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选矿技术
萤石与重晶石浮选分离试验研究
来源:选矿技术网2017-04-126423

    萤石作为一种战略性矿物,其用途十分广泛,它对一个国家的经济建设起着重要的作用。我国萤石矿储量居世界前列,其中多数属于伴生矿,常与石英、方解石、重晶石以及硫化矿物等共生。目前普遍采用浮选法富集萤石,尤其是分选高纯度萤石矿粉时,均采用浮选分离。萤石是非金属矿物中比较易浮的矿物,对以石英为主要脉石的萤石-石英型矿石因其物质组成简单,正常情况下以碳酸钠作为矿浆调整剂、水玻璃作为脉石抑制剂,油酸作为捕收剂均可获得理想分选效果。然而,在萤石矿石中若含有一定量重晶石、碳酸盐类以及多金属共生矿物时,要想获得高质量的萤石粉是比较困难的。因为萤石和重晶石这两种矿物不仅在矿物表面性质和化学性质相似,而且两种矿物表面的捕收剂和抑制剂的行为也极为相似,均有良好的可浮性。若要实现有效分选,如何克服两者之间的差异,寻找出对重晶石具有选择性抑制作用的抑制剂及药剂组合是其分离成功的关键所在。

    某矿业开发公司为了开发本地萤石矿资源,委托中钢集团马鞍山矿山研究院对含萤石-重晶石类型的矿石进行选矿工艺项目研究。根据合同要求,实验室选矿指标拟达到CaF2≥98%,SiO2≤1.0%,尽可能提高萤石的回收率。本着高效简洁的原则,并结合目前萤石选矿的实际状况决定采用全浮选流程,根据研究结果确定选矿流程及工艺参数。通过大量的试验研究,寻找出一种对重晶石具有选择性抑制效果的抑制剂MKF-1,从而实现了萤石与重晶石矿物的分离。采用一粗五精选矿工艺,在磨矿细度-0.076mm占82%,原矿含CaF283。23%,BaSO414。90%的情况下,可获得萤石精矿;CaF299.35%,BaSO40.06%,SiO20.071%,回收率85.43%试验结果。试验达到了预期目标。

    一、矿石性质

    本矿区矿石中萤石与重晶石共(伴)生在一起,按其萤石、重晶石之体积百分比计算,可分为萤石-重晶石类型,重晶石类型两类,两者兼而有之。在同一矿脉内两种矿石互为消长的特点,众多特征表明萤石多产于矿脉中间,矿脉主要呈脉状产出,长数百米,厚度1.0-10.0m,一般2.0-4.0m,与围岩界限清楚。结构完整的矿石色白、质优,杂质含量低。结构破碎的矿石由于被风化、淋滤和浸染,其表面呈褐黄色,其白度受到严重的影响。本次试验矿石工业类型为萤石-重晶石型,矿石矿物以萤石为主,其次为重晶石。萤石(重晶石)为白色,夹褐黄色,节理较发育,有益组份有镜质和丝质组份。脉石矿物较少,有害组份主要为黄铁矿及部分粘土矿物、硅质矿物等。矿石具粒状、板柱状结构,块状、条带状和团块状构造,围岩蚀度有萤石化、重晶石化、方解石化和少量的硅化等。

    (一)试样制备

    试验矿样由甲方提供,总量约200Kg。矿石经破碎至0~2mm,除留有少部分备用外,大部分作为试验室选矿用矿。原矿经化验分析CaF283.23%,BaSO414.90%。

    (二)原矿多元素分析

表1   原矿多元素分析结果(%)

化学成分

CaF2

SiO2

CaCO3

BaSO4

Fe2O3

P

含量

83.23

0.52

0.14

14.90

0.60

0.0044

化学成分

S

MgO

K2O

Na20

Al2O3

含量

1.86

0.007

0.026

0.026

0.25

    (三)原矿0~2mm粒度筛析

表2  原矿0~2mm粒度筛析结果(%)

粒级(mm)

产率

CaF2品位

CaF2分布率

+1.0

34.97

85.59

35.98

-1.0+0.355

34.97

86.00

36.15

-0.355+0.125

18.14

82.42

17.97

-0.125+0. 098

3.11

78.27

2.92

-0.098+0.076

1.55

71.45

1.33

-0.076+0.0385

3.89

68.11

3.19

-0.0385

3.37

60.70

2.46

合计

100.00

83.19

100.00

    二、选矿试验

    由于本矿石属于萤石-重晶石类型其主要成分为萤石和重晶石,其他有害杂质含量较低,选矿研究主要解决CaF2和BaSO4之间的分离。浮选试验采用浮萤石抑制重晶石,试验主要考查了影响浮选的主要因素:磨矿细度、浮选温度、浮选浓度、矿浆PH、捕收剂用量、抑制剂种类及用量等。根据初步试验结果确定浮选温度为了30℃,矿浆浓度30%,矿浆PH9。0(Na2CO3500g/t,Na2SiO3500g/t)捕收剂T-69 480g/t等不再进行验证试验。主要考查磨矿细度、不同抑制剂对浮选指标的影响。

(一)试验设备、浮选工艺条件及浮选药剂

1、试验设备:XMQ-67型240X90锥型球磨机,MFD-63型槽式浮选机0.5L和0.75L。

2、浮选工艺条件:原矿磨矿浓度66.7%,浮选矿浆浓度30.0%,浮选矿浆温度30℃。

3、浮选药剂:调整剂为Na2CO3,捕收剂为T-69,抑制剂有Na2SiO3、MKF-1、MKL-1、 MKD-1。上述药剂除T-69为原液加入外,其余均配制成2%的浓度使用。

(二)磨矿细度试验

在Na2CO3 500g/t,Na2SiO3 500g/t,T-69 480g/t的药剂制度下,采用一次粗选进行磨矿细度试验。

表3  磨矿细度试验结果

-0.076mm(%)

产品名称

产率(%)

CaF2品位(%)

回收率(%)

55

精   矿

尾   矿

原   矿

82.77

17.23

100.00

88.20

59.02

83.17

87.77

12.23

100.00

65

精   矿

尾   矿

原   矿

84.81

15.19

100.00

89.35

49.05

83.23

91.05

8.95

100.00

75

精   矿

尾   矿

原   矿

86.78

13.22

100.00

89.70

40.09

83.14

93.63

6.37

100.00

82

精   矿

尾   矿

原   矿

87.58

11.42

100.00

90.65

32.84

83.14

95.49

4.51

100.00

90

精   矿

尾   矿

原   矿

87.12

12.88

100.00

90.74

32.12

83.19

95.03

4.97

100.00

    磨矿细度试验结果表明:随着磨矿细度的提高,精矿产率、品位及回收率逐渐增加,当磨矿细度为-0.076mm82%时,精矿品位可达90.65%,回收率为95.49%。本次试验磨矿细度确定为-0.076mm82%

    三、不同类型抑制剂试验研究

    根据小试粗选试验结果,对抑制剂进行研究时,其它条件保持不变,即:磨矿细度-0.076mm82.0%,浮选温度30℃±1,浮选浓度30.0%;调整剂Na2CO3 500g/t,常用抑制剂Na2SiO3 500g/t,萤石捕收剂为我院研制的国家发明专利产品T-69。着重研究了抑制剂MKF-1、MKD-1、MKL-1及其组合、用量等对萤石选别指标的影响,并进行了系统的试验研究。

    (一)抑制剂MKF-1用量试验

    试验流程见图1,试验结果见表4。由表4看出,随着MKF-1用量由500g/t逐渐增加,精矿品位逐渐提高,回收率缓慢下降。当MKF-1用量为0g/t时,精矿品位仅为94.20%,回收率60.05%;MKF-1用量为1250g/t时,精矿品位可达99.65%,回收率71.26%。两者相比,精矿品位高出5.45个百分点,回收率高出11.21百分点,证明MKF-1抑制剂对萤石与重晶石的分离具有良好的选择性抑制作用,药剂用量越大,其抑制效果越好。综合考虑试验采取1000g/t较为适宜。

图1  抑制剂MKL-1用量试验流程

表4  MKF-1用量试验结果      

MKF-1用量(g/t)

产品名称

产率(%)

CaF2品位(%)

回收率(%)

0

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

53.02

41.46

5.52

100.00

94.20

78.36

13.25

83.16

60.05

39.07

0.88

100.00

500

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

62.57

32.58

4.85

100.00

98.38

64.76

11.66

83.23

73.96

25.35

0.69

100.00

750

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

61.38

29.68

8.94

100.00

98.82

69.81

19.65

83.14

72.96

24.30

2.74

100.00

1000

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

60.46

27.94

11.60

100.00

99.32

72.66

24.40

83.18

72.19

24.40

3.41

100.00

1250

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

59.50

27.00

13.50

100.00

99.65

75..63

25.83

83.20

71.26

24.54

4.20

100.00

    (二)MKF-1、MKD-1组合试验

表5  MKF-1、MKD-1组合试验结果    

MKF-1:MKD-1 用量(g/t)

产品名称

产率(%)

CaF2品位(%)

回收率(%)

1000:0

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

60.52

28.13

11.35

100.00

99.28

72.52

24.23

83.23

72.19

24.51

3.30

100.00

1000:200

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

59.85

26.93

13.22

100.00

99.40

75.16

26.53

83.24

71.47

24.31

4.22

100.00

1000:300

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

59.08

25.48

15.44

100.00

99.48

78.14

28.37

83.06

70.76

23.97

5.27

100.00

1000:500

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

56.87

25.92

17.21

100.00

99.64

81.17

31.52

83.13

68.17

25.31

6.52

100.00

1000:600

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

54.81

26.34

18.85

100.00

99.73

83.90

34.28

83.22

65.68

26.56

7.76

100.00

    MKF-1与MKD-1均为抑制剂,其性能主要区分在对矿物的抑制能力大小,前者选择性好,后者抑制能力强,试验结果见表5。试验结果表明,在MKF-1用量为1000g/t时,随着MKD-1用量的增加,精矿品位有所提高,但产率和回收率逐渐降低。说明MKD-1抑制能力强,与MKF-1组合使用对本矿样选别效果不是特别理想。

    (三)抑制剂MKL-1、MKD-1组合精选试验

    该试验以NaOH(500g/t)为调整剂,MKL-1、MKD-1(600:200g/t)为抑制剂,T-69(480g/t)为捕收剂。试验流程见图2。试验结果表明,采用上述药剂制度可获得精矿品位98.52%,回收率73.07%的选别指标。

图例:                             原      矿


图2  抑制剂MKL-1、MKD-1组合试验流程

    (四)粗选加 MKF-1药剂精选补加MKF-1、MKD-1组合对比试验

表6  MKF-1药剂精选补加MKF-1、MKD-1组合对比试验结果

序号

药剂及

用量(g/t)

产品

名称

产率(%)

CaF2品位(%)

回收率(%)

1

粗选:MKF-1  1000  

一精:

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

59.30

33.86

6.84

100.00

99.21

67.60

21.28

83.18

70.73

27.52

1.75

100.00

2

粗选:MKF-1  1000  

一精:MKF-1  200

MKD-1  100

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

60.46

32.51

7.03

100.00

99.75

65.76

21.44

83.20

72.49

25.70

1.81

100.00

    试验采用一粗五精流程。试验结果见表6。由表6可以看出。在粗选相同的药剂制度下,精选中补加少量的MKF-1、MKD-1组合药剂,可使精矿品位提高0.54个百分点,回收率提高1.76个百分点。说明精选中补加少量药剂对提高精矿质量和回收率是有利的。

    (五)不同抑制剂精选开路试验

    在矿石磨矿细度-0.076 mm占82%,浮选一粗五精,采用抑制剂MKF-1、MKD-1和MKL-1组合均能取得精矿品位98%,回收率70%以上的分选效果。MKF-1具有良好的选择性抑制效果。精选开路试验可取得精矿品位99.32%,回收率72.19%的浮选指标。抑制剂MKD-1和MKL-1组合使用同样具有一定的选择性抑制效果。精选试验可取得精矿品位98.50%,回收率73.07%。精选中补加少量的MKF-1和MKD-1组合药剂对精矿品位及回收率提高均有利。

    抑制剂精选试验结果见表7。

表7  不同抑制剂精选试验结果

序号

流程及药剂制度

(g/t)

产品

名称

产率

(%)

选别指标(%)

CaF2品位

回收率

1

流程:一粗五精

粗选: Na2CO3   500 

Na2SiO3  500

T-69  480

MKF-1 1000

一精补加MKF-1:MKD-1 150:100

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

60.46

27.94

11.60

100.00

99.32

72.66

24.40

83.18

72.19

24.40

3.41

100.00

2

流程:一粗五精

粗选:Na2CO3  500

 Na2SiO3  500

T-69  480

MKF-1 :MKD-1 1000:200

一精补加MKF-1:MKD-1 150:100

精   矿

中   矿

尾   矿

原   矿

60.85

29.93

9.22

100. 00

99.08

71.60

16.54

83.24

72.43

25.74

1.83

100.00

3

流程:一粗五精

粗选:NaOH  500

Na2SiO3  500

T-69  480

MKL-1 :MKD-1 600:200

一精补加MKL-1:MKD-1 150:100

精   矿

中   矿

尾   矿

原  矿

61.65

31.85

6.50

100.00

98.52

68.38

9.46

83.13

73.07

26.20

0.73

100.00

    (六)闭路试验

    闭路试验是在精选开路试验基础上进行的。磨矿细度为-0.076mm82%,流程采用一粗五精。药剂以Na2CO3为调整剂,Na2SiO3、 MKF-1 、MKL-1 MKD-1为抑制剂,T-69为捕收剂。闭路试验主要解决两个问题:中矿返回地点和抑制剂的组合对选别指标的影响。试验中主要考察了两种流程:一是中矿集中返回到粗选,二是中矿顺序返回前一作业。药剂方面主要考察了抑制剂MKF-1 、MKL-1 和MKD-1组合药剂对选别指标的影响。 MKF-1中矿集中返回粗选闭路试验数质量流程见图3MKF-1中矿顺序返回前一作业闭路试验数质量流程见图4闭路试验结果见表8

表8  闭路试验结果汇总 

序号

流程

药剂及用量

(g/t)

产品名称

选别指标(%)

产率

CaF2品位

CaF2

回收率

Si02

BaSO4

1

一粗五精

中矿集中返回到粗选

Na2CO3   500  Na2SiO3 500 MKF-1  800

T-69   400

一精补加

MKF-1 150  MKD-1      100

精矿  

尾矿

原矿

71.00

29.00

100.00

99.69

42.90

83.22

85.05

14.95

100.00

0.069

0.062

2

一粗五精

中矿顺序返回到前一作业

Na2CO3  500 Na2SiO3     500

MKF-1      800

T-69        400

一精补加

MKF-1 150g/t

MKD-1 100g/t

MKF-1 150  MKD-1      100

精矿  

尾矿

原矿

71.54

28.46

100.00

99.35

42.60

83.19

85.43

14.57

100.00

0.071

0.060

3

一粗五精

中矿顺序返回到前一作业

NaOH  500

MKL-1:MKD-1 600:200

T-69        420

一精补加MKL-1:MKD-1  150:150

精矿  

尾矿

原矿

71.43

28.57

100.00

96.87

48.76

83.12

83.24

16.76

100.00

0.36

0.093

图3  MKF-1中矿集中返回粗选闭路试验数质量流程

图例:图例:                               

图4  MKF-1中矿顺序返回前一作业闭路试验数质量流程

    闭路试验中矿返回地点采用集中返回到粗选和顺序返回到前一作业两种流程结构,其选别效果差别不大,均能获得CaF2品位99%以上,回收率85%以上的较满意的指标。两种流程结构均有其优缺点:中矿集中返回流程复杂,需要更多的设备,而且易导致生产过程不稳定,引起精矿指标波动;中矿顺序返回流程简单,生产过程稳定,精矿品位易保证。因此,综合考虑,中矿顺序返回前一作业流程较为适宜。药剂方面:抑制剂MKF-1对重晶石矿物具有良好的选择性抑制作用,在一定程度上改善了萤石的可浮性。该药剂的应用无论采用何种工艺流程,其选别精矿CaF2均可达到98%以上。抑制剂MKL-1、MKD-1组合药剂闭路试验结果不理想。MKL-1和MKD-1对重晶石矿物具有一定的选择性抑制作用,但MKL-1不能彻底抑制重晶石上浮,而MKD-1用量较大或较小时,将失去选择性。因此,两种抑制剂合理的用量比例是其试验成败的关键。

    四、结语

    ①、由于本试验矿石属于萤石——重晶石类型,其主要成分为萤石和重晶石,其他有害杂质含量较低。选矿研究主要解决CaF2和BaSO4之间的分离。所以寻找对重晶石具有高度选择性抑制作用的抑制剂是本次试验成败的关键。

    ②、对某矿产开发有限公司萤石矿选矿采用磨矿细度-0。076mm占82%一粗五精的浮选工艺流程,以MKF-1为抑制剂,最终试验结果为CaF2精矿产率71.54%,品位99.35%,SiO2含量0.071%,BaSO40.06%,回收率85.43%。各项试验指标均已达到合同要求。

    ③、试验结果表明,中矿集中返回到粗选和中矿顺序返回到前一作业两种流程结构对选别指标影响不大。综合考虑推荐采用磨矿-一粗五精中矿顺序返回到前一作业的全浮工艺流程。

    ④、抑制剂MKF-1和MKL-1、MKD-1对重晶石矿物具有良好的选择性抑制效果。

    ⑤、试验数据表明:尾矿中萤石含量较高,而且重晶石大部分留在尾矿中,建议粗选后增加一次扫选,尽量降低有用矿物损失,在建厂设计中应考虑重晶石的综合回收问题,以利于矿物的综合回收利用。

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