本研究以内蒙某矿区的难选萤石矿为研究对象。该矿石结构复杂，其特点：1、原矿含泥高（－200目达31.69%）；2、原矿中杂质矿物与萤石共生；3、原矿中存在一定量得可浮性好的铁方解石、方解石、褐铁矿等，属难选萤石矿。该矿1990年6月建成投产，经多次重大流程与设备改造，仍拿不出高品质的萤石精矿。从现场生产（表1）及以往试验情况看，主要存在下列问题：1、有用矿物单体解离度不够；2、萤石精矿含SiO2超标；3、萤石精矿品位低；4、抑制剂选择性查；5、流程结构不合理。本研究旨在通过浮选试验，制订出在技术上、经济上合理的工艺流程，寻找提高萤石精矿质量、降低含杂量的有效药剂制度。
表1 萤石精矿筛析与单体解离度
一、矿石性质
该矿属中、低温热液交代和充填型矿床。矿石有四种类型：交代型块状萤石矿；交代型条带状萤石矿；角砾状萤石矿；含萤石石英脉。其中，后两种矿石性质较复杂。含萤石石英脉不仅萤石品位低，而且萤石呈半自行或他型晶粒分布于隐晶质或细粒石英脉中。角砾状萤石矿，为萤石角砾被后期铁质矿物、碳酸盐及硅质矿物胶结而成，不仅品位低、含铁高，而且萤石颗粒中多包有颗粒直径为0.005mm～0.030mm的石英。
原矿中除含萤石外，脉石矿物有石英、方解石、褐铁矿、碱性长石、铁方解石、高岭土、绿泥石、绢云母及极少量磷灰石等。现场代表性矿样多元素分析结果%：MgO 0.48 、Al2O3 3.66、CaCO3 1.03、Mn 0.064、Fe 6.48、P 0.089、S 0.12、CaF2 62.07、SiO2 18.67。
二、磨浮工艺流程试验
（一）五种工艺流程
该矿石原矿性质复杂、含泥量高，这不仅消耗大量的捕收剂，且污染矿石表面, 使精矿品位难以提高。因矿区缺水, 不易预先脱泥, 为消除矿泥对选别作业的影响, 须采用合理的流程结构, 使矿泥尽早排出浮选作业循环。因此, 选用了以下五种不同结构的工艺流程：①一次性磨矿－200目达90%，六次精选, 一次扫选, 精选一作业中矿弃去, 其余精选中矿循序返回至前一作业。②一次性磨矿－200目达90%, 六次精选, 一次扫选, 精一中矿弃去, 其余中矿均返回超前一作业。③一次性磨矿－200目达90%, 精、扫选次数同①、②, 只是精选一、二作业中矿集中再选, 三、四次精选作业中矿集中返回至一次精选作业, 五、六次精选作业中矿集中返回至二次精选作业, 中矿再选与扫选作业精矿集中返回粗选作业。④再磨再选流程, 精选一精矿再磨, 中矿丢弃, 再磨细度－0.50mm达72%, 其余精选中矿循序返回超前一作业。⑤流程结构同④, 只将再磨细度改为－0.50mm达90%。
（二）五种流程试验结果见表2
表2 五种流程试验结果
（三）不同流程结果分析从流程Ⅰ、Ⅱ可看出, 这两种流程精矿指标难于合格, 其原因可认为流程内部结构不适应萤石产率大、泡沫粘、泡沫流动性差、粒度细等特点。流程③是在磨矿细度、药剂条件等都与流程①、②相同的条件下, 只改变流程内部结构, 使中矿集中返回至一次、二次精选作业, 充分脱除杂质矿物, 同时提高了精选作业的入选品位, 有利于精矿品位的提高, 可取得满意的指标。流程④、⑤是再磨再选。从结果可见, 流程④所获指标不理想, 而流程⑤各项指标最好。其原因该矿含泥量高, 粗磨可丢掉大量细泥, 减少细泥对循环作业的影响, 粗精矿细磨, 使矿物解离充分, 矿物表面产生新的界面, 易于萤石的捕收及杂质矿物的脱除, 同时再磨可降低磨矿成本, 减少药剂费用, 但设备配置比流程③复杂。按现场要求, 我们选用流程③。
三、工艺条件选定
粗选药剂试验捕收剂油酸作为萤石的捕收剂, 不但应用广泛, 且应用效果良好。新的萤石捕收剂大都处于试验阶段, 真正用于生产的较少, 特别对脉石以石英为主的萤石矿, 仍多采用油酸作为捕收剂。本研究选用油酸作为捕收剂, 用量为0.6～0.8kg/t。
调整剂目前国内外萤石选厂, pH值的调整剂多采用碳酸钠。一般认为碳酸钠的作用有二[1]①硬水软化剂②pH值调整剂。本试验采用北京自来水, 其硬度19左右, 选用碳酸钠一方面可使硬水软化, 另一方面起到调整值的作用。
碳酸钠对粗选作业的影响，见图1.随碳酸钠用量的增加，萤石回收率逐步上升，而萤石品位则先是缓慢上升，后呈下降趋势。这表明碳酸钠在油酸浮选萤石时，有较强的活化作用，担用量达到一定程度时使石英亦活化。因此，碳酸钠用量应控制在一定范围，pH值宜控制在9.5～10.5之间。理论研究认为[2]，油酸作捕收剂，在酸性和弱碱性介质中，石英不易浮，但当pH＞10.0时，由于矿浆中的Ca2＋、Mg2＋转变为一价Ca、Mg的氢氧根离子形式存在而活化石英，因而碳酸钠用量过大时，萤石粗精矿品位反而下降。
抑制剂：粗选曾探索采用酸化水玻璃、拷胶、水玻璃与硫酸铝组合、木素磺酸盐、氟化钠、水玻璃等。其中以采用水玻璃时的粗选指标最好。因此, 粗选抑制剂选用水玻璃, 而把提高萤石精矿质量, 放在精选作业的抑制剂选择上。
图1 碳酸钠用量与粗选莹石精矿品位、回收率的关系
图2 水玻璃用量与粗精矿品位、回收率的关系
图2所示为不同水玻璃用量对浮选的影响。当水玻璃用量少时, 对萤石具有活化作用, 并表现出对脉石矿物的有效抑制。但当其用量超过一定范围时, 则表现出对萤石抑制。因此, 生产中应严格控制其用量。有关水玻璃对萤石作用机理的研究很多[3、4]一般认为, 水玻璃的抑制性能受pH值、浓度、部分金属离子、矿浆温度、本身模数等影响。
（二）温度试验
在油酸浮选萤石的实践过程中，多采用加温浮选，其作用有二：①改变油酸在萤石表面的吸附形式；②加大油酸的溶解度。温度对浮选的影响，见图3，适宜温度为37℃，试验采用热水调温。
图3 温度与粗选精矿品位、回收率的关系
（三）精选试验我们把提高萤石精矿质量放在精选作业上。而要达到高质量的精矿,同时又要保证回收率, 则须选用选择性好的高效抑制剂。试验证明, 单用水玻璃做抑制剂得不到合格精矿。因此，本试验曾选用酸化水玻璃、栲胶、柠檬酸、六偏磷酸钠、酸化CMC、A10、A20以及各种可能得混合用药等，进行大量的探索性试验。结果发现A10（混合抑制剂、多羟基化合物）对石英、铁方解石、褐铁矿等有较强的选择性抑制效果，与水玻璃混合用药可取得较好的选别指标。A10为一种无毒、无臭、易溶、价格适宜的有机物，且用量少。在其总用量达0.14kg/t时，可获得CaF2＞97%、SiO2＜1%的萤石精矿。由此证明，A10与水玻璃合用，是选择性好的精选抑制剂（图4）。
图4 A10总用量与精矿品位、回收率的关系
（四）水质对浮选的影响
水质对浮选、尤其是对萤石浮选的影响较明显。我们进行了现场生产用水与北京自来水不同水质的浮选试验。试验证明, 现场水不利于萤石的浮选, 用调整剂碳酸钠无法消除它对浮选的影响。经试验, 发现用H10碱类调整剂可消除这种影响, 试验结果见表3。
表3 H10代替NaCO3的试验结果
从表3可知，用H10代替NaCO3可消除水质对浮选的影响，其用量以1.0kg/t为宜。
为查明原因，我们对现场水做了检测，其硬度为5.8，属 型，硬化度1.924～2.04g/L，Cl－ 726.9～886.4mg/L，SO2－4 378、7～492.8mg/L。与北京自来水相比：①硬度小（北京水硬度19左右）；②矿化度，Cl－、SO2－4含量高。由此可见，造成不利浮选的原因不是水的硬度，而可能是现场水中高含量的阴离子所致。为了消除这种影响，采用H10可取得满意的选别指标。
四、结论
1、合理的流程结构, 是取得合格精矿的重要手段。
2、采用选择性良好的抑制剂, 才可使萤石精矿质量高。对本研究矿石, 水玻璃与A10是一种有效的组合抑制剂。
3、不同水质须采用不同的调整剂, 方能达到理想的浮选效果。本实验采用H10可消除高阴离子水对萤石浮选不利的影响, 而在含阴离子不高的硬水中, 用Na2CO3调整剂才能取得好的选别效果。
4、含泥量高、嵌布粒度细的萤石矿, 采用粗精矿再磨是消除矿泥影响, 取得合格精矿的一种有效措施。
参考文献
1、M·A·爱格列斯.浮选调整剂.北京:冶金出版社,1990.
2、Fuerstenau M·C.浮选化学（英文）.Society of Mining Engineers,New York,1985.
3、王淀佐等.浮选溶液化学.长沙:湖南科技出版社,1988.
4、松岗功等.浮选中硅酸钠作用的研究.国外金属矿选矿,1976(4).
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