某原生石墨礦石浮選試驗

張 帥 李 亞 牛艷萍 何章輝 初靜波

（國土資源部哈爾濱礦產資源監督檢測中心）

石墨是一種極為重要的非金屬礦物，其加工制品不僅廣泛應用于鋼鐵等傳統產業，還廣泛應用于新能源、新材料等新興產業，被認為是支撐未來高新技術發展的重要戰略資源［1-8］。近年來，我國對新能源汽車、石墨烯新材料等新興產業的發展非常重視，2016年5月19日，中共中央、國務院印發了《國家創新驅動發展戰略綱要》，提出要開發氫能、燃料電池等新一代能源技術，發揮納米、石墨烯等技術對新材料產業發展的引領作用。

20世紀50年代，我國借鑒前蘇聯的經驗，采用了一段粗磨粗精礦，再經過大約五段再磨六次精選的選礦工藝提純石墨。實踐證明，這種多段再磨工藝能夠獲得品位高（90%左右）、大片石墨損失率低的精礦［9］。試驗對黑龍江某石墨礦石進行了提純工藝研究。

1 礦石性質

1.1 礦石成分分析

礦石主要化學成分分析結果見表1。

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從表1可知，礦石固定碳含量達9.06%，是主要回收元素；S含量達2.59%，后續試驗應避免硫礦物富集到石墨精礦中。

1.2 礦石的礦物組成

礦石的主要組成礦物有石英、白云母、石墨等。

1.3 礦石的結構構造

礦石屬于深部原生石墨礦石，呈灰白色，發育片狀構造、浸染狀構造。部分礦石主要由片狀的石墨、白云母和粒狀的石英等礦物組成，片狀礦物定向排列，構成片狀構造。大部分礦石中片狀礦物斷續分布，構成片麻狀構造。礦石中磁黃鐵礦、磁鐵礦和黃鐵礦等呈浸染狀分布，構成浸染狀構造。礦石的結構主要有包含結構、自形半自形結構、他形粒狀結構。礦石中可見石墨層間包裹磁黃鐵礦、脈石礦物等，構成包含結構。礦石中石墨、白云母等礦物結晶較好，晶形完整，構成自形半自形結構，見圖1~圖4。

2 試驗結果與分析

2.1 條件試驗

條件試驗采用1次粗選流程。

2.1.1 磨礦細度試驗

單體解離是影響礦物分選效果的重要參數。適當的磨礦細度有利于提升精礦品位和回收率。磨礦細度試驗固定氧化鈣用量1 000 g/t、煤油用量59.4 g/t、2#油用量60.2 g/t，試驗結果見表2。

由表2可知，磨礦細度提高，粗精礦品位上升，回收率先升后降；磨礦細度-0.075 mm60%時試驗效果較好，故確定磨礦細度-0.075 mm60%。

2.1.2 氧化鈣用量試驗

基于礦石中黃鐵礦、磁黃鐵礦含量較高的情況，為抑制其隨石墨上浮，選擇添加氧化鈣來抑制硫化鐵礦物的上浮。氧化鈣用量試驗固定磨礦細度-0.075 mm60%、煤油用量59.4 g/t、2#油用量60.2 g/t，試驗結果見表3。

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由表3可知，隨著氧化鈣用量的增大，粗精礦硫含量、固定碳品位和回收率總體呈小幅下降趨勢。綜合考慮，確定氧化鈣用量1 500 g/t。

2.1.3 煤油用量試驗

煤油用量試驗固定磨礦細度-0.075 mm60%、氧化鈣用量1 500 g/t、2#油用量60.2 g/t，試驗結果見表4。

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由表4可知，隨著煤油用量的增大，粗精礦固定碳品位先升后降、回收率上升。綜合考慮，確定煤油用量57.4 g/t。

2.1.4 2#油用量試驗

2#油用量試驗固定磨礦細度-0.075 mm60%、氧化鈣用量1500 g/t、煤油用量57.4 g/t，試驗結果見表5。

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由表5可知，隨著2#油用量的增大，粗精礦固定碳品位下降、回收率上升。綜合考慮，確定2#油用量56.2 g/t。

2.2 開路流程試驗

根據以上試驗確定的粗選工藝條件，按圖5流程進行了開路試驗，結果見表6。

由表6可知，按圖2所示的流程處理礦石，最高可獲得固定碳品位92.75%、回收率46.54%的精礦，尾礦固定碳品位可降至0.49%、回收率3.32%。

2.3 閉路流程試驗

閉路試驗在開路試驗流程的基礎上增加了第8次精選，中礦1與掃選1精礦合并再選拋尾，再選精礦返回粗選，掃選2精礦返回掃選1，中礦2～中礦5合并返回精選1，中礦6～中礦8合并返回精選4。閉路試驗結果見表7，流程見圖6。

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由表7可知，按圖3所示的流程處理礦石，最終可獲得固定碳品位91.79%、回收率93.57%的精礦，選礦指標較好。

3 結論

（1）黑龍江某石墨礦石中的主要脈石礦物為石英、白云母，主要有用礦物為石墨，礦石固定碳含量為9.06%。

（2）礦石采用7段磨礦、1粗8精2掃、中礦2～中礦5合并返回精選1、中礦6～中礦8合并返回精選4、中礦1與掃選1精礦合并再選后返回、掃選2精礦返回掃選1的閉路流程處理，最終獲得固定碳品位91.79%、回收率93.57%的石墨精礦。