广西某低品位粉石英矿反浮选试验研究

杜 杰

（广西地质矿产测试研究中心，广西 南宁 530023）

广西某低品位粉石英矿反浮选试验研究

杜 杰

（广西地质矿产测试研究中心，广西 南宁 530023）

广西某地粉石英矿是目前区内发现的储量最大的粉石英矿床。通过对样品分级后获得的-0.045mm粒级产品进行反浮选除杂，可获得较高纯度的石英精矿产品。影响该矿反浮选效果的主要因素有矿浆的pH值、分散剂的用量、捕收剂的种类与用量。通过正交试验，获得最佳条件组合：硫酸用量4 000g/t，水玻璃用量1 000g/t，燃料油用量600g/t，新药H1A用量200g/t。当试验样品SiO2含量94.32%、Al2O3含量2.15%，经过反浮选除杂，可获得细度-0.045mm、精矿产率82.87%、SiO2含量98.99%、Al2O3含量0.19%的粉石英浮选精矿。

粉石英；反浮选；正交试验；广西

广西某地粉石英矿是目前区内发现的储量最大的较优质的粉石英矿床，矿物组成研究表明，该粉石英矿天然粒度细，含粉量较高，且混杂有少量绢云母、高岭石矿物。矿石中铁杂质含量低，但-0.005mm细粒级产品Fe2O3含量较高，且Al2O3主要分布在-0.020mm以下粒级中，将这些杂质与石英分离是提高产品纯度的关键。

1 样品物理化学性质

1.1 矿物组成

矿石工艺矿物学研究表明，样品中主量矿物为石英，并含有少量的绢云母(水云母)及微量的高岭石。矿石中铁杂质含量低，矿样中石英大部分呈解离的单晶颗粒状，少部分粒间镶嵌组成大小多在0.03～25.00mm的不规则状碎粒。方解石呈细微的他形粒状，零星分布于石英粒中。

1.2 化学成分

试验样品光谱半定量分析结果见表1。

化学多项分析结果(%)：SiO294.32、Al2O32.15、Fe2O30.043、K2O 0.24、Na2O 0.014、CaO 0.11、MgO 0.096、TiO20.21、LOI 1.52。

试验样品的光谱半定量和化学多项分析结果表明，矿样不含铜、锰、铅等重金属有害杂质，主要杂质为铝硅酸盐类矿物，铁含量较低。

表1 光谱半定量分析结果(%)

1.3 粒度分析

样品的粒度筛分、水析分析结果见表2，粉石英粒度分布见图1、粉石英的产率、Al2O3的含量及分布率见图2。

从粒度组成分析结果可知，随着粒度变小，粒级中呈现SiO2含量下降、杂质含量增加的趋势。其中：+0.15mm以上粒级SiO2含量超过99%，但分布率不高，且Al2O3含量较低；粉石英主要分布在-0.045+0.005mm之间，分布率达69.24%，表明粉石英天然粒度很细；+0.005mm粒级中Fe2O3含量低于0.1%，表现出优良的低铁特征；-0.005mm粒级中Fe2O3含量较高，-0.020mm粒级的Al2O3含量较高，故细粒级物料的除杂(Al2O3、Fe2O3)、提高SiO2含量是选矿试验研究的关键和难点。

表2 试验样品的粒度筛分、水析分析结果

2 浮选试验

2.1 正交试验

从筛分水析试验结果可看出，-0.020mm粒级中杂质Fe2O3、Al2O3的分布率分别高达72.86%、88.27%。因此通过选择性絮凝分散脱除富含Fe2O3、Al2O3杂质的矿泥，然后对经选择性絮凝后细粒级粉石英物料进行进一步浮选除杂，可明显地提高产品纯度。通过试验发现，影响浮选效果的主要因素有矿浆的pH值(硫酸的用量)；分散剂的用量(水玻璃的用量)；捕收剂的种类与用量。捕收剂的探索试验表明，捕收剂新药H1A和辅助捕收剂燃料油混合使用的效果优于脂肪酸、石油磺酸盐等捕收剂。物料中主要杂质绢云母的零电位为0.3，而石英零电位为3.7，存在较大梯度，有利于矿浆pH值控制。当矿浆pH值控制在3～4时，杂质矿物绢云母颗粒表面荷负电，此时矿浆pH值与石英零电点的pH值相当(也即石英颗粒表面基本不显电性)，因此，用阳离子捕收剂，采用反浮选可优先将绢云母等脉石矿物浮出，从而实现石英与绢云母等脉石矿物的有效分离，达到提纯的目的。通过试验发现，浮选过程中添加起泡剂2#油，其用量在20g/t即可，它可促进生成大小较均匀、粘度适当和稳定的气泡，减少“跑槽”现象，有利于泡沫的二次富集。

为了更加准确地寻找浮选阶段的粗选过程中主要影响因素之间的交互作用，进行详细的正交试验，寻找出最佳条件组合。采取四因素三水平正交设计方案[L9(34)]进行正交试验，每次试验样品均为300g，试验流程见图3，试验因素及水平取值见表3，试验结果见表4。

表3 正交试验因素及水平取值

根据正交试验中各技术指标具体情况，以综合选矿效率E做判据(采用汉考克公式)：

式中：α、β为-0.045mm粒级产品和其精矿中Al2O3的含量；γ为石英精矿产率；γopt为石英精矿最佳产率，相当于石英全部进入精矿而杂质全部进入尾矿时的精矿产率，此处γopt=93.24%；βmin为精粉理论最小含量，即βmin=0。

表4 正交试验结果

对各因素分析如下：

A(硫酸)：从分选效率可知，硫酸用量越大，分选效率越好，但硫酸用量不能过多，否则易腐蚀浮选机等设备，故其用量取A3(4 000g/t)为好，此时矿浆的pH值为4.0。

B(水玻璃)：水玻璃用量越少，分选效率越好，在用量2 000g/t以下，结果变化不大，但探索性试验中水玻璃用量少于700g/t时，矿浆分散效果不太理想，选别指标较差。故最佳值确定为B1(1 000g/t)。

C(燃料油)：分选效率可知，不同的燃料油用量对分选效果影响不太明显，较适宜的用量为C1，即用量为600g/t。

D(新药H1A)：分选效率结果表明，当新药H1A用量在200～500g/t时，对分选效果影响不太明显，且无规律性，从结果来看，用量越少越好，但用量太少，不能保证精矿产品的纯度。综合考虑到石英精矿产品的纯度，并保证产品的产率，新药H1A用量取值D1(200g/t)较适宜。

综合上述分析，各因素对分选效率影响顺序为：主要因素→次要因素：A-B-D-C；最优条件组合为A3B1C1D1，即浮选阶段中粗选过程中优化组合条件为：硫酸用量4 000g/t，水玻璃用量1 000g/t，燃料油用量600g/t，新药H1A用量200g/t。

2.2 粗选的验证及用量对比调优试验

根据上述正交试验获得的优化组合条件，进行了优化组合条件的验证试验，同时安排降低硫酸、捕收剂用量对比调优试验。试验方案及试验结果见表5。

表5 正交试验验证、调优方案的试验结果

从试验结果可以看出，当降低捕收剂(燃料油+新药H1A)或硫酸用量时，所获得的石英精矿中SiO2含量高、杂质Al2O3含量低，但石英精矿的产率较低，达不到预期的试验目的。而验证试验结果很理想，在稳定精矿品位的前提下，并能保持很高的精矿产率。

3 结果与讨论

(1) 广西某地粉石英矿是目前区内发现的储量最大的粉石英矿床，矿石主要矿物成分是石英，还有少量的绢云母(部分水云母)、极少量的高岭石等。石英多呈微细碎粒状，粒度0.003 8～0.023 0mm，绢云母(部分水云母)呈显微鳞片状，石英与脉石矿物绢云母等不均匀地混杂分布，嵌布粒度细，给石英与脉石矿物的分离带来很大困难。将铝硅酸盐矿物与石英分离是提高产品纯度的关键。

(2) 根据该矿的工艺矿物学特点，通过对试验样品分级后获得的-0.045mm粒级产品进行反浮选除杂，可获得较高纯度的石英精矿产品。进行了详细的正交试验，并寻找出最佳条件组合：硫酸用量4 000g/t，水玻璃用量1 000g/t，燃料油用量600g/t，新药H1A用量200g/t。

(3) 试验结果表明，影响反浮选效果的主要因素是浮选介质条件、调整剂的用量以及捕收剂的种类和用量。

[1]余志伟,邓惠宇.一种新型工业矿物原料——粉石英[J].中国非金属矿工业导刊,1999,(1):25-27.

[2]张宇平,黄可龙,刘素琴.反浮选法分离粉石英和斜绿泥石及其机理[J].中南大学学报(自然科学版),2007,(2):285-290.

[3]富田坚二.非金属选矿法[M].北京:中国建筑工业出版社,1982.

Study on Reverse Flotation of the Low-grade Powder Quartz Ore in Guangxi

DU Jie
(Guangxi Geological Minerals Products Test Research Centre, Nanning 530023, China)

The powder quartz ore is the reserves maximal powder quartz deposit finding that at present in Guangxi. It may gain high-grade powder quartz concentrate by revese flotation of -0.045mm size fraction product. By orthogonal-test, the process medicament system's turn to be 4 000g/t choose sulfuric acid dosages roughly, 1 000g/t fuel oil dosage, adjusting agent SG dosages 600g/t,amine H1A dosage 200g/t. The concentrate is obtained with (-0.045mm) SiO298.99%, Al2O30.19%, the yield being 82.87% by using raw sample of SiO294.32%, Al2O32.15%.

powder quartz; reverse flotation; orthogonal-test; Guangxi

P578.494;TD923.9

A

1007-9386(2011)01-0028-03

2010-09-30