石墨性能优异、结构特殊，是高新技术发展的重要材料，在冶金、电子、军工、国防、航天等行业应用价值巨大。我国石墨资源虽然十分丰富，但品质不高，且各种难选石墨矿比重较大，有的黏土含量较高。随着高品质资源的消耗及石墨需求量的增加，难选石墨矿的开发和利用正受到重视 。
对高黏土难选石墨矿，目前大多仍采用直接磨浮的常规浮选工艺。新疆某石墨矿黏土含量高、嵌布特征微细、富含隐晶质石墨，张成强等采用剥片磨矿机和多段磨矿、多次选别的工艺流程，获得固定碳含量80.41％ 、回收率65.41％的精矿产品。包头某石墨矿含泥量大、嵌布关系复杂，陆康采用一粗一扫、粗精矿五磨六浮、中矿返回的闭路流程，获得精矿固定碳含量90.80％ 、回收率82.21％ 。李友志针对某石墨矿黏土矿物含量较高、嵌布特征极细的特点，采用常规石墨选矿流程，获得的精矿固定碳含量为80.32％ 、回收率为50.56％ 。
国外某石墨矿黏土含量高、嵌布粒度细，采用一粗一扫、六磨七选、中矿返回的常规直接磨浮的工艺导致石墨在尾矿损失率过高（ ＞１２％ ）。根据工艺矿物学研究结果，采用预先分级浮选的新工艺，大大降低了尾矿中的损失率，为高黏土难选石墨矿的开发利用提供了一定的指导意义。
１ 原料、设备与方法
１．１ 主要原料与药剂
石墨矿，来自马达加斯加，性质见下文；煤油、２＃ 油、水玻璃、生石灰、六偏磷酸钠，均为市售。
１．２ 主要仪器与设备
Ｘ射线荧光光谱仪，荷兰帕纳科公司；透反两用偏光显微镜，德国徕卡公司； Ｄ ／ Ｍａｘ－ ＩＩＩＡ 型 Ｘ 射线衍射仪，日本理学公司。
颚式破碎机（ ＲＫ ／ ＰＥＦ ２５０×１５０ ）、辊式粉碎机（ ＲＫ ／ ＰＧΦ２５０×１５０ ）、三辊四筒智能棒磨机（ ＲＫ ／ＢＭ ）、单槽浮选机（ ＲＫ ／ ＦＤ ），武汉洛克粉磨设备制造有 限 公 司；水 力 旋 流 器 （ ＧＳＤＦ ）、超 细 搅 拌 磨（ ＧＳＤＭ － Ｓ３ ），北京古生代粉体科技有限公司；标准分样筛，上虞五四建材仪器厂。
１．３ 研究方法
固定碳测定依据中华人民共和国国家标准 ＧＢ３５２１ — ２００８ ；筛分标准依据中华人民共和国国家标准 ＧＢ／ Ｔ ３５１８ — ２００８。
２ 工艺矿物学研究
２．１ 原矿性质分析
２．１．１ 化学成分分析
原矿的主要化学成分为：固定碳２２．５５％ ， ＳｉＯ ２３５．８３％ ， Ａｌ ２ Ｏ ３ １９．４６％ ， Ｆｅ ２ Ｏ ３ １０．４８％ ， ＴｉＯ ２０．９６％ ， Ｎａ ２ Ｏ ０．１４％ ， ＭｇＯ ０．０９％ ， Ｋ ２ Ｏ ０．０４％ ；烧失量为３２．６９％ 。
２．１．２ 矿物组成及特征分析
由图１原矿显微镜下特征可知，该矿有少量大鳞片石墨分布，大部分为细鳞片石墨，且与高岭石等脉石矿物交织共生在一起，单体解离较为困难。由图２所示原矿ＸＲＤ图谱，并综合原矿的化学成分和显微镜下特征分析可知，原矿的矿物组成为：石墨２２％ ，高岭石３５％ ，石英２０％ ，褐铁矿１２％ ，三水铝石８％ ，方解石３％ 。
２．１．３ 石墨鳞片分布特征分析
由显微镜下特征发现，该矿石墨嵌布特征较细。为进一步分析原矿中石墨鳞片分布特征，对原矿进行了碱溶酸浸试验，结果见表１ 。由表１可知，该矿有少量大鳞片石墨分布， ＋０．１５ ｍｍ 粒级含量为１４．８６％ ；大部分石墨鳞片较细， －０．１５ｍｍ 粒级达到８５．１４％ ， －０．０４５ｍｍ 粒级达到６３．２７％ 。当磨矿细度达到－０．０２０ｍｍ 时，石墨单体解离能够超过８０％ 。
２．２ 分级产品的性质
原矿经过颚式破碎机和对辊破碎机破碎至－２ｃｍ ，经混匀缩分后获得试样，如图３所示，对试样进行分级，分析分级产品的性质。
２．２．１ 分级产品的粒度组成
试样分级后产品粒度组成如表２所示。由表２可知， －０．０２０ ｍｍ 粒级产率最高，为３４．３７％ ， ＋０．２０ｍｍ 各粒级产率为１０％～１５％；固定碳含量随粒度的减小呈降低趋势， ＋０．０４５ｍｍ各粒级固定碳含 量较 高为 ２６％ ～３１％ ， －０．０４５＋０．０２０ｍｍ为１８．８２％ ， －０．０２０ｍｍ 为１５．７９％ 。
２．２．２ 分级产品的化学成分
根据试样各粒级产率与固定碳含量，将试样分为三个粒级： ＋０．０７４ｍｍ 、 －０．０７４＋０．０２０ｍｍ 和－０．０２０ｍｍ ，分别分析其化学成分和矿物组成。
由表３试样各粒级主要化学成分分析可知，随着粒度的减小， ＳｉＯ２ 含量和烧失量呈 降低趋 势，Ａｌ ２ Ｏ ３和Ｆｅ２ Ｏ ３ 含量呈增加趋势。
２．２．３ 分级产品的矿物组成
结合表３和图４分级产品ＸＲＤ图谱分析，各粒级矿物组成见表４ 。由表４可知，随着粒度的减小，石墨、石英、三水铝石含量降低，高岭石、褐铁矿的含量增加； －０．０２０ｍｍ 粒级中石墨、石英、三水铝石含量 分 别 仅 为 １５％ 、 ８％ 、 ５％ ，高 岭 石 含 量 高 达５５％ 。
３ 选矿试验研究
３．１ 粗选条件试验
按照常规石墨选矿流程，探索了粗选条件试验。考虑到保护大鳞片石墨，采用棒磨的磨矿方式。试验发现，由于该矿中高岭石等黏土含量高且石墨鳞片较细，磨矿效率较低，且磨矿产生的次生矿泥易恶化浮选环境，导致石墨回收率降低；同时矿物颗粒难以有效分散，药剂选择性较差，石墨在尾矿中损失率较高，因此需要降低浮选浓度，增加分散剂用量；同时需延长浮选时间以降低尾矿回收率。试验确定了最佳粗选条件：生石灰用量３ ０００ｇ／ ｔ 、六偏磷酸钠（ＳＨＭＰ ）用量２ ０００ｇ ／ ｔ ，捕收剂煤油用量２００ｇ／ ｔ ，２＃ 油用量５０ｇ／ ｔ ，浮选浓度１３％ ，浮选时间２０ｍｉｎ ，试验流程图见图５ ，获得的粗尾矿固定碳含量为３．１２％ 、回收率为９．５３％ 。
３．２ 扫选试验
在最佳粗选条件下，石墨在尾矿中损失率仍较高（９．５３％ ），因此考虑进行扫选试验，进一步降低石墨损失率。因试样未进行粗磨，扫选考虑进行磨矿，探索其对尾矿回收率的影响，试验流程图见图６ ，试验结果见表５ 。
由表５可知，粗尾矿磨矿后扫选，获得的扫尾矿中固定碳回收率有所降低，但仍较高，为８．９１％ ，且流程存在浮选浓度低、时间长、工作效率低、药剂用量大、粗尾矿再磨脱水困难等问题，说明常规石墨选矿流程可能不适合该高黏石墨矿。
３．３ 预先分级浮选试验
由粗选、扫选试验结果可知，由于试样中黏土含量高，浮选环境严重恶化，采用常规直接磨浮的工艺导致石墨在尾矿中损失率过高。而由原矿工艺矿物学和粒度分析可知，黏土在细粒级中富集，而石墨在粗粒级中富集，因此考虑将试样预先分级后分别浮选，试验流程图见图７ ，试验结果见表６ 。由表６可知，原矿预先分级后浮选，累计尾矿回收率仅为４．７３％ ，比常规流程降低了接近５０％ ，同时各种药剂用量与浮选时间也相应减少。这是因为分级后， ＋０．０２０ｍｍ 中黏土含量减少，矿物粒度普遍较大，因此分散性相对较好，浮选环境相对较优，尾矿回收率降低，同时可以提高浮选浓度、减少药剂用量和浮选时间； －０．０２０ｍｍ 中虽然粒度普遍较细，但固定碳含量较低，在进一步降低浮选浓度时也能起到相对较好的分散性，尾矿回收率也相对较低。说明针对该高黏石墨矿，预先分级浮选有助于提高浮选效率、较少药剂用量、降低尾矿回收率。
３．４ 开路闭路试验
根据预先分级浮选试验结果，进行开路与闭路试验，闭路试验结果见表７ 。由图８闭路试验流程图和表７闭路试验结果可知，原矿经预先分级浮选、粗精矿再磨再选、中矿返回的闭路流程，可获得固定碳含量９０．８６％ 、回收率４．５３％的精＋０．３ｍｍ 产品，固定碳含量９６．５３％ 、回收率７．２７％的精－０．３＋０．１５ｍｍ 产品，固定碳含量９５．１７％ 、回收率８２．２０％的精－０．１５ｍｍ 产品，精矿总回收率为９４．００％ ，尾矿总回收率仅为６．００％ 。
４ 结 论
１ ）原矿主要化学成分为 ＳｉＯ ２ 、 Ａｌ ２ Ｏ ３ 、 Ｆｅ ２ Ｏ ３ ，主要矿物组成为石墨、高岭石、石英、褐铁矿、三水铝石、方解石；石墨鳞片微细， －０．０４５ｍｍ 粒级含量为６３．２７％ ，当磨矿细度达到－０．０２０ｍｍ 时，石墨单体解离能够超过８０％ 。
２ ）分级产品性质分析显示，石墨在粗粒级中富集，高岭石在细粒级中富集； －０．０２０ｍｍ 粒级石墨含量仅为１５％ ，高岭石含量高达５５％ 。
３ ）试验结果表明，常规石墨选矿流程不适合该高黏土石墨矿，而采用原矿预先分级后浮选的工艺，能大大降低尾矿回收率及各种药剂用量与浮选时间，是适合高黏石墨矿浮选的新工艺。
４ ）原矿破碎后，经预先分级浮选、粗精矿再磨再选、中 矿 返 回 的 闭 路 流 程，可 获 得 固 定 碳 含 量９０．８６％精＋０．３ｍｍ 产品、固定碳含量９６．５３％精－０．３＋０．１５ｍｍ 产品、固定碳含量９５．１７％的精－０．１５ｍｍ产品，精矿总回收率为９４．００％ ，尾矿总回收率仅为６．００％ 。
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