陕西安康低品位重晶石矿选矿试验研究

强录德，刘志超，李春风

(核工业北京化工冶金研究院，北京 101149)

重晶石的主要成分是硫酸钡(BaSO4)，密度4.5 g/cm3，最主要的用途是作为加重剂用在石油钻井行业，也是提炼钡的主要原料，还用于造纸、纺织、医疗、玻璃、搪瓷等工业[1]。

近年来，随着重晶石矿产资源的开发利用，高品位资源越来越少，因此，一些复杂难处理资源的开发利用受到关注。对于性质简单的重晶石矿，大多通过手选或重选即可[2]；对于脉石矿物主要为石英的重晶石矿，浮选工艺简单，且可得到良好指标；但对于矿物组成复杂、有用矿物与脉石矿物性质相似的重晶石矿，通过简单选矿难以达到理想效果[3-10]。

陕西安康某重晶石矿的含钡矿物不仅有硫酸盐矿物重晶石(BaSO4)，还有碳酸盐矿物毒重石(BaCO3)，脉石矿物主要为钙、镁的碳酸盐矿物。有用矿物与脉石矿物之间有相同的成矿阴离子，且成矿阳离子同为碱土金属，矿物表面化学性质相近，浮选分离困难。采用浮选、精矿酸溶工艺处理，获得酸溶渣产品，酸用量为120 kg/t，工艺复杂，酸耗量大，成本较高[11]。试验研究采用浮选工艺进行选矿，以获得合格重晶石精矿。

1 原矿性质

1.1 矿石元素组成

原矿多元素分析结果见表1。矿石中主要有用元素为钡，其他元素无利用价值。原矿BaO品位50.24%。矿石密度3.90 g/cm3。

表1 原矿多元素分析结果 %

1.2 矿石矿物组成

矿石主要含钡矿物为重晶石(BaSO4)，其次为毒重石(BaCO3)。脉石矿物有方解石(CaCO3)、云母((H、K)2(Mg、Fe)2Al2(SiO4)3)、石英(SiO2)、白云石(CaMg(CO3)2),还有少量黄铁矿(FeS2)、绿泥石(H4Mg3SiO9)和碳质物(常为腐植酸等)等。

2 试验结果与讨论

2.1 矿浆pH对浮选的影响

试验条件：磨矿细度-200目占95%，矿浆浓度30%，温度25 ℃，捕收剂油酸钠用量0.2 kg/t，起泡剂2#油用量50 g/t。矿浆pH对重晶石浮选效果的影响试验结果如图1所示。可以看出：BaO回收率随矿浆pH升高先提高后下降。在pH<10条件下，捕收剂油酸根浓度对浮选的影响大于矿物表面电位对浮选的影响，矿物表面吸附捕收剂的能力大于电位对捕收剂的排斥力；pH>10后，捕收剂与矿物表面电位的作用正好相反；pH在6～11之间，脉石矿物吸附捕收剂的能力大于矿物表面电位对捕收剂的排斥力。自然矿浆的pH为8.5左右，在此条件下，回收率和精矿品位都较高，所以，浮选时矿浆pH不必调整。

图1 矿浆pH对浮选的影响

2.2 捕收剂种类对浮选的影响

矿石中除含钡矿物和含钙镁矿物外，还有石英、黑云母等硅酸盐矿物，可选择阴离子型捕收剂进行选矿。选择油酸钠、石油磺酸钠、十二烷基硫酸钠、异辛基磷酸酯为捕收剂，对比含羧基、磺酸基、硫酸基、磷酸基的阴离子基团对含钡矿物的浮选效果。试验条件：捕收剂用量0.2 kg/t，磨矿细度-200目占95%，矿浆浓度30%，温度25 ℃，起泡剂2#油用量50 g/t。试验结果见表2。

表2 捕收剂种类对浮选效果的影响

由表2看出，4种捕收剂对重晶石均有捕收作用：油酸钠的选择性较好，所得精矿BaO品位最高；辛基磷酸的捕收能力最强，但钙镁矿物也有许多进入精矿，精矿BaO品位最低；十二烷基硫酸钠的捕收能力与辛基磷酸的捕收能力相近，且精矿BaO品位较高，说明十二烷基硫酸钠对重晶石有一定选择性；用十二烷基硫酸钠浮选时，泡沫量大，不易控制。综合考虑，确定组合使用油酸钠和十二烷基硫酸钠，充分发挥二者的长处，以获得较好选矿指标。

2.3 捕收剂用量对浮选的影响

捕收剂用量对浮选指标影响较大。脉石矿物抑制剂氟硅酸钠用量500 g/t，磨矿细度-200目占95%，矿浆浓度30%，温度25 ℃，起泡剂2#油用量50 g/t。组合捕收剂油酸钠+十二烷基硫酸钠用量对重晶石浮选效果的影响试验结果如图2所示。

图2 捕收剂用量对浮选的影响

由图2看出，随组合捕收剂用量增加，精矿BaO品位下降，回收率升高。随捕收剂用量增加，矿浆中捕收剂浓度升高，脉石矿物上浮量增加。综合考虑，确定适宜的组合捕收剂用量为0.6 kg/t，油酸钠与十二烷基硫酸钠配比为5∶1。

2.4 抑制剂种类对浮选的影响

在浮选重晶石时，钙镁矿物也易进入精矿，导致精矿BaO品位降低。要提高精矿BaO品位，必须选择高效抑制剂，选择性抑制钙镁矿物进入到精矿中。矿石中，钙镁矿物主要是白云石和方解石，可用无机抑制剂水玻璃、六偏磷酸钠等加以抑制，或用有机抑制剂丹宁酸、柠檬酸、淀粉、腐植酸等加以抑制。试验条件：温度25 ℃，抑制剂用量1.0 kg/t，捕收剂用量0.6 kg/t，磨矿细度-200目占95%，矿浆浓度30%，温度25 ℃，起泡剂2#油用量50 g/t。试验结果见表3。可以看出，多数抑制剂不仅对脉石矿物有抑制作用，对含钡矿物也有较强的抑制作用。由于富含羟基和羧基，有机抑制剂对碱土金属离子有较强的配合作用，水玻璃对脉石矿物的选择性抑制效果最好，综合考虑，确定以水玻璃作为脉石矿物抑制剂。

表3 脉石矿物抑制剂对浮选的影响

2.5 抑制剂用量对浮选的影响

试验条件：温度25 ℃，捕收剂用量0.6 kg/t，磨矿细度-200目占95%，矿浆浓度30%，起泡剂2#油用量50 g/t。抑制剂水玻璃用量对重晶石浮选效果的影响试验结果如图3所示。

图3 抑制剂用量对浮选的影响

2.6 磨矿细度对浮选的影响

试验条件：温度25 ℃，水玻璃用量1.0 kg/t，捕收剂用量0.6 kg/t，矿浆浓度30%，起泡剂2#油用量50 g/t。磨矿细度-200目占比对对重晶石浮选效果的影响试验结果如图4所示。可以看出，随磨矿细度增加，精矿BaO品位降低，回收率升高。由于磨矿细度增大会使矿物比表面积增大，细颗粒脉石矿物的浮选活性增大，更容易进入精矿，造成精矿BaO品位降低。为了既保证脉石矿物与重晶石充分解离，又不过磨，同时考虑重晶石产品对粒度的要求，确定磨矿细度以-200目占90%为最佳。

图4 磨矿细度对浮选的影响

2.7 闭路浮选试验

试验条件：磨矿细度-200目占90%，矿浆温度25 ℃，矿浆浓度30%。粗选水玻璃用量1.5 kg/t，捕收剂用量0.6 kg/t，2#油用量50 g/t；1次粗选，5次精选，每次精选加入水玻璃0.2 kg/t，中矿顺序返回流程。试验结果见表4。可以看出，浮选效果较好。

表4 闭路浮选试验结果

3 结论

陕西安康低品位重晶石矿中含有钙镁碳酸盐脉石矿物，与重晶石矿物的浮选性质相近，分选困难。选择油酸钠与十二烷基硫酸钠按5∶1比例组合作捕收剂，水玻璃作脉石矿物抑制剂，经5次精选，成功分离出重晶石矿物，分选效果较好。