石墨礦選礦試驗研究

靳慧杰,遲 丹,高 倩,周泳君,白昕冉

(遼寧省物測勘查院有限責(zé)任公司,沈陽 110031)

黑龍江省是石墨資源大省,以晶質(zhì)石墨為主,已發(fā)現(xiàn)的石墨礦產(chǎn)地主要分布在黑龍江省東部的蘿北縣、雞西市等地區(qū)[1],如蘿北縣衛(wèi)東石墨礦[2]、雞西市東海石墨礦[3]等。在石墨礦選礦工藝中大多進(jìn)行磨礦及浮選工藝研究,采用 4段再磨 6次精選工藝流程[4]。本選礦實驗采用不同磨浮工藝的對比,精礦預(yù)先分離工藝可有效保護(hù)大鱗片石墨,提高資源利用率[5]。

1 采樣方法及其代表性

礦石樣品是在各礦體探槽、鉆孔樣品中選擇具有一定代表性的礦石樣品,共計443.2 kg。其中,有代表性的各種類型原生帶石墨礦石189.9 kg,礦體圍巖10.5 kg(原生帶礦石圍巖);風(fēng)化帶石墨礦石230.3 kg,礦體圍巖12.3 kg(風(fēng)化帶礦石圍巖)。分別對原生礦、風(fēng)化礦樣品進(jìn)行破碎、制樣及化學(xué)分析。原生礦固定碳平均品位10.45%,風(fēng)化礦固定碳平均品位9.88%,均低于勘探報告中礦區(qū)固定碳平均品位(原生礦12.47%,風(fēng)化礦10.45%),礦樣可直接混勻進(jìn)行試驗研究,無需配礦。最終圍巖混入率分別為原生礦5.24%、風(fēng)化礦5.07%。

2 礦石性質(zhì)研究

2.1 礦石化學(xué)成分

原生礦原礦制備樣多元素分析結(jié)果見表1,風(fēng)化礦原礦制備樣多元素分析結(jié)果見表2。

表1 原生礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

表2 風(fēng)化礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

由表1、表2可知,原生礦中固定碳含量11.66%,風(fēng)化礦中固定碳含量9.83%,脈石礦物主要為硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鉀等。

原生礦原礦粒度組成見表3,風(fēng)化礦原礦粒度組成見表4。

表3 原生礦原礦粒度組成

表4 風(fēng)化礦原礦粒度組成

2.2 礦石礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石礦物成分單一,為石墨,石英、絹云母、白云母、黑云母、長石,少量的電氣石、黝簾石、磷灰石、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等,其中石墨無目的礦物,其他為脈石礦物。偏光鏡下為石墨為片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)構(gòu)造,呈煙灰色,顯晶質(zhì)片狀或片狀集合體,少數(shù)為鱗片狀。

3 試驗種類、方法及結(jié)果

對石墨礦進(jìn)行選礦實驗室流程試驗,采用浮選方法。樣品制備后進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究及選礦工藝研究。

3.1 試驗流程

在確定了最佳粗選條件及一次再磨的基礎(chǔ)上采用常規(guī)的磨礦及選別方法對風(fēng)化及原生礦樣進(jìn)行了四次再磨六次精選、五次再磨七次精選、六次再磨八次精選、七次再磨九次精選及九次再磨十一次精選開路試驗。結(jié)果表明,九次再磨十一次精選開路試驗原生礦及風(fēng)化礦最終精礦固定碳含量分別達(dá)到95.98%、96.03%,故開路試驗確定了七次再磨九次精選為最佳流程,如圖1。在九次再磨十一次精選基礎(chǔ)上進(jìn)行閉路試驗,如圖2。按七磨九選的工藝流程進(jìn)行閉路試驗,在此過程中采取提高再磨機(jī)的磨礦濃度等措施以提高磨礦效率,減少再磨次數(shù),目的是采用七磨九選的工藝流程達(dá)到常規(guī)磨選的九磨十一選工藝流程指標(biāo),從而降低選礦成本。

圖1 七次再磨九次精選閉路試驗工藝流程

圖2 九次再磨十一次精選開路試驗工藝流程

3.2 精礦產(chǎn)品質(zhì)量分析

通過開路試驗研究確定了粗選與掃選及精選二、四、六、八加藥的七次再磨九次精選開路試驗流程。當(dāng)原生礦粗磨磨礦時間為3.5 min,即粗磨磨礦細(xì)度為-0.074、粒級含量52.5%時,粗精礦固定碳及回收率最高。精選二、四、六、八的煤油用量分別為135 g/t、130 g/t、100 g/t、60 g/t,2#油用量分別為68 g/t、60 g/t、35 g/t、20 g/t時,開路試驗精礦固定碳含量可達(dá)95.61%,回收率可達(dá)57.64%。當(dāng)風(fēng)化礦粗磨磨礦時間為3.5 min,即粗磨磨礦細(xì)度為-0.074、粒級含量58.3%時,粗精礦固定碳及回收率最高。精選二、四、六、八的煤油用量分別為135 g/t、120 g/t、90 g/t、50 g/t,2#油用量分別為68 g/t、60 g/t、35 g/t、20 g/t時,開路試驗精礦固定碳含量可達(dá)95.75%,回收率可達(dá)57.18%。

在推薦的閉路流程下,原生礦最終精礦產(chǎn)率為11.12%,品位為95.12%,回收率為92.69%,正目率10.9%,達(dá)到尾礦品位為0.93%的選別指標(biāo)(表5)。風(fēng)化礦最終精礦產(chǎn)率為9.31%,品位為95.33%,回收率可達(dá)91.26%,正目率11.97%,達(dá)到尾礦品位為0.95%的選別指標(biāo)(表6)。

表5 原生礦精礦產(chǎn)品質(zhì)量分析

表6 風(fēng)化礦精礦產(chǎn)品質(zhì)量分析

3.3 尾礦綜合利用

對尾礦進(jìn)行沉降性能驗證試驗,該尾礦pH值約為7.78,選礦尾礦不屬于危險廢物,根據(jù)《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18599-2001)及其修改單中有關(guān)規(guī)定,判定該尾礦屬于第Ⅰ類一般工業(yè)固體廢棄物。但鑒于尾礦給人類生產(chǎn)及生活帶來很大威脅與不便,建議用于制白炭黑或建材工業(yè)中。

3.4 與臨近的生產(chǎn)礦山類比

根據(jù)石墨礦礦石特征,與鄰近區(qū)已生產(chǎn)的石墨礦進(jìn)行類比研究,選礦對比結(jié)果見表7。

表7 石墨礦礦石加工技術(shù)性能對比

從表7可以看出,本石墨礦與臨近生產(chǎn)的石墨礦礦石在自然類型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、脈石礦物成分等方面基本一致,大鱗片率云山石墨礦較高,產(chǎn)品正目率達(dá)到16%以上。原礦入選品位與生產(chǎn)的石墨礦基本相同,生產(chǎn)的選廠采用9段11選方法選礦,與本石墨礦選礦方法一致,回收率略高于臨近生產(chǎn)的石墨礦。與臨近生產(chǎn)的石墨礦山實際選礦情況對比表明,礦石屬于易選礦石,浮選性能較好,能被工業(yè)利用,選礦效果較好。

4 結(jié)論

通過粗選條件試驗、開路試驗及閉路試驗,確定了較適宜的閉路選礦工藝流程,即一次粗選一次掃選,粗精礦七次再磨九次精選,中礦1、2、3、4、5、6合并后濃縮返回粗磨及粗選,中礦7、8、9、10合并后濃縮返回一次再磨及二次精選的工藝流程。原生礦最終精礦產(chǎn)率為11.12%,品位為95.12%,回收率為92.69%,正目率10.9%,達(dá)到尾礦品位為0.93%的選別指標(biāo)。風(fēng)化礦最終精礦產(chǎn)率為9.31%,品位為95.33%,回收率可達(dá)91.26%,正目率11.97%,達(dá)到尾礦品位為0.93%～0.95%的選別指標(biāo)。工業(yè)試驗綜合尾礦沉降性能良好,屬于一般工業(yè)固體廢棄物。與臨近生產(chǎn)的礦山類比,本石墨礦礦石屬于易選礦石,浮選性能較好,能被工業(yè)利用,選礦效果較好。