黑龙江萝北某石墨矿石选矿试验

刘 新 张凌燕,2 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.矿物加工与环境湖北省重点实验室，湖北 武汉 430070)

黑龙江萝北某石墨矿石选矿试验

刘 新1张凌燕1,2李向益1

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

黑龙江萝北某鳞片状低品位石墨矿石矿物嵌布关系复杂，矿石硬度较大。为确定该资源的节能、高效开发利用方案，对有代表性矿石进行了选矿试验。结果表明，在粗磨磨矿细度为-0.074 mm占90.06%的情况下，以石灰(1 000 g/t)为黄铁矿抑制剂、煤油(460 g/t)为石墨捕收剂、2#油(70 g/t)为起泡剂进行1次粗选，粗精矿经5阶段再磨再选(最后一次再磨产品为2次连续精选)，中矿1直接抛尾，中矿2、中矿3合并返回粗选，中矿4～中矿6返回与精矿1合并入再磨2的闭路流程处理该固定碳含量为13.12%的石墨矿石，可获得固定碳含量为97.50%、回收率为90.63%、-0.074 mm占76.70%的优质石墨精矿，达到 GB/T3518-1995中石墨精矿最高质量等级标准。

低品位鳞片石墨 粗磨 再磨 中矿返回

天然石墨矿石一般固定碳含量较低，较高的也仅有10%～25%[1]。由于原矿固定碳含量低，因此均需通过选矿来提高固定碳含量，以满足下游产业的要求。由于鳞片石墨疏水性强，天然可浮性好，因此，浮选就为石墨提纯的最常用方法[2-8]，常用捕收剂有煤油和柴油，起泡剂有2#油和4#油，有时还需通过添加石灰或碳酸钠将矿浆pH值调至8～9。

黑龙江萝北地区拥有丰富的石墨资源，固定碳含量较低，平均含量不足15%，矿石类型为石英石墨片岩型，属沉积变质型矿床。该区某石墨矿样呈黑灰色，所含脉石矿物种类较多，矿物组成复杂，矿石硬度较大。由于该石墨矿样中的脉石以硬度大的石英和片状云母为主，因而，相对其他石墨矿石硬度较大，属难磨矿石。为实现该石墨矿石资源的高效开发利用，对该矿石进行了选矿试验研究。

1 矿石性质

1.1 矿石化学成分

矿石主要化学成分分析结果见表1，主要矿物含量见表2。

从表1可以看出，矿石固定碳含量较低，仅为13.12%，构成脉石的主要成分为SiO2，含量高达50.93%，其他脉石成分Al2O3、CaO、Fe2O3、SO3、K2O和MgO含量均在11%至2%之间。

表1 矿石主要化学成分分析结果

Table 1 Main chemical composition analysis of the ore %

成 分固定碳SiO2Al2O3CaOFe2O3SO3含 量13.1250.9310.498.124.323.80成 分K2OMgOTiO2Na2OP2O5V2O5含 量2.802.330.480.380.240.11成 分MnOBaOCr2O3ZnOSrOZrO2烧失量含 量0.080.060.030.020.020.0215.77

表2 矿石主要矿物含量

Table 2 Main mineral contents of the ore %

矿 物石 墨石 英黑、白云母透辉石方解石黄铁矿含 量1326281044矿 物透闪石绿帘石绿泥石赤褐铁矿磷灰石其 他含 量432114

从表2可以看出，矿石中的矿物种类复杂，除石墨、石英、黑白云母、透辉石含量较高外，其他成分含量均不高。

1.2 石墨的矿物特征

矿石中的石墨在显微镜下呈大小不等的鳞片状，石墨与脉石矿物嵌布关系复杂。多数石墨片和片状白云母平行连生，具有一定的方向性，少部分发生弯曲；部分石墨片和黑云母、石英直边镶嵌；其余石墨与方解石、磷灰石、透闪石、绿泥石、黄铁矿、白云母、石英等镶嵌关系密切。

2 试验结果与分析

2.1 粗选条件试验

粗选试验流程见图1。

图1 粗选试验流程Fig.1 Flowsheet of rough flotation

2.1.1 粗磨磨矿细度试验

探索试验表明，固定碳在粗粒级有明显的富集现象，但粗粒级中石墨单体解离情况不理想。因此，为了充分保证石墨回收率和品质，磨矿时未对粗粒级石墨(+0.15 mm鳞片石墨)进行保护。

磨矿细度试验采用XMQ-67φ240×90型锥形球磨机，浮选采用RK/FD1.0型单槽浮选机。试验固定石灰用量为1 000 g/t(pH=8.5左右)，煤油为460 g/t，2#油为70 g/t，试验结果见图2。

图2 粗磨磨矿细度试验结果Fig.2 Experiment results under different primary grinding fineness■—含量；◆—回收率

从图2可以看出，随着磨矿细度的提高，石墨粗精矿固定碳含量明显上升、回收率小幅上升。综合考虑,确定粗磨磨矿细度为-0.074 mm占90.06%。

2.1.2 煤油用量试验

煤油用量试验固定磨矿细度为-0.074 mm占90.06%，石灰用量为1 000 g/t，2#油为70 g/t，试验结果见图3。

图3 煤油用量试验结果Fig.3 Experiment results under different dosage of kerosene■—含量；◆—回收率

从图3可以看出，随着煤油用量的增加，石墨粗精矿固定碳含量下降、回收率上升。综合考虑，确定煤油粗选用量为460 g/t。

2.1.3 2#油用量试验

2#油用量试验固定磨矿细度为-0.074 mm占90.06%，石灰用量为1 000 g/t，煤油为460 g/t，试验结果见图4。

从图4可以看出，随着2#油用量的增加，石墨粗精矿固定碳含量先上升后下降、回收率上升。综合考虑，确定2#油粗选用量为70 g/t。

2.1.4 石灰用量试验

由于石墨浮选时用石灰为矿浆pH调整剂有利于提高精矿固定碳含量和回收率[9]，因此，对石灰进行了用量试验。试验固定磨矿细度为-0.074 mm占90.06%，煤油用量为460 g/t，2#油用量为70 g/t，试验结果见图5。

图4 2#油用量试验结果Fig.4 Experiment results under different dosage of 2# oil■—含量；◆—回收率

图5 石灰用量试验结果Fig.5 Experiment results under different dosage of lime■—含量；◆—回收率

从图5可以看出，随着石灰用量的增加，石墨粗精矿固定碳含量和回收率均先上升后下降，高点均在石灰用量为1 000 g/t时。因此，确定石灰用量为1 000 g/t，对应的石墨粗精矿固定碳含量为50.32%、回收率为98.42%。

2.2 再磨1磨矿细度试验

由粗选条件试验可知，石墨粗精矿固定碳回收率虽然高达98.42%，但固定碳含量仅有50.32%，明显达不到石墨精矿品质要求。因此，有必要对石墨粗精矿进行再磨再选试验。再磨1磨矿细度试验流程见图6，试验结果见图7。

图6 石墨粗精矿再磨1磨矿细度试验流程Fig.6 Flowsheet of different grinding fineness of regrinding 1 on rough graphite concentrate

从图7可以看出，随磨矿细度的提高，石墨精矿1固定碳含量先明显上升后升幅趋缓、回收率先微幅上升后小幅下降。综合考虑，确定再磨1磨矿细度为-0.045 mm占72.41%，对应的精矿1固定碳含量为82.69 %、回收率为97.70 %。

图7 再磨1磨矿细度试验结果Fig.7 Experiment results under different grinding fineness of regrinding 1■—含量；◆—回收率

2.3 开路试验

大量的研究与生产实践表明，鳞片石墨的选矿工艺大多采用粗磨、粗选,粗精矿多次弱强度磨矿—精选循环流程[10]，以获得理想的生产指标。因此，进行了1次粗磨1次粗选、5次弱强度再磨6次精选开路试验，试验流程见图8，试验结果见表3。

图8 开路试验流程Fig.8 Flowsheet of open circuit tests

从表3可以看出，该矿石经1次粗磨1次粗选、5次弱强度再磨6次精选的开路流程处理，可获得固定碳含量为97.81%、回收率为81.48%的石墨精矿；中矿1固定碳含量仅为1.23%，可直接抛尾；中矿2、中矿3合并产率为3.45%，固定碳含量为15.72%，回收率为4.17%，与原矿固定碳含量接近，因此将其返回粗选；中矿4～中矿6固定碳含量较高，合并产率为1.87%，固定碳含量为80.41%，与精选1固定碳含量相当，因此将其返回与精选1一起进行再磨2；随着再磨和精选次数的增加，磨矿细度越来越粗，主要是由于该过程磨矿强度较弱，以清洗作用为主，且细粒、微细粒脉石矿物清洗得越来越干净之故。

表3 开路试验结果

Table 3 Results of open circuit tests %

产 品产 率固定碳含量回收率精 矿10.8397.8181.48中矿111.271.231.07中矿22.588.081.60中矿30.8738.392.57中矿40.5465.252.69中矿50.6979.384.19中矿60.6494.204.62尾 矿72.580.321.78原 矿100.0013.00100.00

2.4 闭路试验

在条件试验和开路试验基础上进行了闭路试验，试验流程见图9，试验结果见表4，石墨精矿粒度筛析结果见表5。

图9 闭路试验流程Fig.9 Flowsheet of closed circuit tests

从表4、表5可以看出，采用图9所示的闭路流程处理该矿石，可获得固定碳含量为97.50%、回收率为90.63%、-0.074 mm占76.70%的石墨精矿，达到GB/T3518—1995中石墨 精矿最高质量标准，即该品质石墨精矿可用作润滑剂基料或电刷原料等。

表4 闭路试验结果

Table 4 Results of closed circuit tests %

产 品产 率品 位回收率精 矿12.2097.5090.63尾 矿87.801.409.37原 矿100.0013.12100.00

表5 石墨精矿粒度筛析结果Table 5 Particle size analysis results for graphite concentrate

3 结 论

(1)黑龙江萝北某石墨矿为鳞片状石墨矿，矿石中主要矿物有石墨、石英、云母、透辉石、透闪石、方解石、黄铁矿等。矿石矿物嵌布关系复杂，硬度较大，属难磨矿石。

(2)采用1次粗磨1次粗选，粗精矿5阶段再磨再选(最后一次再磨产品为2次连续精选)，中矿1与粗尾合并直接抛尾，中矿2、中矿3合并返回粗选，中矿4～中矿6返回与精矿1合并入再磨2的闭路流程处理该矿石，可获得固定碳含量为97.50%、回收率为90.63%、-0.074 mm占76.70%的优质石墨精矿。

[1] 武汉建筑材料工业学院选矿教研室.石墨选矿[M].北京:中国建筑工业出版社,1979. Processing Department of Wuhan Institute of Building Materials Industry.Graphite Ore Dressing[M].Beijing：China Architecture & Building Press,1979.

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[10] 岳成林.小规模鳞片石墨矿浮选工艺研究[J].中国矿业,2007,16(12):81-83. Yue Chenglin.Research on the flotation technology of scale graphite[J].China Mining Magazine，2007,16(12)：81-83.

(责任编辑 罗主平)

Beneficiation Experiment of a Graphite in Luobei of Heilongjiang Province

Liu Xin1Zhang Lingyan1,2Li Xiangyi1

(1.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China;2.HubeiKeyLaboratoryofMineralResourcesProcessingandEnvironment，Wuhan430070，China)

Minerals in a low-grade flake graphite ore from Luobei County，Heilongjiang Province，owns complicated dissemination and great hardness.Beneficiation experiments on the representative samples were carried out，in order to high efficiently developing the ore with less costs.The results showed that with the primary grinding fineness of 90.06% passing 0.074 mm，lime (1 000 g/t) as depressor for pyrite，kerosene (460 g/t) as collector for graphite，2#oil (70 g/t) as frother，the graphite with 13.12% of fixed carbon was treated.High quality graphite concentrate with fixed carbon content of 97.50%，recovery of 90.63% at fineness of 76.70% 0.074 mm was achieved through the closed circuit process of one roughing，five-stage regrinding and reconcentration (the last regrinding product was treated by two consecutive cleanings)，middlings1 discarding，middlings 2 and 3 mixed and then back to the roughing，middlings 4～6 combined with concentrate 1 and then into regrinding 2.The product can reach the standards of GB/T3518-1995.

Low-grade flake graphite，Rough grinding，Regrinding，Middling returning

2014-02-22

刘 新(1989—)，男，硕士研究生。通讯作者 张凌燕(1963—)，男,教授，博士。

TD923+.7，TD975+.2

A

1001-1250(2014)-05-105-05