低贫萤石矿酸化水玻璃浮选应用_百科知识_行业资讯

一、引言

萤石用途十分广泛，是冶金、化工、硅酸盐工业的重要原料。河北某萤石矿含CaF2为28.5%，属于低贫萤石矿。随着优质萤石矿床的日渐枯竭和酸级萤石矿价格的提高，利用低贫萤石矿生产冶金辅料开始受到生产企业的关注。研究表明用酸化水玻璃作为石英－萤石型矿石的抑制剂具有显著的除杂效果，采用一精再磨、七次精选的浮选工艺，可以获得含CaF₂97.2%、SiO₂2.3%，回收率为75.3%的萤石精矿，并对酸化水玻璃的抑制作用进行了探讨。

二、精矿分析及磨浮工艺的确定

原生产工艺为一段磨矿、七次连选，但生产指标不理想：精矿品位91%，回收率70%。精矿产品分析结果表明：矿物组成简单，主要矿物为萤石和石英，此外尚有很少量的方解石等。该萤石呈团粒状及细微脉状，与石英共生。

能谱分析结果表明，该精矿中除富含Ca、F等元素，还含有少量的O、Si、Al等元素，见图1。不同形状颗粒相互镶嵌，萤石与石英伴生，分布在0.030～0.12mm，最大粒度可达0.4mm；多数石英的粒度分布在0.040～0.2mm。以单体形式产出的石英较少，而存在于石英间隙中的萤石颗粒为微米级的萤石矿物，粒度主要为2.0～6.0μm。石英呈白色，晶体完整，形状多种，表面光滑、平整，是与萤石紧密嵌布的矿物。

图1　萤石精矿的X射线谱

图2、图3代表了该精矿中重要矿物的典型产出特征。从图中可以看出，多数石英以连生体的形式产出，连生体粒度中等，细磨矿条件下多数石英可实现单体解离；其他杂质脉石含量较低，除长石外，云母、磷灰石常以单体形式产出，因其含量不高，对精矿品位的影响是次要的。

图2 精矿中萤石、石英和磷灰石的产出特征

　　背散射电子图像(放大100倍)

1、4、5－石英能谱；　2、6－萤石能谱；　3－磷灰石能谱

图3 精矿中萤石、石英和长石的产出特征

　　背散射电子图像(放大300倍)

1、4、5－石英能谱；　2、6－萤石能谱；　3－长石能谱

影响精矿品位的是以连生体形式产出的石英，其次是长石、云母、磷灰石等脉石矿物。从杂质矿物的产出特征来看，提高精矿品位的主要途径是进一步细磨，以提高杂质矿物的解离效果，然后探索提高萤石与杂质矿物分选效果的方法。

三、精选抑制剂的选择

从矿样的化学成分看，这是典型的萤石－石英型矿石。由于原矿品位低，含泥量高，要求使用的抑制剂用量大，欲获得合格的产品，必须采用高效的选择性强的脉石抑制剂。在试验中曾对水玻璃、明矾、羧甲基纤维素、糊精、六偏磷酸钠、氯化钠等有机或无机的脉石抑制剂进行了考察，均未获得理想的分选指标，而添加酸化水玻璃则可获得满意的效果，对二氧化硅有很强的选择性抑制作用，同时由于呈酸性，具有很强的脆性消泡作用，有助于改善泡沫的特性，强化泡沫的二次富集作用，对精选除杂极为有利。

（一）酸化水玻璃对精矿回收率与精矿质量的影响

图4是酸化水玻璃用量试验结果。采用酸化水玻璃作抑制剂，用量在300～400g/t时，CaF₂回收率以及精矿品位分别为70%和97.8%，当酸化水玻璃用量为600g/t时，虽然精矿品位有所提高，但精矿回收率急剧下降，回收率损失过大。水玻璃用量小于100g/t时，精矿品位过低。此时，换用普通水玻璃，则只能实现80%的回收率，精矿品位94%，由此可说明酸化水玻璃对选择性抑制作用比普通水玻璃作用效果明显。

图4　酸化水玻璃对精矿回收率与精矿质量的影响

（二）酸化水玻璃作用机理探讨

1、改变浮选介质的pH值

随着酸化水玻璃用量增大，介质pH值逐渐向酸性方向移动；水玻璃用量增大时，介质pH值则向碱性方向移动。

对于水玻璃，在水中发生水解，使溶液呈碱性：

有关研究表明，H₂SiO₃在酸性介质中主要以胶粒形式存在，因而酸化水玻璃在介质中起抑制作用的主要是H₂SiO₃胶粒，且胶粒的双电层中除SiO²^－₃阴离子外，还存在SO²^－₄阴离子，可能的胶粒结构为{(SiO₂·yH₂O)m·n(SiO²^－₃，SO²^－₄)·2(n－x)H^＋}^2X^－，从而使胶粒的亲水性增强。H₂SiO₃胶粒会优先吸附在SiO₂矿物表面，产生特性吸附，这已被大量的试验研究所证实^[2]。因而酸化水玻璃对SiO₂有很强的选择性抑制作用。当酸化水玻璃用量过大时，多余的H₂SiO₃胶粒也会阻碍捕收剂在萤石表面的吸附，对萤石产生较强的抑制作用，但通过控制用量可以达到选择性抑制SiO₂的目的。

水玻璃在弱碱性介质中主要以HSiO^－₃形式存在，用量大时会因电性作用而加强对萤石的抑制(弱碱性介质中萤石表面荷正电)，因而其选择性抑制作用较差。

2、酸性去活化作用

水中一般都存在Ca²^＋，Mg²^＋等金属离子，此外在磨矿过程中萤石表面的Ca²^＋离子也会有少量解离并粘附在石英表面上。Fuerstenan^[3]对各种金属离子在石英表面吸附状态的研究表明，金属离子在石英表面会通过氢键键合和脱水键合发生吸附，且吸附发生在金属离子生成第一碱式络离子(如Ca₂OH^＋，CuOH^＋等)的pH范围内。金属阳离子的吸附使石英表面电性发生变化，由原来带负电的表面变为局部带正电，并存在活性点金属阳离子。因此，在用脂肪酸作捕收剂浮选时，石英会因受到活化而上浮。

水中常见的金属离子如Ca²^＋、Mg²^＋、Mn²^＋生成第一碱式络离子的pH值范围是在弱碱性及碱性范围内，因而石英受活化也主要在该pH范围。在酸性介质中，Ca²^＋、Mg²^＋、Mn²^＋等金属离子不能形成第一碱式络离子，从而石英免受活化。石英纯矿物加金属盐类的活化试验结果证实了这一点。石英在蒸馏水中浮选时，在试验的pH值范围内基本不浮，在碱性介质中因泡沫发粘而略有携带上浮。当加入Mg²^＋、Mn²^＋金属离子时，石英受到活化而上浮，活化的pH值范围有所不同，但都是在弱碱性及碱性介质中，在酸性介质中石英不上浮。