母連生。試驗(yàn)礦樣多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，礦樣篩析試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 礦樣多元素分析結(jié)果Table 1 Multi-elements analysis of raw materials /%

表2 礦樣篩析試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Sieving results of feedings

由表1、2可知，礦樣中CaF2的含量為22.33%，SiO2含量為41.99%，CaCO3含量為7.02%；當(dāng)?shù)V樣粒度小于-0.045 mm時(shí)，隨著粒級(jí)的變小，同一粒級(jí)碳酸鈣分布率比螢石分布率大且絕對(duì)差值越來(lái)越大，-0.01 mm粒級(jí)中螢石分布率為33.62%，碳酸鈣分布率為36.69%，從粒度篩析可看出碳酸鈣比螢石更容易粉碎，對(duì)后續(xù)的浮選作業(yè)會(huì)帶來(lái)不利影響。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 磨礦細(xì)度對(duì)螢石粗選試驗(yàn)螢石和碳酸鈣指標(biāo)的影響

方解石硬度相比螢石小，在磨礦中易磨，造成磨礦產(chǎn)品中碳酸鈣細(xì)粒級(jí)比螢石要多，越細(xì)的碳酸鈣越難被抑制，還會(huì)惡化浮選作業(yè)，導(dǎo)致螢石與碳酸鈣分離難度提高[4]，因此合適的磨礦細(xì)度是實(shí)現(xiàn)礦物分離的一個(gè)重要因素。試驗(yàn)在混合堿(純堿∶燒堿=10∶2)調(diào)節(jié)pH=10，水玻璃用量1.8 kg/t，CYP用量180 g/t的條件下，進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 磨礦細(xì)度對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.1 Effects of grinding fineness test results on separation index

由圖1可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，螢石粗精礦中螢石和碳酸鈣品位逐漸升高，螢石回收率先升后降，碳酸鈣回收率先升高較快后變得緩慢，且碳酸鈣的回收率與螢石回收率的差距越來(lái)越小直到基本接近。隨著磨礦細(xì)度的增加產(chǎn)生了更多細(xì)粒級(jí)的方解石導(dǎo)致螢石浮選的惡化，進(jìn)而影響到螢石的回收。綜合選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm質(zhì)量占68.09%，此時(shí)可獲得CaF2含量35.21%，CaCO3含量為10.37%，CaF2回收率為90.68%，CaCO3回收率為85.49%的螢石粗精礦。

2.2 混合堿調(diào)節(jié)pH值對(duì)螢石粗選試驗(yàn)螢石和碳酸鈣指標(biāo)的影響

用混合堿不僅達(dá)到了快速調(diào)節(jié)pH值的作用，其中的純堿還起到了分散礦泥的作用，可以減弱或消除礦泥對(duì)浮選的不良影響[5]。螢石浮選中，堿性條件有利于提高螢石的回收率，因此螢石粗選一般在堿性條件進(jìn)行。試驗(yàn)在磨礦細(xì)度-0.074 mm質(zhì)量占68.09%，水玻璃用量1.8 kg/t，CYP用量180 g/t的條件下，進(jìn)行混合堿(純堿∶燒堿=10∶2)調(diào)節(jié)pH值的條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 pH值對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.2 Effects of pH value on separation index

由圖2可知，隨著pH值的增加，螢石粗精礦中螢石和碳酸鈣品位先上升后下降，螢石回收率先上升后基本保持不變，碳酸鈣回收率一直升高，且碳酸鈣的回收率與螢石回收率的差距越來(lái)越小，隨著堿性的加強(qiáng)，捕收劑CYP對(duì)螢石和碳酸鈣的選擇性捕收越來(lái)越弱。綜合選擇粗選過(guò)程pH=9.5，此時(shí)可獲得CaF2含量35.18%，CaCO3含量為10.18%，CaF2回收率為90.23%，CaCO3回收率為82.93%的螢石粗精礦。

2.3 水玻璃用量對(duì)螢石粗選試驗(yàn)螢石和碳酸鈣指標(biāo)的影響

圖3 水玻璃用量對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.3 Effects of sodium silicate dosage on separation index

由圖3可知，隨著水玻璃用量的增加，螢石粗精礦中螢石和碳酸鈣品位一直升高，螢石與碳酸鈣回收率一直下降，且碳酸鈣回收率與螢石回收率的差距越來(lái)越大。綜合選擇粗選過(guò)程的水玻璃用量2 kg/t，此時(shí)可獲得CaF2含量為35.88%，CaCO3含量為10.20%，CaF2回收率為90.58%，CaCO3回收率為81.90%的螢石粗精礦。

2.4 捕收劑種類(lèi)及用量對(duì)螢石粗選試驗(yàn)螢石和碳酸鈣指標(biāo)的影響

油酸、改性油酸類(lèi)、油酸組合類(lèi)是螢石浮選中常用的捕收劑，目前所用的螢石捕收劑不僅對(duì)螢石的捕收能力強(qiáng)，對(duì)碳酸鈣的捕收能力也比較強(qiáng)，即在螢石礦中螢石捕收劑對(duì)螢石與碳酸鈣的捕收能力都比較好[8，9]。在磨礦細(xì)度-0.074 mm質(zhì)量占68.09%，混合堿(純堿∶燒堿=10∶2)調(diào)節(jié)pH=9.5，水玻璃用量2 kg/t，螢石捕收劑用量180 g/t，進(jìn)行了螢石捕收劑CYP、油酸、BK434、BK420F、TX-2五類(lèi)捕收劑對(duì)螢石與碳酸鈣的捕收能力探索試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 捕收劑種類(lèi)對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.4 Effects of collector types on separation index

由圖4可知，在控制其他條件不變，螢石捕收劑CYP、油酸、BK434 、BK420F、TX-2這5類(lèi)捕收劑對(duì)螢石的捕收能力差別不是很大，雖然捕收劑CYP對(duì)螢石的回收不是最好，但其對(duì)碳酸鈣的回收最低，因此選擇CYP作為螢石粗選捕收劑。

在磨礦細(xì)度-0.074 mm質(zhì)量占68.09%，混合堿(純堿∶燒堿=10∶2)調(diào)節(jié)pH=9.5，水玻璃用量2 kg/t，進(jìn)行粗選CYP用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 CYP用量對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.5 Effects of CYP dosage on separation index

由圖5可知，隨著捕收劑CYP用量的增加，螢石粗精礦中螢石和碳酸鈣品位一直降低，但螢石與碳酸鈣回收率在一直升高，且碳酸鈣回收率與螢石回收率的差距越來(lái)越小，捕收劑CYP對(duì)螢石的捕收能力要稍微優(yōu)于對(duì)碳酸鈣的捕收能力，但當(dāng)用量比較大時(shí)也基本會(huì)把碳酸鈣全部捕收上來(lái)。綜合選擇粗選過(guò)程CYP用量200 g/t，此時(shí)可獲得CaF2含量35.59%，CaCO3含量10.10%，CaF2回收率90.98%，CaCO3回收率82.05%的螢石粗精礦。

2.5 碳酸鈣抑制劑SZ-1對(duì)螢石粗選試驗(yàn)螢石和碳酸鈣指標(biāo)的影響

SZ-1是一種新型的有機(jī)抑制劑，對(duì)碳酸鈣有較好的抑制作用[10]。試驗(yàn)在磨礦細(xì)度-0.074 mm質(zhì)量占68.09%，混合堿(純堿∶燒堿=10∶2)調(diào)節(jié)pH=9.5，水玻璃用量2 kg/t，CYP用量200 g/t，進(jìn)行碳酸鈣抑制劑SZ-1用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 抑制劑SZ-1用量對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.6 Effects of dosage of inhibitor SZ-1 on separation index

由圖6可知，隨著新型碳酸鈣抑制劑SZ-1用量的增加，螢石粗精礦中螢石品位一直升高，碳酸鈣品位一直下降，兩者回收率一直下降，但碳酸鈣回收率的下降幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于螢石回收率的下降幅度，抑制劑SZ-1對(duì)碳酸鈣強(qiáng)烈抑制的同時(shí)對(duì)螢石也有一定的抑制作用。綜合選擇粗選過(guò)程碳酸鈣抑制劑SZ-1用量50 g/t，此時(shí)可獲得CaF2含量43.21%，CaCO3含量7.66%，CaF2回收率80.68%，CaCO3回收率45.51%的螢石粗精礦。

2.6 開(kāi)路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)路試驗(yàn)分為兩段，粗選+精1+精2+掃1為粗選段在堿性條件下進(jìn)行；精選段從精3至精7，在弱酸性條件下進(jìn)行。粗選磨礦細(xì)度-0.074 mm質(zhì)量占68.09%，混合堿(純堿∶燒堿=10∶2)調(diào)節(jié)pH=9.5，水玻璃用量2 kg/t，新型碳酸鈣抑制劑SZ-1用量50 g/t，CYP用量200 g/t，采用1粗7精1掃開(kāi)路試驗(yàn)，可獲得CaF2含量95.28%，CaCO3含量2.32%，CaF2回收率62.34%，CaCO3回收率7.28%的螢石精礦。

2.7 閉路試驗(yàn)

在粗選條件試驗(yàn)及開(kāi)路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行閉路試驗(yàn)。閉路試驗(yàn)流程和藥劑制度見(jiàn)圖7，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The results of closed-circuit test /%

圖7 閉路試驗(yàn)流程Fig.7 Flowsheet of closed-circuit test

3 結(jié)論

1)粗選在磨礦細(xì)度-0.074 mm占68.09%，混合堿(純堿∶燒堿=10∶2)調(diào)節(jié)pH=9.5、水玻璃用量2 kg/t、CYP用量200 g/t，不加新型碳酸鈣抑制劑SZ-1，可得到CaF2含量35.59%，CaF2回收率90.98%，CaCO3含量10.10%，CaCO3回收率82.05%的螢石粗精礦，保證了螢石粗精礦螢石的指標(biāo)，且此時(shí)螢石粗精礦中碳酸鈣的含量最低。

2)粗選加50 g/t新型碳酸鈣抑制SZ-1，可抑制碳酸鈣在螢石粗精礦中的富集，可以減少精選段抑制碳酸鈣的壓力，更有利于提高螢石精礦品位，減少精選段藥劑的用量。在最佳條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行1粗7精1掃閉路試驗(yàn)，最終可得到CaF2含量92.61%，CaCO3含量3.89%，CaF2回收率64.32%，CaCO3回收率8.59%的螢石精礦。