石墨浮选提纯中矿处理方式研究

彭伟军，张凌燕，李向益

（1.武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430070；2.矿物资源加工与环境湖北省重点实验室，湖北 武汉 430070）

1 引言

石墨矿物属于六方晶系，具有层状结构，层与层之间以分子键联结，具有天然疏水性。由于石墨具有耐高温、抗热震性、导电、导热、润滑以及可塑性等优良性能，因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。

由于石墨具有天然疏水性，所以工业上通常采用浮选对其进行初步的富集提纯。为了获得高固定碳含量的精矿，浮选一般要求一次粗选一次扫选2～10次精选，由于石墨选矿工业流程比较长，中矿量大，中矿产率一般为50%～70%，最高达85%以上，因此中矿的处理方式对选矿回收率和精矿固定碳含量都会产生重要影响。本文主要介绍当前应用较为广泛的几种石墨中矿处理方法。

2 中矿处理方式

2.1 中矿集中返回

中矿集中返回是指将流程中的中矿合并集中返回到适当的位置。中矿集中返回又包括中矿一段集中返回、两段集中返回或者多段集中返回、中矿浓缩再磨集中返回等。中矿集中返回的优点简化流程，缺点是当中矿较多、中矿性质差异较大时，会对浮选产生不良影响，如果中矿过多，容易导致浮选液面波动较大、尾矿固定碳含量容易变高、精矿回收率下降等。

2.1.1 一段集中返回

中矿一段集中返回就是将流程中所有中矿集中返回到某一作业，返回的位置有粗选、粗磨、一次精选等，具体的返回点视中矿的性质而定。中矿一段集中返回适合处理以片麻岩型为主的地表石墨矿砂，对最终精矿的固定碳含量提高极为有效，但是也具有很多缺点，如工艺过程不易控制、流程波动大等。一般小型选矿厂可用一段集中返回。

潘世显[1]对山东平度以片麻岩型矿石为主的石墨矿石采用一次粗选、一次扫选粗精矿、三次再磨、六次精选，中矿一段集中返回粗选作业的闭路工艺流程，最终精矿固定碳含量为91.20%、回收率达94.76%。

2.1.2 分段集中返回

分段集中返回一般是将低固定碳含量的中矿集中返回到某一作业，然后再将固定碳含量较高的中矿合并返回到另一作业。中矿分段集中返回可以根据中矿性质和固定碳含量来确定中矿的返回地点，有利于提高回收率，并保证最终精矿固定碳含量。

晶质石墨中矿中一部分石墨鳞片浮选速度很慢，需要较长的选别时间才能获得分选。采取分段集中方式，返回到比较前面的浮选作业、甚至粗磨作业中，可以使中矿中受氧化作用或其他矿物离子作用而浮选速度较慢的那部分石墨鳞片，在长时间的磨剥作用下和长时间与药剂作用下而改善其浮游性，得以成为精矿产品，从而提高选矿的回收率。此外，中矿中的连生体返回到比较前面一些的作业中去，经过更多次的磨剥作用，使中矿中石墨和脉石矿物充分解离，这样可以进一步提高选矿的回收率。

因此，有些现场增设一些中矿返回用的泵池和砂泵，增加一些基建投资和经营费用，并不惜使中矿贫化，而采取分组集中返回方式，以换取较高的回收率。

孙政元等[2]对内蒙古某低品位微细鳞片石墨矿采用一粗一扫，两段再磨，五次精选，低固定碳含量中矿(扫选、一次、二次精选所得中矿)集中返回到粗选作业，高固定碳含量中矿(三至五次精选所得中矿)合并返回到精选Ⅰ的闭路工艺流程，获得的最终精矿固定碳含量为86.55%、回收率达94.20%。

李艳等[3]对鲁山石墨矿选矿工艺进行研究，中矿采用两段集中返回处理方式即扫选、一次至四次精选的中矿集中返回粗选，五次、六次精选中矿返回三次精选的流程，最终得到固定碳含量为90.62%、回收率为88.11%的石墨精矿，效果较好。

刘靖[4]对四川南江县某含晶质、微晶质和隐晶质石墨混合类型矿采用一粗一扫，四次再磨，十次精选工艺流程，中矿采用两段集中返回处理方式即扫选、一次至四次精选的中矿集中返回粗磨，五次至十次精选的中矿集中返回到二次再磨的闭路工艺流程，获得的最终精矿固定碳含量为88.72%、回收率为97.89%。

王新江[5]对眉县隐晶质石墨矿采用三段磨矿，一次粗选，一次扫选和四次精选，扫选和一次精选的中矿集中返回到粗选，二次、三次精选的中矿合并脱水后返回到精选Ⅰ的闭路浮选工艺流程，获得最终石墨精矿固定碳含量为80%、回收率为84%的技术指标。

佟红格尔等[6]对内蒙古某地晶质石墨矿选矿工艺进行研究，中矿采用四段集中返回方式处理即扫选、一次精选所得中矿集中返回粗选，二次精选中矿返回一次再磨，三、四次精选中矿集中返回二次再磨，五、六次精选中矿返回三次再磨。最终精矿固定碳含量为90.56%、回收率为90.26%。

2.2 中矿循序返回

石墨中矿循序返回包括普通循序返回、中矿隔级循序返回等。一般对可浮性较差，又要提高回收率的石墨矿宜采用循序返回的处理方式。普通的循序返回就是中矿依次返回前一作业，而隔级循序返回则是中矿不是返回前一作业，而是返回到流程中较前面的作业。适用于石墨的可浮性较差，但又要加强回收率的情况。由于中矿经过再选的机会少，循序返回，大鳞片不易流失，因此回收率高。中矿循序返回可以大大减少中矿循环，减少粗扫选作业的负担，有利于选矿回收率的提高。但是由于中矿循序返回，那么它受选别的机会相应减少，由于前部作业的贫化，以及中矿连生体较多，容易使最终精矿固定碳含量下降。然而如果中矿含连生体较少, 矿浆浓度较低, 采用循序返回的方法,对提高精矿品位和回收率是有利的。此外中矿的循序返回时，中矿带入的水可以减少浮选作业中新鲜水的加入，与其他返回方式相比，减轻了选矿厂浓缩脱水负担，增加回水的利用率。

但是中矿循序返回后中矿再磨再选机会少，对固定碳含量提高不大，因此，目前石墨选矿中完全循序返回的工艺流程较少，一般都是与其他中矿处理方式联合使用。

邹蔚蔚[7]对福建某低品位风化石墨矿采用粗磨、粗选、扫选及三段再磨十一次精选，中矿逐级返回到前一作业的闭路选别流程，获得了固定碳含量为88.21%、回收率为89.58%的石墨精矿。

岳成林[8]对山东某鳞片石墨矿进行一次快速粗选，一次粗选，三次再磨及四次精选，所有中矿依次循序返回到前一作业的快速浮选试验流程，获得的最终石墨精矿固定碳含量为91.89%、回收率为92.52%。

2.3 中矿单独处理

中矿单独处理是将中矿合并单独进行再磨再选，是根据不同的中矿的性质对中矿进行直接抛尾、单独再磨再选或者直接再选处理。中矿单独处理包括：极低品位中矿直接抛尾、部分中矿作为低品位精矿产品、中矿集中单独再选返回流程、中矿集中再磨再选返回流程。这种方法可以减少中矿循环量, 减轻粗扫选作业的负担, 有利于降低尾矿品位, 提高选矿回收率。此外，当中矿的目的矿物石墨多与石英等脉石矿物以石墨陷夹于脉石矿物孔隙之间，或被脉石矿物包裹和吸附的方式连生时，对中矿进行单独的再磨再选，可以使石墨与脉石矿物进一步单体解离，并对这部分进行有效的回收。

随着石墨矿资源不断开发利用，目前石墨矿石呈现贫、细、杂等特点，对于这类矿石中矿单独处理具有一定的优越性。中矿单独处理一般适用于中矿固定碳含量低、产量大、含泥多的中矿。

宋广业[9]对某石墨选矿中矿进行单独处理研究，表明中矿集中再磨再选实现二次抛尾，减少中矿量，再选精矿返回到三次再磨的中矿处理工艺与中矿集中返回相比，精矿固定碳含量和回收率明显提高。

2.4 中矿多种处理方式联合工艺

由于石墨选矿流程长，中矿多，中矿性质差异较大，因此采用多种处理方式对中矿进行联合处理是比较合理的，这也是石墨中矿处理的一种趋势。中矿多种方式联合处理工艺，包括中矿单独处理与集中返回联合、中矿单独处理与部分循序返回联合、集中返回与循序返回联合等。

马淮湘[10]对冶金用石墨浮选工艺进行研究，确定中矿的处理方式为：低品位中矿(扫选、一、二次精选所得中矿)直接抛尾处理；三、四次精选所得中矿集中返回粗磨；五、六、七次精选所得中矿返回三次精选，取得较好的精矿指标。

张凌燕等[11-12]对朝鲜、四川等地细粒难选石墨进行选矿试验研究，发现对此类矿石，低品位中矿(扫选、一次至四次精选所得中矿)适合采用集中再磨再选，再选精矿再返回流程，其他中矿集中返回流程适当位置。这种中矿处理方式，中矿再选实现二次抛尾，减少中矿量，同时减少难选脉石进入流程，能有效提高最终精矿的固定碳含量和回收率。

Li等[13]对四川坪河难选石墨矿进行选矿工艺研究，工艺流程为矿石一次粗磨一次粗选、一次扫选，粗精矿四次再磨五次精选，扫选、一、二次精选中矿合并后进行一次粗选一次精选，所得精矿作为单独产品，而三至五次精选中矿循序返回。这一流程的优点是中矿单独处理所得精矿不返回开路流程，对开路流程的精矿固定碳含量影响较小，缺点是回收率偏低。

张凌燕等[14]对鞍山地区某石墨矿进行选矿试验研究，发现低固定碳含量中矿(扫选、一次至二次、一次至四次精选所得中矿)适合采用合并脱水再磨后进行再选，再选的精矿返回到精选Ⅰ，再选的尾矿进行二次抛尾；高固定碳含量中矿(五次至六次精选所得中矿)集中返回到再磨Ⅱ作业。这种中矿处理方式实现二次抛尾，减少中矿循环量，能有效提高最终精矿的固定碳含量和回收率。

潘嘉芬等[15]对黑龙江萝北县某结晶好、杂质含量少的石墨矿进行选矿工艺改进，发现将低固定碳含量中矿(扫选、一次至二次精选所得中矿)集中返回到分级，三次至六次精选所得中矿逐级循序返回到流程适当位置。这一流程直接生产出了固定碳含量为98%以上的高碳石墨。

3 结语

石墨浮选流程一般为多段磨矿、多次选别，流程中会产生很多中矿。中矿一般含有大量的石墨，若不进行返回或者处理，必将导致精矿的回收率下降，造成资源浪费。因此对石墨中矿进行处理是石墨选矿过程中必不可少的环节。随着石墨的用途越来越广，需求量不断增加，石墨资源富矿、易选矿越来越少，贫矿、细矿、难选矿的选别成为当前面临的主要问题，多种处理方式联合工艺将成为处理这类贫、杂、细石墨矿中矿的主要方式。

[1]潘世显.山东石墨矿选矿若干问题的探讨[J].非金属矿,1984(2):22-27.

[2]孙政元,贾凤梅,秦丽.内蒙古某低品位石墨矿选矿工艺研究[J].化工矿物与加工,2012(9):12-14.

[3]李艳,魏祥松,逄思宇.河南省鲁山石墨矿浮选工艺研究[J].化工矿产地质,2011,33(1):61-64

[4]刘靖.四川南江县石墨矿选矿试验研究[J].非金属矿,1992(3):14-17.

[5]王新江.眉县隐晶质石墨选矿试验研究[J].矿产保护与利用,1990(4):43-45.

[6]佟红格尔,孙敬锋,王林祥.预先选别法保护鳞片石墨选矿工艺研究[J].矿产保护与利用,2010(6):37-39.

[7]邹蔚蔚.某低品位风化石墨选别实践[J].矿产保护与利用,2011(4):41-44.

[8]岳成林.鳞片石墨快速浮选试验研究[J].非金属矿,2007,30(5):40-42.

[9]宋广业.某石墨选矿中矿单独处理试验[J].矿产综合利用,1993(3):12-14.

[10]马淮湘.冶金用石墨浮选工艺的研究[J].金属矿山,1992(5):56-58.

[11]张凌燕,张丹萍,邱杨率,等.朝鲜某地细粒级石墨进行选矿试验研究[J].矿产综合利用,2012(2):28-31.

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[14]张凌燕,邱杨率,黄雯,等.鞍山地区某石墨矿选矿试验研究[J].非金属矿,2011,34(5):21-23.

[15]潘嘉芬,程忠理.萝北黄金公司石墨矿选矿工艺改进[J].非金属矿,1999,22(2):29-30.