浙江某石英型萤石选矿试验研究

汤小军,唐劭禹,徐国栋,邓星星,任鹏鲲

（四川晶大矿业科技有限公司，四川成都 610051）

萤石作为一种战略资源，广泛用于钢铁、炼铝、化工、水泥、玻璃、陶瓷、铸石、光学仪器等领域［1］。中国萤石资源储量居世界第三，仅次于南非和墨西哥［2］。萤石矿主要有3种类型：石英型萤石，石英－重晶石型萤石及石英－方解石型萤石［3］。以浙江某石英型萤石作为试验研究对象，针对矿石中石英含量较高，萤石石英分选困难的特点，采用酸化水玻璃作为石英抑制剂，以四川有色冶金研究院研发的JD-850为捕收剂，获得了较优的萤石精矿产品。

1 原矿性质

该矿物中主要有用矿物为萤石，脉石矿物为石英，原矿主要化学成分分析见表1。

表1 原矿主要成分化学分析结果 /%Tab.1 Chemical analysis results of main components of raw ores /%

由表1可知，CaF2含量达45.90%，SiO2含量达36.30%，组成矿石的矿物成分主要为萤石，脉石矿物以石英为主。由工艺矿物学研究可知，矿石结构主要为他形—半自形粒状变晶结构、条带状结构，次为微粒—隐晶结构、包含结构。矿石构造：以块状、条带状为主，同心圆状、负角砾状构造次之。经矿样的比重测定：矿物真比重为2.87t/m3，堆比重为1.68t/m3。

2 试验方法

以浙江某石英型萤石矿作为研究对象，根据该矿石的石英含量较高的特点，选用酸化水玻璃作为石英的抑制剂，碳酸钠为矿浆pH调整剂，JD-850为萤石捕收剂，分别探究磨矿细度、矿浆pH值、酸化水玻璃用量及捕收剂用量对萤石精矿产品指标的影响，并根据最佳药剂制度条件进行闭路试验。磨矿采用XMB-Φ200×240mm球，棒磨矿机，复选采用XFD-3L、1.5L、1L单槽浮选机。单因素条件试验采用两道粗选流程，试验流程图如图1。

图1 单因素条件试验流程图Fig.1 Flow chart of single factor condition test

3 结果与讨论

3.1 磨矿细度试验

石英型萤石矿中脉石矿物于萤石紧密共生［4］，通过磨矿使有用矿物与脉石矿物单体解离。在弱碱性矿浆中，试验固定条件：碳酸钠用量1000g/t；水玻璃用量1000g/t；JD-850用量200g/t，磨矿细度为变量（-0.074mm含量）：65%、70%、75%、80%、85%；试验结果见图2。

由图2可知，在磨矿细度-0.074mm在65%～75%的区间内，粗选精矿品位及回收率随磨矿细度的增加而提高，磨矿强度的增强使萤石与脉石矿物单体解离。继续增大磨矿细度，萤石粗精矿品位下降，回收率呈现下降趋势，说明磨矿细度过细不利于矿物浮选。综上所述，确定磨矿细度为-0.074mm占75%。

3.2 矿浆pH值试验

图2 磨矿细度对浮选的影响Fig.2 Effect of grinding fineness on Flotation

萤石表面电性的影响因素分为内因和外因，内因是萤石表面离子层结构及各向异性，外因是萤石所处的溶液化学环境。由于矿浆pH值的不同，萤石表面零电点PZC在6.2～10.5之间［5］。低pH溶液中，过剩的H+使萤石表面带正电；当pH增大至碱性时，OH-离子在萤石表面形成Ca(OH)2分子层使萤石表面带负电［6］。所以矿浆pH对萤石表面电性及离子捕收剂在萤石表面的吸附有着很大的影响。

在磨矿细度-0.074mm占75%；酸化水玻璃用量1000g/t；JD-850用量200g/t的条件下，改变碳酸钠用量从而调节矿浆pH值，探究不同pH值条件的浮选效果，实验结果如图3。

图3 pH值对浮选的影响Fig.3 Effect of pH value on Flotation

由图3可知，随矿浆pH的增高，萤石粗选精矿的品位随之增高，在pH=9时达峰值，品位达82.63%，随后开始下降。在pH=6～8的区间内，回收率随矿浆pH值的增高而增高，当pH值大于8时开始下降。在保证粗选萤石精矿回收率的同时，得到较高品位的精矿产品，确定粗选pH值为8。

3.3 酸化水玻璃用量试验

酸化水玻璃在矿浆中主要以硅胶体形式存在，硅胶能有效抑制脉石矿物石英，且对萤石矿物没有电性吸附，所以酸性水玻璃对萤石具有选择性的抑制作用［7-8］。水玻璃与浓硫酸配比（体积比）为3：1。在磨矿细度-0.074mm占75%；矿浆pH值为8；D-850用量200g/t的条件下，考察酸化水玻璃对萤石粗选的影响，其结果如图4所示。

图4 酸化水玻璃对浮选的影响Fig.4 Effect of acidizing sodium silicate on Flotation

由图4可知，随着酸化水玻璃用量的增加，粗选萤石精矿的品位随之提高，但回收率下降明显。在抑制石英的同时，部分萤石矿物也同样受到抑制。综合考虑酸化水玻璃用量为1400g/t。

3.4 捕收剂用量试验

JD-850是一种改性油酸捕收剂，对浮选用水温度及难免离子含量要求较低，对萤石具有良好的捕收效果。在磨矿细度-0.074mm占75%；矿浆pH值为8；酸化水玻璃用量为1400g/t的条件下，探究捕收剂用量对浮选的影响，试验结果如图5所示。

由图5可知，随着JD-850用量的增加，粗选萤石精矿的品位随之降低，回收率上升。这是因为矿浆中捕收剂浓度的提高使得泡沫层变厚，部分脉石矿物随萤石一起进入精矿泡沫，萤石精矿品位下降。综上所述，JD-850粗选时最佳用量为150g/t，扫选时为50g/t。

3.5 闭路试验

图5 捕收剂用量对浮选的影响Fig.5 Effect of collector dosage on Flotation

以粗选单因素条件试验所得的最佳药剂用量为依据，对该萤石矿进行闭路试验，闭路流程如图6所示，试验结果见表2。

图6 闭路试验流程图Fig.6 Closed-circuit test flow chart

表2 闭路试验结果 /%Tab.2 Closed circuit test results/%

如表2所示，最终萤石精矿品位97.86%，回收率87.14%，SiO2含量达0.99%，CaCO3含量0.12%。达萤石精矿质量标准FC-97B级品。

4 结论

（1）以浙江某石英型萤石矿作为研究对象，探究磨矿细度、矿浆pH、抑制剂用量及捕收剂用量对浮选的影响。捕收剂采用JD-850，石英抑制剂采用酸化水玻璃，采用碳酸钠调节矿浆pH。经一粗一扫六精，得到品位97.86%、回收率87.14%的萤石精矿。

（2）酸化水玻璃能有效抑制脉石石英矿物，提高萤石精矿品位。油酸类捕收剂JD-850对石英型萤石有良好的捕收能力，选择性较强。