贵州某萤石重晶石矿石浮选分离试验研究

孙文祥 陈晓波 吴 静 胡 俊

(1.烟台金鹏矿业机械有限公司，山东 烟台 264006；2.烟台东方冶金设计研究院有限公司，山东 烟台 264006)

0 引言

单一的萤石、重晶石矿石，矿物组成较为单一，采用常规的萤石、重晶石分选加工工艺即可获得较满意的生产指标。除此之外，还有相当一部分矿石中萤石和重晶石共生，并且含量均较高，因此需要进行萤石和重晶石的综合回收。该类复杂矿石中，萤石、重晶石与碳酸钙相互伴生、嵌布粒度致密。在常规浮选中，这两种矿物的可浮性十分接近，分离起来极为困难[1]。强化浮选药剂是我国浮选工艺发展的主要趋势[2]。岳成林等[3]研究了油酸等捕收剂在萤石和重晶石表面的吸附作用，认为萤石表面既有物理吸附，又有化学吸附。贵州某萤石重晶石矿石，采用烟台金鹏矿业机械有限公司生产的抑制剂YZ-1、YZ-2可实现对重晶石和碳酸钙的有效抑制，采用选择性强的捕收剂JX，对该矿石进行萤石和重晶石的分离试验，最终试验指标良好，为该矿石中有用矿物的综合回收利用提供了一种可行的技术方案。

1 原矿性质

试样取自我国贵州某地矿山，矿石粒度较大，最大粒度约为300 mm，为白色块矿，附着有很少量细泥。经化学分析，原矿含CaF229.56%、CaCO30.59%、BaSO465.15%。矿石中金属矿物含量很低，主要为非金属矿物。有用矿物主要是重晶石、萤石，脉石矿物主要是石英、云母、方解石以及少量黏土矿物等，该类型矿石组成复杂，常与石英、黏土矿物等伴生[4]。

表1 原矿多元素分析结果(质量分数) %

2 试验设备与药剂

试验设备包括DE型复摆颚式破碎机、RK/PEX100×125颚式破碎机、YPΦ200×125双辊破碎机、XSZ-600×300单双层两用振动筛、RK/LY-1100×500摇床、RK/ZM100-振动磨样机、XFD-变频单槽浮选机(1.0 L)、XFD-变频单槽浮选机(0.5 L)、卧室离心机。试验中使用的主要药剂包括捕收剂JX、抑制剂YZ-1和YZ-2均为我公司自主生产，Na2SiO3、Al2(SO4)3、淀粉均为分析纯，捕收剂SJ-2、LCM为外购捕收剂。

3 试验研究

3.1 重选试验

3.1.1 离心机重选试验

在离心机相对离心力30 g，搅拌器900 r/min调浆条件下进行离心机分离萤石和重晶石试验。试验流程见图1，试验结果见表2。

图1 离心机重选试验流程

表2 离心机重选试验结果(质量分数)%

由试验结果看出，在磨矿细度-0.074 mm含量75%～95%，粗精矿中CaF2和BaSO4回收率较高，但品位相对于原矿均富集程度很小，粗精矿中两种有用矿物的的互含很严重，离心机重选的分离效果较差。

3.1.2 摇床重选试验

试验流程见图2，试验结果见表3。

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图2 摇床重选试验流程

表3 摇床重选试验流程(质量分数) %

由试验结果看出，随着精矿产率降低，精矿中BaSO4品位成增长趋势。即使可以通过控制精矿产率而获得较高的重晶石精矿，但中矿以及尾矿中的回收率将占大部分，并且中矿和尾矿中的两种有用矿物互含仍很严重。

3.2 浮选分离试验

3.2.1 药剂选择试验

对于该类型萤石-重晶石共生矿石，实现两种有用矿物分离的关键是选择合适的重晶石抑制剂以及对萤石选择性高的捕收剂。在本试验中采用常规的Al2(SO4)3、淀粉、硅酸钠、木质素磺酸钠以及本公司生产的YZ-1、YZ-2进行抑制剂对比；采用脂肪酸类捕收剂SJ-2、LCM以及JX进行捕收剂对比。试验仅进行一次粗选作业，以考察粗选分离效果，试验流程见图3，试验结果见表4。

图3 药剂选择试验流程

表4 药剂对比试验结果(质量分数) %

根据表中数据可以发现，在上述不同抑制剂和捕收剂的组合条件下，采用YZ-1、YZ-2作为抑制剂，采用JX作为萤石捕收剂，浮选效果较好。虽然精矿中BaSO4回收率仍然较高，可到达26.31%，但在此药剂制度下，萤石回收率可到达93.79%，由此可见,对萤石的回收效果很好。后续试验可在此基础上进行药剂用量的调整，以降低精矿中的BaSO4回收率。

3.2.2 磨矿细度试验

试验流程见图4，试验结果见表5。

图4 磨矿细度试验流程

表5 磨矿细度试验结果(质量分数)%

由该矿石原矿多元素分析可知，原矿中除去萤石和重晶石这两种有用矿物之外，其他杂质在原矿中的含量较少，在粗精矿中这些杂质的含量将更少，由表1可知，粗精矿中CaF2和CaCO3含量之和均为95%以上，因此可通过对粗精矿产率和CaF2含量的分析，即可粗略得知重晶石在粗精矿中的流失情况。因此后续试验主要考察各产品中CaF2和CaCO3含量。

由试验结果看出，磨矿细度-0.074 mm含量60%～75%之间，萤石精矿品位均可达到98%以上，回收率均可达到65%以上，萤石回收效果较好。随着磨矿细度提高，粗精矿产率呈增大趋势，品位呈下降趋势。这是由于提高磨矿细度后，粗选作业有较多的重晶石夹带至萤石粗精矿中。综合考矿物单体解离程度以及磨矿成本，试验确定磨矿细度-0.074 mm含量65%。

3.2.3 抑制剂 YZ-1用量试验

试验流程见图5，试验结果见表6。

图5 抑制剂YZ-1用量试验流程

表6 抑制剂YZ-1用量试验结果

由试验结果看出，添加YZ-1后粗精矿产率明显降低，粗选夹带至萤石粗精矿中的重晶石量明显降低。在YZ-1用量为430 g/t条件下精矿CaF2品位98.49%、回收率72.42%。继续提高YZ-1用量，对粗精矿产率影响较小，因此试验确定YZ-1用量为430 g/t。

3.2.4 抑制剂YZ-2用量试验

试验流程见图6，试验结果见表7。

图6 抑制YZ-2剂用量试验流程

表7 抑制YZ-2剂用量试验结果

随着YZ-2用量的增加，粗精矿产率逐渐降低、粗精矿CaF2品位升高，这是由于YZ-2用量提高后，在粗选作业对重晶石的抑制作用增强，粗选作业夹带的重晶石量逐渐减少。随着YZ-2用量增加，最终精矿CaF2品位变化较小，精矿回收率最高76.68%、最低为72.47%。在粗选作业对重晶石进行充分抑制，将有利于后续的重晶石回收。

3.2.5 捕收剂JX用量试验

试验流程见图7，试验结果见表8。

图7 捕收剂JX用量试验流程

表8 捕收剂JX用量试验结果

随着JX用量增加，粗精矿产率逐渐增大，直接导致更多的重晶石夹带至萤石粗精矿中。在JX用量为350 g/t条件下，精矿回收率最高可到达74.58%，尾矿中CaF2流失率9.47%。继续提高JX用量，尾矿流失率有略微降低。试验确定JX用量为350 g/t。

3.2.6 闭路试验

根据上述条件试验所确定的最优工艺参数以及药剂制度，进行浮选闭路试验，浮选尾矿采用离心机回收重晶石，离心机相对离心力30 g。闭路试验流程见图8，闭路试验结果见表9。

表9 闭路试验结果(质量分数) %

图8 闭路试验流程

由闭路试验结果可知，在磨矿细度-0.074 mm含量65%条件下，采用抑制剂YZ-1和YZ-2对重晶石以及碳酸钙等进行有效抑制，采用选择性高的捕收剂JX进行萤石浮选，经过一次粗选、六次精选，最终萤石精矿CaF2品位97.65%、CaF2回收率88.41%；重晶石精矿BaSO4品位91.05%、BaSO4回收率88.95%。

4 结语

1)该矿石中金属矿物含量很低，主要为非金属矿物。有用矿物主要是重晶石、萤石，脉石矿物主要是石英、云母、方解石以及少量黏土矿物等。

2)由重选试验结果看出，采用摇床或者离心机重选，精矿中萤石与重晶石互含严重，并且萤石与重晶石富集程度很低。根据萤石和重晶石纯矿物比重计算，采用重选方法分离萤石和重晶石的理论重选可选性系数为1.51，属于中等可选。因此重选工艺分离萤石和重晶石并非最佳工艺。

3)采用浮选工艺，在磨矿细度-0.074 mm含量65%条件下进行闭路试验，经过一次粗选、六次精选、一次扫选，浮选尾矿采用离心机回收重晶石。最终萤石精矿CaF2品位97.65%、CaF2回收率88.41%；重晶石精矿BaSO4品位91.05%、BaSO4回收率88.95%；尾矿中CaF2流失率2.97%，BaSO4流失率10.55%，试验指标较好。

4)针对于该类型的萤石和重晶石共生矿石，采用浮选工艺进行萤石和重晶石的分离，合适的药剂制度是分离成功的关键。针对萤石和重晶石可浮性相近、重晶石难以在浮选中得到有效的选择性抑制这一特点，YZ-1和YZ-2作用效果在本次试验中得到了验证。与选择性高的捕收剂JX组合使用，将对萤石与重晶石共生矿石的分离起到重要推动作用，使资源的综合利用得到进一步发展。