石墨矿原矿、精矿、选矿方法介绍

第一部分：基本性质介绍

一、性质

石墨是元素碳(C)结晶的矿物之一，六方晶体的片状晶体，结晶格架呈六方层状，平行于(0001)解理极完全。铅灰色，不透明，金属光泽，硬度具异向性，垂直解理面方向为3—5，平行解理面方向为1—2，比重为2.2—2.37，容重1.5—1.8。

石墨是一种特殊的非金属材料，兼有金属的优良性能，石墨可供利用的性能有：涂敷性、润滑性、耐高温、耐腐蚀、可塑性、导热、导电性、化学稳定性及在高温情况下所具有的特殊的抗热性质。

石墨的熔点为3850±50℃。经超高温电弧的灼烧，在若干种耐高温的材料中，按灼烧后的重量损失计，以石墨为最小。它的热膨胀系数很小，不但耐高温，而且耐低温，在高温时，它不是趋于软化，反而是强度增高。

二、用途

铸造用：用石墨做铸件模子的涂料。它利用石墨的涂敷性、耐火性、润滑性和化学稳定性。铸造用石墨约占石墨总用量和三分之一。

冶金工业：用石墨制作坩埚和高温电炉中的石墨砖，用以熔炼有色金属、合金等贵金属材料。坩埚用石墨也大约相当于总用量的三分之一。

目前我国在钢铁工业中用作(冶金)保护渣。

机械工业：石墨常用作船轴、火车头和车箱轮轴的润滑剂。用石墨制成的固体润滑剂可用于各种机械的润滑，用石墨作成乳化剂可用于模锻、锤锻脱模润滑剂。

纺织和食品工业：利用石墨制作固体润滑剂，将石墨与金属一起制作无油润滑轴承。

电气工业：用于电极石墨可生产小电极、碳管、电弧、碳棒、焊接碳、水银整流器的正极、电话零件、拉钨钼丝润滑剂及高电阻物等。

化学工业：由于石墨具有异常的化学稳定性，用其制作石墨管道可以保证化学反应的正常进行，并能满足制造高纯度化学物品的需要。用石墨制成的石墨粉剂可作化学催化剂用于化学肥料制造。用石墨纤维和塑料制成的器皿和设备，可以耐各种腐蚀性的气体和液体。石墨还可以作橡胶、塑料的填充剂。

轻工业：用石墨作玻璃及造纸业的磨光剂和防锈剂、作黑色油漆的原料和油墨的填料。

原子能的国防工业：用高纯度高密度的石墨作原子能反应堆中的子减速剂、防原子辐射的外壳、火箭发动机尾喷管喉衬、人造卫星上用的无线电连接信号和导电结构材料等。石墨在火药、潜艇、飞机制造等方面也有应用。

此外，制造铅笔需用石墨;涂在烟囱内可作防腐剂;人工合成金刚石需以石墨胙原料。

过去，在工业上很小利用的低碳石墨，现在在不断扩大其利用范围，如用低碳石墨作燃料可用于小型烘炉、工业锅炉、烧砖、民用蜂窝煤等方面。

三、矿石成分及矿石类型

石墨的成分是碳(C)，但矿石中常有石英、黄铁矿、磁黄铁矿、碳酸盐等杂质，有时也含有水、沥青、二氧化碳等。

根据石墨的结晶形态，一般将石墨矿石分为两类：

1、晶质(或鳞片)石墨：晶体直径大于1微米的鳞片状和块状(或称致密结晶状)石墨。矿石品位一般较贫，工业上经选矿才能使用。但它的质量好，用途广。

2、隐晶质(或无定形、土状)石墨：晶体直径小于1微米，在显微镜下也难看到其晶形的致密石墨集合体。因矿石可选性差，故工业上对原矿品位要求较高，以便直接磨成粉使用。它的工业性能比晶质石墨差。

根据石墨含碳量、粒度和杂质含量的不同，在商业上又分成高纯、高碳、中碳、低碳等石墨。

四、一般工业要求

(一)晶质(鳞片状)石墨矿

1、风化矿石

边界品位：固定碳2—3%, 最低工业品位：固定碳2.5—3.5%

可采厚度：≥2—4米, 夹石剔除厚度：≥1—4米，

剥采比： 不大于3—4∶1

2、原生矿石

边界品位：固定碳2.5—3.5%, 最低工业品位：固定碳3—8%

可采厚度：≥2—4米, 夹石剔除厚度：≥1—4米

剥采比： 不大于3—4∶1

注：由于晶质(鳞片状)石墨的片度不同，其工业用途及经济价值相差很大，提供矿山建设设计依据的具体矿区的工业指标，应根据正目(+100目)石墨含量的高低来制定边界品位和工业品位。当正目石墨含量较高时，品位要求可降低;反之，则要提高。一般正目石墨的含量要求掌握在40—60%左右。(正目是指矿石、经选矿所得的精矿经筛析后+100目石墨，在精矿中所占的百分比)。具体矿区还应通过技术经济评价来确定工业要求。

(二)隐晶质(土状)石墨矿

边界品位：固定碳≥55%, 最低工业品位：固定碳≥65%

可采厚度：≥0.7—1.4米, 夹石剔除厚度：≥1—3米

注：①以上工业指标是根据现在生产矿山(晶质石墨为露天开采，隐晶质石墨为坑道开采)总结提出的，若采用的开采方法不同，其指标应根据矿区情况来制订。

②隐晶质石墨品级：一级品含固定碳≥80%;二级品含固定碳≥65%

③石墨中含硫、铁量高时会降低耐火度与化学稳定性，应查定。

④对新的晶质石墨矿进行普查评价时，要求进行实验室选矿试验，以确定精矿含固定碳是否达到85%以上，还要求进行片度测定以确定该矿床进一步工作的价值;

⑤矿石的硬度不同将直接影响到选矿生产流程、生产成本、产品和经济价值。勘探时应划分风化矿石和原生矿石并分别评价;

⑥隐晶质石墨，在有些国家，如捷克某矿床，原矿品位仅达32—35%也开采(但需选矿，浮选后精矿品位可达72%，回收率67%)。苏联某矿品位仅25%就开采使用，因为该矿床中伴有多量的耐火粘土可用于铸造工业。

五、矿床实例

(一)胶东地区石墨矿

注：①大鳞片：矿石中石墨片径1.0—2.0毫米，精矿中>100目的石墨片占30%以上;

②中鳞片：矿石中石墨片径0.5—1.0毫米，精矿中>100目的石墨片占10—30%以上;

③小鳞片：矿石中石墨片径<0.5毫米，精矿中>100目的石墨片占10%以下;

④大型矿山，机械化程度较高，在对口勘探的前题下可采厚度及夹石剔除厚度可为2—4米，如南墅矿。若属小型矿山，只能供乡镇企业开采时，则可采厚度与夹石剔除厚度应为1—2米。无论大小型矿床在普查评价阶段可按1—2米考虑。

(二)黑龙江鸡西柳毛石墨矿

边界品位：固定碳3%, 最低工业品位：固定碳5%(I级品≥10%，II级品≥5%)

可采厚度：≥2米, 夹石剔除厚度：≥2米

(三)湖南鲁塘隐晶质石墨矿

边界品位：固定碳≥65%, 工业品位：固定碳≥70%

最低可采厚度：0.5米, 夹石剔除厚度：矿层厚度的15%

六、综合评价

产于煤系中的隐晶质石墨矿床可能伴生有瓷土矿和稀散元素锗，区域变质型晶质石矿床中常伴生有铀、钒、钛、金、银、黄铁矿、稀土元素、磷灰石、高铝矿物原料等，应注意综合评价、综合回收利用。