石墨選礦工藝研究

黃一林 張凌燕

摘要：石墨分為晶質石墨、隱晶質石墨兩種，根據(jù)工業(yè)角度將石墨礦床分為五類。石墨常用選礦方法有浮選、電選、重選，并對石墨的提純與中礦處理方式展開了相應的探討。

關鍵詞：石墨；選礦方法；中礦處理；化學提純

引言

石墨具有層狀結構，同一層的原子間鍵能大于不同層面原子鍵能，所以石墨容易斷裂和壓縮。石墨的特殊結構使其具有耐高溫、強導電和導熱的性能，而且具有穩(wěn)定的化學和物理性質，使其在各個行業(yè)領域都應用很廣，比如冶金、機械、紡織和國防等。新型石墨材料隨著高新技術的發(fā)展和需求不斷涌現(xiàn)，有石墨烯、氟化石墨、膨脹石墨和納米石墨等。

1石墨礦石的類型

1.1晶質石墨礦石

對于晶質石墨來說，其主要包含兩種類型，分別為致密結晶狀石墨礦石和鱗片石墨礦石。致密結晶狀石墨礦石也稱為塊狀石墨礦石，礦石中包含很多的致密結晶石墨和長石、石英、云母、綠泥石等礦物。這類礦石具有較為明顯的結晶，粒度通常大于0.1毫米，肉眼能夠看到，且晶體排列呈現(xiàn)無序的狀態(tài)，呈現(xiàn)致密結晶狀結構。這種礦石的主要特點是品位比較高，含碳量一般在60%與65%之間，最高能夠達到80%-90%以上，但是它的浮選、潤滑、塑性效果比較差，比鱗片石墨低。斯里蘭卡含有這種類型礦石最多，其它地區(qū)比較少。鱗片石墨礦石通常含有的礦物為鱗片狀石墨、透輝石、石英、長石和云母等。石墨形狀有鱗片和葉片兩種，而且有大、細鱗片之分。鱗片石墨在南野、興和和柳毛等地分布較廣。該類礦石石墨品位較低，一般為3%-5%或10%-25%，但天然可浮性好，相對于自然中的其它礦石可選性較好，技術性能較其他類型的石墨都好。

1.2隱晶質石墨礦石

隱晶質石墨又叫做土狀石墨，石墨晶體直徑一般小于lum，是微晶的集合體，只有在高倍數(shù)的電子顯微鏡才可以看清晶體的形態(tài)。一般來說，礦石的固定碳含量比較高，一般為60%-80%，但可浮性與潤滑性較不太好，表面光澤性差，一般為土狀。該類礦石礦物組成為隱晶質石墨、黃鐵礦、絹云母、石英、粘土等。礦石經過初步富集后將精礦和尾礦作為不同產品出售。這類礦石在石墨礦床中的比例很大，世界上一半的產量均來自該類礦石。湖南和吉林是我國隱晶質石墨的兩個產地。

2石墨礦床類型

一般來說，石墨礦床的形成應滿足如下三點要求：第一，碳元素富集；第二，高溫、高壓；第三，還原條件。外界的條件可以促使碳更加富集，但是如果溫度與壓力無法達到相應的要求，并且還處在氧化環(huán)境下，就無法使碳晶體形成石墨。一般來說，石墨的比重和硬度比較小，無法形成有利用意義的砂礦，因此沒有石墨次生礦床的存在，只有內生和變質兩種形式。變質礦產在所有發(fā)現(xiàn)的石墨礦床種類中其影響力是最大的。從工業(yè)角度來講，石墨礦床主要可以分為五種類型，分別為：第一，結晶片巖中的似層狀石墨礦床；第二，變質煤層中的石墨礦床；第三，霞石正長巖中的石墨礦床；第四，矽卡巖中的石墨礦床；第五，結晶片巖中的脈狀石墨礦床。從開發(fā)利用的工業(yè)意義上來看，前兩種類型為主。

3.石墨的選礦方法

一般來說，石墨選礦的方法主要有三種，分別為浮選、重選與點選等，其中使用范圍比較廣的方法為浮選，這主要是因為石墨具有很好的天然可浮性，只需添加適量的捕收劑就能夠獲取到較高品位的精礦。常規(guī)的選礦方法一般品位最高只能達97%。若要獲得高純石墨需要用到高溫堿熔酸浸法，酸浸，氯化焙燒等提純方法。

3.1浮選

石墨具有較好的天然疏水性，一般采取浮選的方法來對其進行分選。一般來說，浮選捕收劑通常使用非極性烴類油，如煤油、柴油、重油等，而起泡劑通常使用二號油或者四號油。在部分國家還使用了部分較為新型的捕收劑，如酚類、磺酸醋、硫酸醋或者硝酸醋，或者將幾種藥劑混合使用。隱晶質石墨的可選效果比較差，通過浮選無法使品味提升，但是它的原礦固定碳含量高，一般采用浮選獲得的精礦和尾礦作為不同級別的產品出售。石墨礦石中硅酸鹽礦物含量較高，在浮選時可使用水玻璃、淀粉和纖維素等抑制劑進行抑制。若黃鐵礦含量高，可以加生石灰調節(jié)pH值進行抑制。

3.2電選

一般來說，石墨的導電性比脈石礦物好，如石英、云母、長石、黃鐵礦等，通過對石墨這一特點的應用，能夠極其容易的把石墨與其它礦物分離開來。目前這種方法應用較少，因其生產能力小，效率低，效果不如浮選。

3.3重選

重選主要是依據(jù)石墨與脈石礦物密度差異，通過對物理方法的運用，使其相互分離開來。根據(jù)比重的不同，石墨礦石可以分為如下幾種：第一，重礦物。比重>3.32，有黃鐵礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦、金紅石、錯石英、白鎢礦等；第二，中等比重礦物。比重介于2.9和3.32之間，有透輝石和透閃石等；第三，輕礦物。比重<2.9，有石英、云母、長石、方解石、綠泥石等，石墨比重為2.2-2.3。通過對石墨與脈石礦物之間比重不同的利用，可以進行重選，以獲得石墨的粗精礦。一般來說，石墨重選為濕式重選，設備是搖床。目前國內外單獨使用重選方法選礦還不是很多，通常采用重選和浮選聯(lián)合流程，也就是經過粗選得到粗精礦后，再采用浮選獲得精礦。

4.石墨的提純

石墨在進行深加工時，對其的品味要求比較高，一般要求石墨品位大于99%。一般來說，用常規(guī)的選礦方式是無法實現(xiàn)的，這就需要對石墨精礦進行提純。現(xiàn)階段，提純的方式主要包含兩種，分別為：第一，化學提純。這種提純方式主要是通過對堿與石墨精礦的使用，將兩者按照一定的比例混合在一起，形成可溶于水的化合物，在85℃下進行，反應有：

當反應完成后，要用水對其進行清洗，并要在水中放入硅酸鈉，Na3Al03和NaFeO2在弱堿性介質中水解，形成高度分散的Al（OH）3和Fe（OH）3沉淀物。為了對這些沉淀物進行處理，就可以使用高能度的酸來進行，以避免出現(xiàn)化合的現(xiàn)象，之后用水進行清洗，就能夠獲得純度比較高的石墨。

5.石墨中礦處理方式

首先，中礦單獨處理。這種處理方式主要是把全部中礦合并在一起進行再磨再選或直接再選。在實際選礦的過程中，對于不同的礦石來說，其所產生的中礦性質也不一樣，同時也會使用不同的流程，因此單一的采用一種中礦返回方式比較少，通常是把多種方式結合在一起來對中礦進行處理；其次，中礦集中返回。這種處理方式為指的是把全部中礦集中在一起返回到適宜的點，主要包括兩種方式，分別為一段、兩段和多段集中返回的方式。這種方式可以大大簡化整個流程，但是合并之后的中礦量大而且性質差異大，返回之后會使浮選穩(wěn)定性下降，影響精礦的指標。中礦循序返回是按順序逐一返回上級，包括了一般循序返回和隔段循序返回。

6.結論

由于不同石墨礦石的原礦品位、脈石礦物差別很大，好的石墨礦床越來越少，對精礦產品的要求也日益提高，需要針對性的改進石墨選礦工藝，獲得良好的選礦指標。

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