某细粒浸染状石墨矿选矿试验研究

杨 辉，雷建斌，杨智荣，马 亮，胡 锐

(1.咸阳非金属矿研究设计院有限公司，陕西 咸阳 712021；2.苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州 215000)

石墨是一种性能优良的非金属矿物，具有耐高温、抗腐蚀、抗热震、强度大、韧性好、自润滑强度高、导热、导电性能好等物理化学性质。广泛应用于冶金、机械、电子、化工、轻工、军工、国防、航天及耐火材料等行业，是当今高新技术发展必不可少的非金属材料之一。

石墨分为晶质石墨(包括块状石墨和麟片状石墨)和隐晶质石墨两大类。某细粒浸染状石墨矿石中的石墨呈银灰色，鳞片状和叶片状，单晶鳞片直径一般0.001～0.2mm，最大可达0.5mm，固定碳含量为19.31%，具有一定的开发和利用价值。对该地区石墨矿进行磨矿及浮选工艺研究，用煤油作为捕收剂，松醇油作为起泡剂，添加适量的抑制剂，采用九次再磨十次精选的工艺流程，获得精矿品位79.82%，回收率52.28%较好结果。

1 矿石性质

1.1 原矿化学成分

原矿化学成分分析结果见表1。

由表1可知，原矿固定碳含量为19.31%，其他成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O等，需要通过选矿工艺进行排除。

表1 原矿化学成分及固定碳含量(%)

1.2 原矿矿物组成

经过鉴定，原矿矿石中石墨多为微细的片状、不规则的片状，呈条带状分布，在矿石中分布不均匀，片的大小不均。矿石中石墨的含量约20%，其中10%～20%为隐晶质石墨(土状石墨)，这类石墨和粘土矿物致密相嵌或呈条带状分布。

脉石矿物主要为石英、伊利石、高岭石、斜长石、碳质、方解石等；金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿等。从矿物组成可知，此石墨矿含粘土矿物，碳质较多，在石墨选矿试验中要注意脱泥脱碳。

1.3 原矿嵌布特征

据岩矿鉴定样品成果统计，矿石中石墨呈银灰色，为晶质鳞片状和叶片状，单晶鳞片直径一般0.001～0.2mm，最大可达0.5mm，与脉石矿物嵌布关系极为复杂，部分呈细小的不规则状星散分布在脉石矿物中。

由于受后期构造作用，鳞片状石墨多发生碎裂和揉皱。石墨主要嵌布在石英、粘土矿物等脉石矿物粒间，细粒石墨呈浸染状分布在脉石中，少量石墨被包裹在脉石矿物中，石墨呈条带状、带状、细线状分布在脉石矿物粒间，条带延伸方向与岩石的片理方向一致。因此，该石墨为微细粒的浸染状晶质石墨，嵌布关系多样，结构复杂，选矿难度较大。

2 选矿工艺研究及结果分析

2.1 粗选磨矿细度试验

粗磨粗选在整个工艺流程中起着重要的作用，不仅要使石墨与脉石矿物充分单体解离，还要保证回收率。粗选磨矿细度试验，采用一段开路磨矿，磨矿设备为XMB-70三辊四筒棒磨机。粗选条件为：pH值=7，捕收剂煤油用量800g/t，2#油用量400g/t，浮选浓度20%，浮选时间5min，磨矿浓度65%。改变磨矿时间分别为2、4、6、8、10min，进行粗选磨矿细度试验。试验流程见图1，试验结果见表2及图2。

图1 粗选磨矿细度试验流程

表2 粗选磨矿细度试验结果(%)

图2 粗选磨矿细度试验结果曲线

通过表2及图2可以看出：随着磨矿时间的增加，粗精矿回收率先显著增加，当磨矿时间为6min时达到峰值，后又开始降低；粗精矿固定碳含量先降低后增加。考虑到粗选作业保证回收率比品位更重要，确定粗选磨矿时间为6min，此时的磨矿细度为-0.074mm含量为60.52%。

2.2 粗选药剂用量试验

(1) 试验使用煤油作为捕收剂，固定粗选条件为：pH值=7，粗选磨矿时间6min，2#油用量400g/t，浮选浓度20%，浮选时间5min。改变捕收剂煤油用量分别为400、600、800、1 000g/t，进行粗选捕收剂用量试验。经过试验随着捕收剂用量的增加，粗精矿回收率先增加后降低，品位先下降后升高再下降，为保证回收率，综合经济因素，确定粗选捕收剂煤油用量为600g/t。

(2) 试验以2#油为起泡剂，固定粗选条件为：pH值=7，粗选磨矿时间6min，煤油用量600g/t，浮选浓度20%，浮选时间5min。改变2#油用量分别为150、300、450、600g/t，进行粗选起泡剂用量试验。通过试验，随着起泡剂用量的增加，粗精矿回收率逐渐升高，品位逐渐降低，当2#油用量为450g/t时，回收率达到了89.63%，且再增加起泡剂用量对回收率提高不大。综合考虑，确定粗选起泡剂2#油用量为450g/t。

(3) 生石灰除了可以作为矿浆pH值的调整剂外，对原矿中少量的黄铁矿可起到较强抑制作用，因此调整剂采用生石灰。固定粗选条件为：粗选磨矿时间6min，煤油用量600g/t，2#油用量450g/t，浮选浓度20%，浮选时间5min，生石灰用量分别为0、1 500、3 000g/t，进行粗选调整剂用量试验。经过试验，随着生石灰用量的增加，粗精矿固定碳含量变化不明显，回收率先降低后增加，且当生石灰用量为0时，粗精矿的品位及回收率均最高，确定粗选不加生石灰，此时矿浆pH值为7。

(4) 考虑到石墨鳞片较细，精选易夹杂石英上浮，因此对精选进行加水玻璃对比试验，水玻璃可以抑制石英等硅酸盐矿物，同样也对矿浆起到分散作用。固定粗选条件：pH值=7，粗选磨矿时间6min，煤油用量600g/t，2#油用量450g/t，浮选浓度20%，浮选时间5min，水玻璃用量分别为0、1 000、2 000g/t，进行粗选抑制剂用量试验。随着水玻璃用量的增加，粗精矿回收率变化不明显，品位先降低后增加，且当水玻璃用量为0时，粗精矿的品位最高，确定粗选不加水玻璃。

2.3 粗选浮选时间试验

固定粗选条件为：p H值=7，粗选磨矿时间6min，煤油用量为600g/t，2#油用量450g/t，浮选浓度20%，改变浮选时间(第1min、第2min、第3min、第4min和第5min)，确定最佳浮选时间。根据浮选时间结果，随着浮选时间的增加，精矿品位降低，回收率降低，在第5min时间段，精矿品位12.03%，回收率0.93%，确定粗选最佳浮选时间为4min。

2.4 精矿再磨再选段数试验

由于该石墨矿嵌布粒度很细，为使石墨与脉石充分单体解离，根据同类型石墨矿石浮选流程，本试验选择进行八次再磨九次精选、九次再磨十次精选和十次再磨十一次精选开路试验，试验结果见表3。

表3 精矿再磨再选试验结果(%)

由表3可知，十次再磨十一次精选的试验流程精矿品位最高，但也只达到89.87%。与九次再磨十次精选最终结果相差很小。最终确定选用九次再磨十次精选做闭路试验。

2.5 闭路试验

由开路试验可知，中矿1、2、3、4混合后量比较大，固定碳较低，所以将其混合再磨后进行扫选，将扫选精矿返回粗磨，尾矿抛尾；而中矿5～8的产量和品位均较低，产率为5.87%，品位为59.23%，与精选Ⅱ精矿品位接近，故返回再磨Ⅲ处；中矿9～11的品位较高，将中矿9～11混合后返至再磨Ⅳ。闭路试验结果见表4。

表4 闭路试验结果(%)

从该矿石的原矿矿物组成和选矿试验得知，该矿石属于难选细鳞片石墨矿石，选矿工艺流程较长，选矿指标很难提高，如果要得到较高质量的选矿产品，必须借助其他选矿方法。

3 结论

(1) 经过试验证明，该矿石为难选细粒鳞片石墨矿石，采用浮选的方法较难得到高品位石墨精矿。

(2) 通过一系列试验确定的最佳工艺流程为：原矿经过一次粗磨一次粗选，粗选精矿九次再磨十次精选。

(3) 通过九次再磨十次精选开路试验，获得原矿品位14.55%，石墨精矿品位88.88%，回收率3.66%，产率0.60%，尾矿品位3.98%的优良选别指标。

(4) 通过闭路试验获得原矿品位12.69%，石墨精矿品位79.82%，回收率52.28%，产率8.31%，尾矿1品位为2.34%的优良选别指标。