某含碳酸盐萤石矿选矿试验研究

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:992
李少元,张高民(高龙黄矿业责任公司,广西 田林 533312)    中图分类号:TD923  文献标识码:A  文章编号:1671-9492(2004)03-0047-03    萤石是一种战略性矿物[1],它对一个国家的经济发展起着很大的作用,在世界各地分布极其广泛,而在我国很久以来作为出口创汇的优势矿产品之一,其用途广泛,可用于冶金、化工、陶瓷水泥、玻璃等工业。萤石矿种类有硅酸类、碳酸盐类、与重晶石共生萤石矿以及与多金属共生的萤石矿,颜色十分丰富,选矿方法有重选、磁选以获得冶金级的萤石精矿,而制酸级萤石精矿则主要是通过浮选法获得;其浮选捕收剂以脂肪酸类为主,其次还有烃基硫酸酯、烷基磺酸盐、塔尔油[1],据报P-733皂对碳酸盐类萤石矿具有较好的选择性捕收作用[2]抑制剂主要是水玻璃,其次还有酸盐、单宁酸[2]、烤胶、淀粉、糊精、木质素磺酸盐等[3]    对于以石英为主、碳酸盐类矿物含量较少的硅酸盐类萤石矿,用油酸作捕收剂、碳酸钠作调整剂、水玻璃作为脉石的抑制剂就能比较容易地实现萤石与脉石的分离,获得优质酸级萤石精矿[2]。而对于含方解石较多的碳酸盐类萤石矿要卢实现萤石的分离,获得优质酸级萤石精矿,且经济上可行却是十分的困难。因为方解石和萤石这两种矿物的晶格中都含有相同的Ca2+,从而使得此两矿物表面的捕收剂和抑制剂的行为相类似,难以实现方解石与萤石矿的分离[1]。由此该公司要想从方解石含量达16%左右的碳酸盐类萤石矿中经济地获得酸级优质萤石精矿,如何实现方解石与萤石的分离就显得特别的重要。于是受该公司的委托在缺乏相同类型萤石选矿资料,且技术相对保密的情况下,对该碳酸盐类萤石矿进行了大量的试验工作,以寻求对方解石等碳酸盐类脉石矿物具有有效抑制作用的抑制剂及其选矿药剂制度。    1、矿石性质    1.1矿石的化学组成    原矿主要化学成分分析结果见表1.表1  原矿主要化学成分分析结果/%
化学成分含量CaF265.78CaO11.12SiO214.50MgO0.40Al2O30.50C1.29
化学成分含量Fe0.18Cu<0.005Pb<0.001Zn<0.001S0.0072 

    从表1可见,CaF2含量达65%以上属萤石富矿,其次是SiO2和CaO为主要的脉石矿物,其它元素含量都很低,无回收价值,所以萤石为该矿的唯一可回收成分。
1.2矿石的矿物组成原矿矿物组成如表2. 表2  原矿矿物组成/%
非金属矿物金属矿物
矿物名称含量矿物名称含量
萤石方解石、白云石石英其它矿物65.7818.0914.51.63矿、褐铁矿黄铁矿0.34微量微量微量微量

    由矿物组成可知,该矿石组成及其简单,有用矿物为萤石,脉石矿物主要是方解石、白云石,含量高达18%,其次为石英,属碳酸盐类萤石矿。
    1.3矿石的结构构造    由肉眼观察并结合矿物物相分析,可见萤石结晶较好,结晶粒度粗大,粒度变化范围大,构造比较复杂,萤石与碳酸盐矿物及石英结合紧密,部分萤石交代于早期形成的方解石中,使得萤石中存在有交代残余状的方解石与石英包裹体,其后期形成的碳酸盐矿物和石英沿萤石裂隙节理,广泛交代与充填。从矿石结构构造可见,矿石中三种主要矿物的相互交代充填共生,使得萤石与脉石矿物的边界十分复杂,且方解石的硬度比萤石小,在磨矿中极易过磨而恶化后续浮选作业,磨矿细度不够时又不利于萤石与方解石的单体解离,使得萤石与方解石的分选十分困难。[next]    2、选矿试验    2.1选矿工艺的制定    由于受该公司的技术经济条件、地理位置(交通不便,各种物资匮乏,尤其是该地区没有选矿药剂)以及现场工艺条件(一段破碎一段磨矿、一次粗选、一次扫选、五次精选)的限制,为了尽量减少投入、少改甚至于不改动其工艺的情况下,主要考虑从选矿药剂制度入手;且由于原矿中方解石含量很高,采用硅酸盐类的药剂制度无法实现其分离,所以该试验主要是围绕对萤石与方解石有选择性捕收作用的捕收剂和对方解石具有有效抑制作用而对萤石抑制性小的抑制剂及抑制剂组合。    2.2物料准备    试验矿样由公司检验员采取现场样,经破碎到-2mm后混匀、缩分取分析样,送化验分析,分析结果为CaF2含量为71.2%,CaCO3含量为16.8%,SiO2含量为10.4%;缩分样一半作为备用样,一半作试验用。    2.3抑制剂的探索性试验    根据生产现场工艺现状,以及厂家对产品的细度要求,首先确定矿石磨矿细度-74μm为80%,捕收剂油酸用量为200g/t,Na2CO3为矿浆调整剂,保持矿浆pH9~10,其抑制剂有水玻璃、六偏磷酸盐、单宁酸[3]、焦性味食子酸、糊精、烤胶[3]、羧甲基纤维素钠(CMC)[4]及辅助剂Al3+和Fe2+    从试验结果看,单用以上某一种抑制剂是很难使萤石与方解石有效分离;浮选时单用水玻璃或添加少量的Al3+或Fe2+,泡沫发黏,精选时产生絮团,夹杂严重,难以消泡,无法分离;采用六偏磷酸钠、单宁酸、焦性味食子酸时泡沫清爽,易于消泡,不产生絮团,夹杂少,能够获得合格的精矿,但是其抑制作用很强,大量的萤石都被抑制下去,难以控制,且回收率不高;采用糊精、烤胶、CMC时具有一定的选择性抑制作用,但是泡沫还是有点黏,分离不好;于是采用了以上两种或两种以上抑制剂的组合用药,发现采用水玻璃、糊精和Al3+组合效果较好,但指标仍不理想。最后采用了酸化水玻璃与抑制剂Y(一种有机高分子化合物,可溶于水)和添加剂A(一种无机化合物,无毒,溶于水)的配合使用,取得了良好的试验效果。    2.4磨矿细度条件试验    分别取300g试验样加水500ml在试验用的XMQ240×90锥形球磨机中分别磨矿,其磨矿时间不同,捕收剂油酸用量为200g/t,Na2CO3为矿浆调整剂,保持矿浆pH9~10,抑制剂为酸化水玻璃与Y和添加剂A组合,其中酸化水玻璃为水玻璃:浓硫酸:水=10:10:100;经过一次粗选、五次精选得产品萤石精矿。磨矿细度试验结果见表3.表3  磨矿细度试验结果/%
磨矿细度-74μm5863.57583879198
CaCO3含量萤石回收率2.1661.576.41.1274.60.84781.3480.21.9485.662.5686

    由试验结果可见磨矿细度为75%~87%-74μm是比较理想的,在考虑磨矿能耗情况下,选取磨矿细度为-74μm83%。
    2.5捕收剂种类及用量条件试验    比较了现场油酸、烷基硫酸钠[1]、P-733皂[2],浮选时油酸泡沫比较实、易于消泡,而用烷基硫酸钠和P-733皂时泡沫十分丰富,但泡沫不实、不易消泡,泡沫输送比较困难,且公司库存大量的油酸,油酸的回收率相对要高,捕收力要强。为了适合公司的实际生产条件,决定选用油酸作为萤石矿的捕收剂,并对其用量作了条件试验,试验时油酸用量为变量,其它条件不变。其试验结果如表4.
表4 
油酸用量试验结果
油酸用量/(kg·t-10.4000.3000.2400.1800.1350.090
CaCO3含量/%CaF2含量/%萤石回收率/%4.3495.2922.6596.8870.9998.376.150.9198.5700.6098.7600.5799.048

    由表4结果可知,随着油酸用量的增加萤石的回收率迅速提高,同时CaCO3的含量也随之增加,精矿主品位下降,产品不合格。于是选取捕收剂用量为240g/t。
2.6抑制剂配比用量试验    该试验时磨矿细度-74μm为83%,粗选矿浆pH值保持在9~10,油酸用量为240g/t,经过一次粗选、五次精选得产品萤石精矿,抑制剂配比用量试验结果见表5,其中M:Y:A代表酸化水玻璃、抑制剂Y与添加剂A质量配比。表5  抑制剂配比试验结果
M:Y:A/(kg·t-10.4:0.8:0.050.5:0.5:0.050.5:0.3:.050.5:0.2:0.05
CaCO3含量/%CaF2含量/%萤石回收率/%0.4498.8540.698.765.30.7298.576.451.4997.882.15

    由表5可见,取抵制剂用量配比0.5:0.3:0.05时效果比较好。酸比水玻璃酸化度试验,酸化时采用浓硫酸(分析纯),其配比H:S:O代表酸化水玻璃中水玻璃:浓硫酸:水的体积比,其试验结果如表6。

表6 
水玻璃酸化度试验结果
H:S:O1:1:101:0.5:104:1:4010:1.5:100
CaCO3含量/%CaF2含量/%萤石回收率/%0.7698.677.10.898.882.430.7998.7685.661.5497.589.3

    从表6结果可知酸化水玻璃酸化度为4:1:40效果是比较好的,且此配比酸化水玻璃不会形成凝胶,始终保持为溶液状态,当其酸化为1:1:10或1:05:10时容易形成硅酸凝胶而无法流动,酸化度太低时,选择性抑制效果为差。所以选用酸化水玻璃硫化度为4:1:40,既便于生产应用,选择性抑制作用也强,同时在精选时分别补加少量的组合抑制十分重要。[next]
    2.7综合条件试验    通过以上试验,最后综合以上各条件进行了综合条件的两组平行验证试验,其条件为:磨矿细度-74μm83%,粗选矿浆浓度25%,pH9~10,油酸用量为240g/t,抑制剂酸化水玻璃酸化度为4:1:40,组合抑制剂用量为M:Y:A=0.5:0.3:0.05,最后精选产品回收率分别为84.56%和85.7%;CaCO3含量小于1.0%,CaF2含量大于98%。    3、结语    1、该公司的原矿为碳酸盐类萤石富矿,矿物组成简单,为萤石、方解石、石英;萤石与方解石、石英共生关系密切,且方解石与萤石的可浮性极其相似,浮选分离十分困难,普通药剂制度根本不能分选,只能寻求具有特殊选择性抑制效果的药剂及药剂组合。    2、由于萤石与方解石、石英嵌镶关系复杂,矿石较富;所以考虑细磨,以便于矿石的单体解离,但同时又由于方解石硬度要比萤石低,方解石极易过磨,而恶化后续浮选作业,并影响产品质量和选矿指标。所以必须控制好磨矿细度。    3、本试验通过大量的研究工作,选出了对方解石具有特殊选择性抑制剂组合,并取得了良好的技术经济指标,回收率达85%以上,充分利用了矿产资源。    4、经济效益显著,原矿资源由原来无法利用变为可以利用,增加了选矿厂的后备资源,可扭转选矿厂资源短缺的不利局面,如处理量按100t/d,回收率按85%,产品按现行价600元/t计算,年可创经济效益250多万元。    5、该抑制剂价廉易得,易于添加与操作控制。
参考文献
[1]A·尤卡尔,萤石浮选中捕收剂的吸附机理[J],国外金属矿选矿,2003,(7):21-24.[2]孟宪毅,印度某萤石矿选矿工艺研究[J],有色金属(选矿部分),1999,(3):13-15.[3]中国有色金属冶金手册[M],北京:冶金工业出版社。[4]胡为柏,浮选[M],北京:冶金工业出版社,1989.[5]周基校,李长根,柿竹园钨萤石矿多金属矿的选矿工艺发展[J],有色金属(选矿部分),1999,(2):7-12.THE TEST RESEARCH FOR PROCSSING FLUORITE OREConTAINING CARBonATE MINERALSLI Shao-yuan,ZHANG Gao-ming(Gaolong Gold Mining Limited Company,Tianlin Guangxi 533312,China)ABSTRACTAccording to the difference of mineral property,flotation tests have been done to separate fluorite from carbonate minerals.Through large numbers of test,thedepressant which can depress effectively carbonate minerals contained in fluorite ore such as calcite,etc,has been found out.By using this depressant,fluorite can be separated successfully from calcite.The test results show that,high grade fluo rite concentrate which contains CaF2 over 98%and CaCO3 less than 1.0%,can be acquired by using flotation process,and the recovery of CaF2 is more than 85%.KEY WORDS:fluorite; calcite; depressant; flotation process
标签: 碳酸盐
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