從低品位螢石重晶石共生礦中優(yōu)先浮選螢石試驗(yàn)研究①

劉興華

（長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012）

螢石是一種非常重要的稀缺性戰(zhàn)略資源，有“第二稀土”的美譽(yù)，被廣泛應(yīng)用于新能源、新材料、光學(xué)、冶金、化工、建材等新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)領(lǐng)域［1-3］。 低品位細(xì)粒螢石重晶石共生礦是回收螢石礦物的主要礦石類型，螢石與重晶石礦物表面的活性位點(diǎn)Ca2＋和Ba2＋同屬堿土金屬離子，天然可浮性相近，致使螢石與重晶石浮選分離比較困難［4］。 目前浮選低品位細(xì)粒螢石重晶石共生礦的主要工藝有優(yōu)先浮選和混合浮選，兩種方法各有利弊［5］，但對(duì)螢石精礦品質(zhì)要求較高時(shí)，抑制重晶石、優(yōu)先浮選螢石［6］工藝是一種不錯(cuò)的選擇。本文采用該工藝對(duì)某低品位螢石重晶石共生礦開(kāi)展了優(yōu)先浮選回收螢石的試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣為硅酸鹽型低品位螢石重晶石共生礦，其主要化學(xué)成分分析結(jié)果和主要礦物含量分別見(jiàn)表1和表2。 該礦主要組分CaF2、BaO 和SiO2含量分別為21.22%、27.30%和28.73%。 除螢石、重晶石外，該礦中金屬礦物為赤鐵礦、褐鐵礦和黃鐵礦等；非金屬礦物主要為石英，含少量絹云母、白云母，其他微量礦物包括綠泥石、金紅石、稀土礦物和鋯石等。 螢石礦物含量為21.2%、重晶石礦物含量為41.7%。

表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

表2 原礦中主要礦物含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

螢石主要為不規(guī)則團(tuán)塊狀或細(xì)脈狀，內(nèi)部常包含數(shù)量不一的微細(xì)粒重晶石或石英等雜質(zhì)礦物；其次為自形、半自形等軸粒狀或不規(guī)則粒狀，主要呈浸染狀與重晶石或石英緊密交生。 兩種產(chǎn)出形式的螢石在數(shù)量上以第一種為主，二者的礦物含量比大致為65 ∶35。

重晶石主要為柱狀、粒狀或板片狀，與螢石、石英緊密交生，部分呈微細(xì)粒交代殘余以浸染狀形式嵌布在螢石或石英集合體中，粒度較粗的集合體內(nèi)部常包裹大量粒度極為細(xì)小的石英顆粒。

礦石中螢石和重晶石均呈粗細(xì)不均勻嵌布的特點(diǎn)。 單從嵌布粒度考慮，為使97%左右的螢石和重晶石呈單體狀態(tài)產(chǎn)出，處理區(qū)內(nèi)礦石時(shí)選擇磨礦細(xì)度－0.075 mm 粒級(jí)含量85%。 但由于螢石和重晶石中常包裹細(xì)粒石英等礦物，要獲得高純度的螢石產(chǎn)品預(yù)計(jì)需要更細(xì)的磨礦細(xì)度，特別是重晶石中包裹較多的微細(xì)石英，預(yù)計(jì)獲得高純度產(chǎn)品的難度較大。

2 浮選試驗(yàn)

采用浮選方法，確定的原礦磨礦細(xì)度、浮選藥劑種類和原則工藝流程如圖1 所示。 在磨礦細(xì)度為－0.075 mm粒級(jí)占90.78%條件下可獲得CaF2品位97%以上的高品質(zhì)螢石精礦，這與工藝礦物學(xué)的研究結(jié)果基本相符。每次試驗(yàn)所用礦樣1.0 kg，粗選浮選濃度為30%，浮選溫度為30 ℃。 試驗(yàn)中用到的浮選藥劑主要有：Na2CO3（分析純）、Al2（SO4）3（分析純）、CYD-1（自主研發(fā)的無(wú)機(jī)抑制劑）、CYD-2（自主研發(fā)的有機(jī)抑制劑）、CY-10（自主研發(fā)的工業(yè)品捕收劑）等。 試驗(yàn)設(shè)備主要為3.0 L、1.5 L、1.0 L、0.75 L、0.5 L 等各型號(hào)的實(shí)驗(yàn)室型單槽浮選機(jī)。

圖1 螢石浮選原則流程

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 粗選藥劑用量試驗(yàn)

螢石與重晶石天然可浮性相近，螢石零電點(diǎn)為6.2，重晶石零電點(diǎn)為3.2［5］。 依據(jù)二者零電點(diǎn)的差異，粗選采用復(fù)合無(wú)機(jī)抑制劑CYD-1，在對(duì)重晶石礦物實(shí)施抑制的同時(shí)，將浮選礦漿pH 值調(diào)整至更適合螢石回收的弱酸性環(huán)境，進(jìn)一步擴(kuò)大螢石與重晶石之間的可浮性差異，更利于實(shí)現(xiàn)二者的浮選分離。 在捕收劑CY-10 用量300 g／t 條件下進(jìn)行無(wú)機(jī)抑制劑CYD-1 用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2（a）。 隨著無(wú)機(jī)抑制劑CYD-1 用量增加，螢石精礦品位先升高、后保持穩(wěn)定、再降低，CaF2回收率一直逐漸減少。 綜合考慮，選擇CYD-1 用量800 g／t。

圖2 粗選浮選藥劑用量試驗(yàn)結(jié)果

CYD-1 用量800 g／t 條件下，進(jìn)行了捕收劑CY-10用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2（b）。 隨著CY-10 用量增加，螢石精礦品位先降低、后保持穩(wěn)定、再繼續(xù)降低，CaF2回收率先快速增加、后緩慢增加。 考慮到粗選作業(yè)的目的是盡可能保證足夠的回收率，選擇捕收劑CY-10 用量300 g／t，此時(shí)獲得的螢石粗選精礦產(chǎn)率66.32%、CaF2品位31.14%、回收率94.60%。

3.2 精選1 藥劑用量試驗(yàn)

無(wú)機(jī)抑制劑CYD-1 用量300 g／t 條件下，進(jìn)行了精選1 調(diào)整劑Na2CO3用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3（a）。 添加少量Na2CO3有助于提高螢石精礦品位和回收率，但Na2CO3用量過(guò)大則會(huì)顯著降低螢石精礦品位。 因此選擇Na2CO3用量50 g／t。

圖3 精選1 藥劑用量試驗(yàn)結(jié)果

Na2CO3用量50 g／t 條件下進(jìn)行了精選1 抑制劑CYD-1 用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3（b）。 隨著CYD-1 用量增加，螢石精礦品位逐漸升高，CaF2回收率先保持穩(wěn)定、后快速減少，綜合考慮品位和回收率指標(biāo)，選擇抑制劑CYD-1 用量300 g／t，此時(shí)獲得的螢石精礦產(chǎn)率為57.19%、CaF2品位為35.56%、回收率為93.49%。

3.3 精選2 和精選3 藥劑用量試驗(yàn)

精選2 和精選3 采用的浮選藥劑種類與精選1一致，各藥劑用量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。 從表3 可知，當(dāng)精選2 和精選3 作業(yè)藥劑用量減少過(guò)快時(shí)會(huì)導(dǎo)致螢石精礦品位下降較大，因此選擇精選2 調(diào)整劑Na2CO3用量40 g／t、抑制劑CYD-1 用量200 g／t，精選3 調(diào)整劑Na2CO3用量30 g／t、抑制劑CYD-1 用量100 g／t，此時(shí)可獲得產(chǎn)率46.00%、CaF2品位43.42%、回收率90.86%的螢石精礦。

表3 精選2 和精選3 藥劑用量試驗(yàn)結(jié)果

3.4 精選4 藥劑用量試驗(yàn)

無(wú)機(jī)抑制劑CYD-1 用量200 g／t、有機(jī)抑制劑CYD-2用量200 g／t 條件下，進(jìn)行了精選4 抑制劑Al2（SO4）3用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖4（a）。 隨著Al2（SO4）3用量增加，螢石精礦品位逐漸升高，CaF2回收率先增加后減少。 綜合考慮，選擇Al2（SO4）3用量100 g／t。

圖4 精選4 藥劑用量試驗(yàn)結(jié)果

抑制劑Al2（SO4）3用量100 g／t、有機(jī)抑制劑CYD-2用量200 g／t 條件下，進(jìn)行了抑制劑CYD-1 用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖4（b）。 隨著CYD-1 用量增加，螢石精礦品位先快速升高、后緩慢降低，CaF2回收率先緩慢減少、后快速減少，綜合考慮浮選精礦指標(biāo)，選擇CYD-1 用量200 g／t。

抑制劑Al2（SO4）3用量100 g／t、無(wú)機(jī)抑制劑CYD-1用量200 g／t 條件下，進(jìn)行了抑制劑CYD-2 用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖4（c）。 不添加CYD-2 時(shí)，螢石精礦品位和回收率均較低，添加CYD-2 后，螢石精礦品位和回收率均快速提升，CYD-2 用量100～400 g／t 范圍內(nèi)，螢石精礦品位和回收率變化幅度很小。 綜合考慮浮選指標(biāo)，選擇CYD-2 用量300 g／t，此時(shí)精選4 可獲得產(chǎn)率23.61%、CaF2品位81.17%、回收率88.13%的螢石精礦，與精選3相比，CaF2品位提高了37.75 個(gè)百分點(diǎn)，回收率僅減少了2.73 個(gè)百分點(diǎn)。 由此可見(jiàn)，通過(guò)利用Al2（SO4）3和CYD-1 與CYD-2 之間的協(xié)同作用，強(qiáng)化了對(duì)重晶石的抑制作用，顯著提高了浮選過(guò)程中捕收劑對(duì)螢石的選擇性。

3.5 閉路流程試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)原礦進(jìn)行了浮選閉路流程試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，結(jié)果見(jiàn)表4。 原礦經(jīng)過(guò)一粗七精、精選5～7 中礦順序返回的螢石優(yōu)先浮選閉路流程試驗(yàn)，獲得了產(chǎn)率15.60%、CaF2品位97.36%、回收率70.43%的高品質(zhì)螢石精礦，螢石精礦中BaSO4含量?jī)H0.77%，實(shí)現(xiàn)了螢石與重晶石的高效分離。

圖5 螢石浮選閉路試驗(yàn)流程

表4 浮選閉路流程試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 論

1） 試驗(yàn)礦樣為硅酸鹽型低品位螢石重晶石共生礦，CaF2品位為21.22%，BaO 含量為27.30%； 從礦物組成及含量來(lái)看，螢石礦物含量為21.2%，重晶石礦物含量達(dá)到41.7%，脈石礦物主要為石英。 螢石與重晶石嵌連關(guān)系緊密，二者均呈粗細(xì)不均勻嵌布的特點(diǎn)，單從嵌布粒度考慮，欲使97%左右的螢石和重晶石呈單體狀態(tài)產(chǎn)出，選擇磨礦細(xì)度－0.075 mm 粒級(jí)約占85%，但由于螢石和重晶石中常包裹細(xì)粒石英等礦物，要獲得高純度的螢石產(chǎn)品預(yù)計(jì)需要更細(xì)的磨礦細(xì)度。

2） 原礦采用一粗七精、精選5 ～7 中礦順序返回的螢石優(yōu)先浮選閉路流程，獲得了產(chǎn)率15.60%、CaF2品位97.36%、回收率70.43%的高品質(zhì)螢石精礦，精礦中BaSO4含量?jī)H0.77%，實(shí)現(xiàn)了螢石與重晶石的高效分離。

3） 在優(yōu)先浮選螢石過(guò)程中，利用Al2（SO4）3和CYD-1 與CYD-2 之間的協(xié)同作用，強(qiáng)化了對(duì)重晶石的抑制作用，顯著提高了捕收劑對(duì)螢石的選擇性，有效保證了高品質(zhì)螢石精礦指標(biāo)。