遼寧海城某菱鎂礦難選原因分析及浮選研究

王恩雷，李曉安，姜效軍，路增祥，趙通林，桑群

（遼寧科技大學，遼寧 鞍山 114051）

截至2015 年底，我國菱鎂礦總儲量為 29.7億t[1]，主要集中在遼寧大石橋和海城一帶，占總探明儲量的86%[2]。菱鎂礦主要被用作生產高中檔耐火材料、精細化工原料及造紙業[3-4]。

隨著過度開采，高品質菱鎂礦資源越來越少。近年來菱鎂礦的選礦文獻報道較多[5-6]，主要集中在選礦工藝領域，菱鎂礦工藝礦物學的研究有待強化。據李曉安報道，海城菱鎂礦礦石中菱鎂礦的浸染粒度較粗，以粗粒為主，不均勻分布，細粒很少，累計+0.075 mm 粒級分布率達96.82%，菱鎂礦極易單體解離[7]。近年來工藝礦物學研究多采用掃描電子顯微鏡和偏光顯微鏡結合化學分析手段[8]，這種方法費時費力，針對這一現象，本文采用ZEISS Sigma 500 掃描電鏡和礦物自動分析系統，對遼寧海城和大石橋菱鎂礦進行了工藝礦物學特性研究。通過礦石特性對比分析了海城低品位菱鎂礦難選原因。針對海城低品位難選菱鎂礦，研發了高效浮選捕收劑，為海城低品位難選菱鎂礦的開發利用提供了基礎依據。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

儀器設備： ZEISS Sigma 500 掃描電子顯微鏡和礦物自動分析系統(AMICS)；ETD-2000C 濺射蒸碳儀；上海金相拋光機；布魯克S8TLGER-X射線熒光光譜儀；XPC-(150×200) mm 顎式破碎機； PEXF-(100×125) mm 顎 式 破 碎 機；XPC-(200×125) mm 對輥破碎機；XFD 型單槽浮選機。

試樣分別取自海城和大石橋某廠采場塊樣，破碎至2 mm 過篩，制樣，備用。

1.2 操作

1.2.1 AMICS 測試樣品制備及測試

（1）分別取5 g 海城和大石橋樣品，用環氧樹脂和凝固劑(重量比10:3)混合均勻，進行鑲嵌，35℃保溫4 h 固化。

（2）研磨拋光樣品表面，表面露出礦物顆粒，至出現鏡面光表面。

（3）將拋光好的試樣表面噴金處理，樣品置于ETD-2000C 濺射蒸碳儀中(控制電流10 ～ 20 mA；真空0.1 ～ 2 mbar)1 min。

掃描電子顯微鏡采用背散射探頭，高壓20 kV高速流、60 μm 光闌參數下，將圖像調至清晰。打開能譜，在AMICS 中測試樣品。

1.2.2 浮選條件及操作流程

漆大姑水提物外用對慢性皮炎-濕疹模型小鼠的改善作用研究 ……………………………………………… 阮毅銘等（11）：1536

稱取200 g 礦樣，磨至-0.074 mm 75%。進行浮選，葉輪轉速為2000 r/min。反浮選礦漿pH 值調至9.5，捕收劑加藥量0.2 mL。正浮選礦漿pH值調至10.5，溫控25℃，粗選加入濃度為5%的六偏磷酸鈉3.4 mL 和捕收劑0.20 mL，精選加入六偏磷酸鈉1.7 mL 和捕收劑0.10 mL，加藥間隔時間3 min。攪拌3 min 后打開充氣和刮板開關，粗選時間3 min，精選時間2 min。

2 結果及討論

2.1 礦物組成分析

采用AMICS 自動分析系統研究海城和大石橋菱鎂礦，可以定量礦石中礦物組成以及元素成分含量，礦物嵌布粒度，賦存狀態，單體解離度，連生關系等參數。通過掃面電鏡礦物分析圖可以清晰看出礦物嵌布粒度關系，見圖1、2。

圖1 大石橋菱鎂礦礦物分解Fig. 1 Mineral decomposition diagram of Dashiqiao magnesite

圖2 海城菱鎂礦礦物分解Fig.2 Mineral decomposition diagram of Haicheng magnesite

由圖1、2 可知，海城菱鎂礦脈石礦物有鎂鋁榴石、斜綠泥石、白云石、鎂橄欖石、堇青石、閃石石英、磷灰石、鋇冰長石、普通輝石、氯黃晶、透輝石。海城菱鎂礦比大石橋菱鎂礦脈石礦物種類復雜，菱鎂礦與脈石礦物連生包裹嚴重，尤其是與石英包裹嚴重，這是海城菱鎂礦難選的主要原因。大石橋與海城菱鎂礦礦物組成差別較大，礦物含量見表1、2。

表1 大石橋菱鎂礦主要礦物的相對含量/%Table 1 Relative content of main minerals of Dashiqiao magnesite

表2 海城菱鎂礦主要礦物的相對含量/%Table 2 Relative content of main minerals of Haicheng magnesite

由表1、2 中可知，海城菱鎂礦與大石橋菱鎂礦相比硅、鈣都低。上述兩種菱鎂礦都含有綠泥石，但海城菱鎂礦比大石橋菱鎂礦高出1.28%。在磨礦時綠泥石易泥化，進而罩蓋、包覆菱鎂礦。海城菱鎂礦中含鋁礦物種類多且礦物性質復雜，還有閃石和磷灰石，這些特性是海城菱鎂礦難選的另一原因。

2.2 主要礦物粒度

采用AMICS 自動分析系統獲得海城和大石橋菱鎂礦中主要礦物粒度的各粒級組成，結果見圖3。

圖3 菱鎂礦及其主要礦物粒度Fig. 3 Grain size diagram of magnesite and its main minerals

由圖3 可知，海城菱鎂礦：菱鎂礦P80 為175.36 μm，石英P80 為108.8 μm，白云石P80 為104.97 μm。大石橋菱鎂礦：菱鎂礦P80 為890.98 μm，石英P80 為166.51 μm，白云石P80 為214.53 μm。海城菱鎂礦比大石橋菱鎂礦粒度更細。兩樣品中菱鎂礦粒度比脈石礦物粒度粗，但海城菱鎂礦中脈石礦物粒度更細，且細粒脈石礦物與菱鎂礦連生包裹。因此要想得到更高品位的菱鎂礦，就必須對菱鎂礦進行細磨，使菱鎂礦得到充分單體解離。

2.3 浮選實驗

針對低品位難選海城菱鎂礦，研發了具有鰲合作用的N-牛酯基丙撐二胺和醚胺混合捕收劑作為反浮選脫硅捕收劑，正浮選捕收劑采用脂肪酸和烴類化合物混合捕收劑。在相同條件下，同時對大石橋菱鎂礦進行了選別對比實驗，取得指標見表3、4。

表3 海城菱鎂礦新型組合捕收劑反正浮選指標Table 3 Diverse-positive flotation index of the combined collecting agent for Haicheng magnesite

表4 大石橋菱鎂礦新型組合捕收劑反正浮選指標Table 4 Diverse-positive flotation index of the combined collecting agent for Dashiqiao magnesite

新型組合胺捕收劑對海城低品位難選菱鎂礦具有良好的捕收性，得到了精礦產率64.36%，含硅0.12%，含鈣0.61%的良好指標。

2.4 捕收劑機理分析

鑒于海城菱鎂礦石英及硅酸鹽礦物包裹夾雜現象，為降低其含量，在醚胺和N-牛脂基丙撐二胺復配藥劑協同作用可以有效降低SiO2 的含量。堿性條件下，石榴石和角閃石等硅酸鹽礦物表面荷負電，可以和N-牛脂基丙撐二胺中一個N 原子結合，形成錨定鏈接，另一個N 原子與硅酸鹽中Si 締合，硅酸鹽和兩個N 原子發生鰲合效應，整體形態更加穩定，醚胺中的兩個N 和O 也有類似的功能。在兩種胺的協同作用下，能更加有效降低精礦中SiO2的含量。

鑒于海城菱鎂礦白云石包裹夾雜現象，需要降低捕收劑對含鈣礦物的吸附，只對菱鎂礦有吸附，即正浮選捕收劑有較高的選擇性。正浮選捕收劑采用脂肪酸類和烴類化合物組合捕收劑，脂肪酸在礦漿中電離顯負電的油酸根離子，可與礦漿中鎂離子結合，在烴類化合物的作用下，能有效的選擇鈣連生較少的含鈣菱鎂礦顆粒，進而降低精礦中CaO 的含量。

3 結 論

（1)利用AMICS 對海城和大石橋菱鎂礦進行了工藝礦物學研究，研究發現海城菱鎂礦礦物種類多且嵌布粒度細，脈石礦物與菱鎂礦連生包裹嚴重，是其難選的主要原因。

（2)針對海城和大石橋菱鎂礦采用反浮選一次粗浮，正浮選一次粗選兩次精選工藝流程，海城菱鎂礦得到了精礦產率64.36%，硅含量0.12%，鈣含量0.61%的良好指標，在相同浮選條件下，相對易選的大石橋菱鎂礦可以獲得特級品的精礦，海城菱鎂礦只能得到一級品的精礦，事實證明海城菱鎂礦比大石橋菱鎂礦難選。

（3)反浮選新藥劑與石英及硅酸鹽礦物發生螯合，兩種胺的協同作用，可有效降低精礦中SiO2 的含量。脂肪酸類和烴類化合物組合捕收劑，在烴類油的作用下，捕收劑對菱鎂礦的選擇性更好，有利于提高精礦品位。