湖南某萤石矿抑钙提质优化试验

许道刚 陈占发 吕清纯 胡新红 邹 勤 杨长安

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司，湖南 郴州 423037)

萤石又名氟石，是一种战略性的非金属矿产资源，不仅在传统工业中有着广泛的应用，在高新技术产业中也有着越来越重要的应用。我国萤石资源储量非常丰富，但品位较低，单一萤石矿储量较少，共伴生萤石储量较大[1]。浮选工艺是目前获取萤石精矿的最主要途径。硅酸盐和碳酸钙是影响萤石品质最主要的两类杂质，碳酸钙与萤石同属含钙矿物，两者晶格都含有Ca2+，具有相似的表面物理化学性质，浮选药剂对它们的作用相似，硅酸盐中的含铁硅酸盐具有与铁矿物相似的一些性质，在油酸类及改性油酸类萤石捕收剂下，水玻璃与酸化水玻璃等抑制剂对其的抑制作用较弱，进而导致碳酸钙与萤石的分离十分困难[2，3]。本试验针对湖南某萤石矿进行提质优化试验研究，为同类萤石资源的回收提供合理的选矿方案。

1 试验矿样与性质

试验矿样来自湖南某多金属矿经过磁选选铁—浮硫—浮钨的尾砂。样品中非金属矿物主要有萤石、石英、方解石、云母、石榴子石、透辉石等。金属矿物主要有磁铁矿、黄铁矿、锡石、钨矿等。萤石主要以单体产出为主，约占整体的70%，其余部分主要与石英、石榴石、碳酸钙及云母连生。试验矿样多元素分析结果见表1，矿样筛析试验结果见表2。

表1 矿样多元素分析结果Table 1 Multi-elements analysis of raw materials /%

表2 矿样筛析试验结果Table 2 Sieving results of feedings

由表1、2可知，矿样中CaF2的含量为22.33%，SiO2含量为41.99%，CaCO3含量为7.02%；当矿样粒度小于-0.045 mm时，随着粒级的变小，同一粒级碳酸钙分布率比萤石分布率大且绝对差值越来越大，-0.01 mm粒级中萤石分布率为33.62%，碳酸钙分布率为36.69%，从粒度筛析可看出碳酸钙比萤石更容易粉碎，对后续的浮选作业会带来不利影响。

2 试验结果与讨论

2.1 磨矿细度对萤石粗选试验萤石和碳酸钙指标的影响

方解石硬度相比萤石小，在磨矿中易磨，造成磨矿产品中碳酸钙细粒级比萤石要多，越细的碳酸钙越难被抑制，还会恶化浮选作业，导致萤石与碳酸钙分离难度提高[4]，因此合适的磨矿细度是实现矿物分离的一个重要因素。试验在混合碱(纯碱∶烧碱=10∶2)调节pH=10，水玻璃用量1.8 kg/t，CYP用量180 g/t的条件下，进行磨矿细度试验，试验结果见图1。

图1 磨矿细度对选别指标的影响Fig.1 Effects of grinding fineness test results on separation index

由图1可知，随着磨矿细度的增加，萤石粗精矿中萤石和碳酸钙品位逐渐升高，萤石回收率先升后降，碳酸钙回收率先升高较快后变得缓慢，且碳酸钙的回收率与萤石回收率的差距越来越小直到基本接近。随着磨矿细度的增加产生了更多细粒级的方解石导致萤石浮选的恶化，进而影响到萤石的回收。综合选择磨矿细度-0.074 mm质量占68.09%，此时可获得CaF2含量35.21%，CaCO3含量为10.37%，CaF2回收率为90.68%，CaCO3回收率为85.49%的萤石粗精矿。

2.2 混合碱调节pH值对萤石粗选试验萤石和碳酸钙指标的影响

用混合碱不仅达到了快速调节pH值的作用，其中的纯碱还起到了分散矿泥的作用，可以减弱或消除矿泥对浮选的不良影响[5]。萤石浮选中，碱性条件有利于提高萤石的回收率，因此萤石粗选一般在碱性条件进行。试验在磨矿细度-0.074 mm质量占68.09%，水玻璃用量1.8 kg/t，CYP用量180 g/t的条件下，进行混合碱(纯碱∶烧碱=10∶2)调节pH值的条件试验，试验结果见图2。

图2 pH值对选别指标的影响Fig.2 Effects of pH value on separation index

由图2可知，随着pH值的增加，萤石粗精矿中萤石和碳酸钙品位先上升后下降，萤石回收率先上升后基本保持不变，碳酸钙回收率一直升高，且碳酸钙的回收率与萤石回收率的差距越来越小，随着碱性的加强，捕收剂CYP对萤石和碳酸钙的选择性捕收越来越弱。综合选择粗选过程pH=9.5，此时可获得CaF2含量35.18%，CaCO3含量为10.18%，CaF2回收率为90.23%，CaCO3回收率为82.93%的萤石粗精矿。

2.3 水玻璃用量对萤石粗选试验萤石和碳酸钙指标的影响

图3 水玻璃用量对选别指标的影响Fig.3 Effects of sodium silicate dosage on separation index

由图3可知，随着水玻璃用量的增加，萤石粗精矿中萤石和碳酸钙品位一直升高，萤石与碳酸钙回收率一直下降，且碳酸钙回收率与萤石回收率的差距越来越大。综合选择粗选过程的水玻璃用量2 kg/t，此时可获得CaF2含量为35.88%，CaCO3含量为10.20%，CaF2回收率为90.58%，CaCO3回收率为81.90%的萤石粗精矿。

2.4 捕收剂种类及用量对萤石粗选试验萤石和碳酸钙指标的影响

油酸、改性油酸类、油酸组合类是萤石浮选中常用的捕收剂，目前所用的萤石捕收剂不仅对萤石的捕收能力强，对碳酸钙的捕收能力也比较强，即在萤石矿中萤石捕收剂对萤石与碳酸钙的捕收能力都比较好[8，9]。在磨矿细度-0.074 mm质量占68.09%，混合碱(纯碱∶烧碱=10∶2)调节pH=9.5，水玻璃用量2 kg/t，萤石捕收剂用量180 g/t，进行了萤石捕收剂CYP、油酸、BK434、BK420F、TX-2五类捕收剂对萤石与碳酸钙的捕收能力探索试验，试验结果见图4。

图4 捕收剂种类对选别指标的影响Fig.4 Effects of collector types on separation index

由图4可知，在控制其他条件不变，萤石捕收剂CYP、油酸、BK434 、BK420F、TX-2这5类捕收剂对萤石的捕收能力差别不是很大，虽然捕收剂CYP对萤石的回收不是最好，但其对碳酸钙的回收最低，因此选择CYP作为萤石粗选捕收剂。

在磨矿细度-0.074 mm质量占68.09%，混合碱(纯碱∶烧碱=10∶2)调节pH=9.5，水玻璃用量2 kg/t，进行粗选CYP用量试验，试验结果见图5。

图5 CYP用量对选别指标的影响Fig.5 Effects of CYP dosage on separation index

由图5可知，随着捕收剂CYP用量的增加，萤石粗精矿中萤石和碳酸钙品位一直降低，但萤石与碳酸钙回收率在一直升高，且碳酸钙回收率与萤石回收率的差距越来越小，捕收剂CYP对萤石的捕收能力要稍微优于对碳酸钙的捕收能力，但当用量比较大时也基本会把碳酸钙全部捕收上来。综合选择粗选过程CYP用量200 g/t，此时可获得CaF2含量35.59%，CaCO3含量10.10%，CaF2回收率90.98%，CaCO3回收率82.05%的萤石粗精矿。

2.5 碳酸钙抑制剂SZ-1对萤石粗选试验萤石和碳酸钙指标的影响

SZ-1是一种新型的有机抑制剂，对碳酸钙有较好的抑制作用[10]。试验在磨矿细度-0.074 mm质量占68.09%，混合碱(纯碱∶烧碱=10∶2)调节pH=9.5，水玻璃用量2 kg/t，CYP用量200 g/t，进行碳酸钙抑制剂SZ-1用量试验，试验结果见图6。

图6 抑制剂SZ-1用量对选别指标的影响Fig.6 Effects of dosage of inhibitor SZ-1 on separation index

由图6可知，随着新型碳酸钙抑制剂SZ-1用量的增加，萤石粗精矿中萤石品位一直升高，碳酸钙品位一直下降，两者回收率一直下降，但碳酸钙回收率的下降幅度远远大于萤石回收率的下降幅度，抑制剂SZ-1对碳酸钙强烈抑制的同时对萤石也有一定的抑制作用。综合选择粗选过程碳酸钙抑制剂SZ-1用量50 g/t，此时可获得CaF2含量43.21%，CaCO3含量7.66%，CaF2回收率80.68%，CaCO3回收率45.51%的萤石粗精矿。

2.6 开路试验

在条件试验的基础上，开路试验分为两段，粗选+精1+精2+扫1为粗选段在碱性条件下进行；精选段从精3至精7，在弱酸性条件下进行。粗选磨矿细度-0.074 mm质量占68.09%，混合碱(纯碱∶烧碱=10∶2)调节pH=9.5，水玻璃用量2 kg/t，新型碳酸钙抑制剂SZ-1用量50 g/t，CYP用量200 g/t，采用1粗7精1扫开路试验，可获得CaF2含量95.28%，CaCO3含量2.32%，CaF2回收率62.34%，CaCO3回收率7.28%的萤石精矿。

2.7 闭路试验

在粗选条件试验及开路试验的基础上进行闭路试验。闭路试验流程和药剂制度见图7，试验结果见表3。

表3 闭路试验结果Table 3 The results of closed-circuit test /%

图7 闭路试验流程Fig.7 Flowsheet of closed-circuit test

3 结论

1)粗选在磨矿细度-0.074 mm占68.09%，混合碱(纯碱∶烧碱=10∶2)调节pH=9.5、水玻璃用量2 kg/t、CYP用量200 g/t，不加新型碳酸钙抑制剂SZ-1，可得到CaF2含量35.59%，CaF2回收率90.98%，CaCO3含量10.10%，CaCO3回收率82.05%的萤石粗精矿，保证了萤石粗精矿萤石的指标，且此时萤石粗精矿中碳酸钙的含量最低。

2)粗选加50 g/t新型碳酸钙抑制SZ-1，可抑制碳酸钙在萤石粗精矿中的富集，可以减少精选段抑制碳酸钙的压力，更有利于提高萤石精矿品位，减少精选段药剂的用量。在最佳条件的基础上进行1粗7精1扫闭路试验，最终可得到CaF2含量92.61%，CaCO3含量3.89%，CaF2回收率64.32%，CaCO3回收率8.59%的萤石精矿。