石墨选矿与加工

石墨选矿与加工

(一) 石墨选矿加工方法

1.晶质石墨的选矿加工方法

晶质石墨天然可浮性较好，在中国基本上都是采用浮选方法进行选矿。由于石墨鳞片的大小是其最重要的质量指标之一，因此在选别方法上采用多段磨矿、多次选别的工艺以便尽早选出大鳞片石墨。浮选常用捕收剂为煤油、柴油等，起泡剂为二号油、四号油等，调整剂为石灰、碳酸钠，抑制剂为水玻璃。

2.隐晶质石墨选矿加工方法

隐晶质石墨晶体极小，故也叫微晶石墨，石墨颗粒常常嵌布在粘土中，分离很困难。由于原矿品位高(一般含碳60%～80%)，因此许多石墨矿山将采出的矿石直接进行粉碎加工，出售石墨粉产品。湖南鲁塘石墨矿曾于50年代建立浮选厂浮选微晶石墨，但因成本太高而停产。目前一些单位仍在进行微晶石墨浮选新工艺(如油团聚浮选等)的研究。

3.石墨产品的提纯加工

现代工业对石墨产品要求向两方面发展：一是要求晶体大鳞片达到高纯，二是要求石墨产品颗粒达到超微细(如小于1μm或0.5μm)。中国已在南墅、北墅、柳毛、兴和等石墨选厂建立了石墨提纯和微细粉加工生产线，提纯方法主要是化学提纯。石墨化学提纯最成熟的工艺是利用苛性碱与石墨在700℃下熔融后，经洗涤到中性，再加盐酸处理、洗涤，使石墨含碳量达到98%～99%。也有厂家采用氢氟酸处理生产高纯石墨。

(二) 工艺流程

1.晶质石墨选矿流程

由于石墨矿石的硬度一般为中硬或中硬偏软，品位一般在2%～10%之间，破碎流程比较简单，常采用三段开路、两段开路或一段破碎流程。以加工风化矿为主的中小矿山，则不经破碎而直接送入球磨。浮选工艺流程一般为多段磨矿、多段选别、中矿顺序(或集中)返回的闭路流程。多段流程有三种形式，即精矿再磨、中矿再磨和尾矿再磨。晶质石墨多采用精矿再磨流程，正常情况下选矿作业回收率可达80%左右。有些矿山也曾尝试中矿再磨流程，但效果不明显。个别小厂也有采用开路或半开路浮选流程，因丢弃尾矿点过多。选矿回收率很低，一般只有40%～50%。

2.隐晶质石墨选矿加工流程

虽然隐晶质石墨矿石品位较高，但难以分选。在中国，通常都是将开采出来的石墨矿石经过简单的手选后，直接粉碎成产品出售。一般流程为：原矿→粗碎→中碎→烘干→磨矿→分级→包装。

(三) 常用技术设备

晶质、非晶质石墨矿石粗碎多采用颚式破碎机，中、细碎多采用圆锥破碎机或锤式破碎机，磨矿采用球磨机、研磨机或振动磨。浮选常采用A型或JJF型、CHF型、XJK型浮选机。产品脱水常采用各种离心脱水机或折带式过滤机。

产品分级多采用高方筛，少数采用平面摇动筛、旋回筛，其中高方筛本是粮食工业定型设备，在矿物加工中是石墨产品分级所特有的筛分设备。

石墨超细粉碎采用雷蒙磨、高速冲击式粉碎机和气流粉碎机。

(四) 石墨选矿实践

1.山东南墅石墨矿

该矿生产鳞片石墨。原矿露天开采，用汽车送入选矿厂。选矿工艺流程见图4.13.7。

主要设备有：颚式破碎机(600mm×900mm)用于粗碎，锤式破碎机(φ800mm×800mm 2台)用于中细碎，格子型球磨机(φ1500mm×3000mm 3台)用于原矿粗磨并与耙式分级机(6000mm×1200mm)组成闭路，溢流型球磨机(φ1200mm×3000mm 2台，φ900mm×300mm 1台)和卧式离心碾磨机(φ1500mm×3000mm 1台)用于粗精矿再磨，CHF-14浮选机(4台)用于粗选，XJK-2.8浮选机(34台)用于精选和扫选，刮刀卸料离心脱水机(WG-1200-2型8台)用于精矿脱水，刮板烘干机和沸腾干燥机用于干燥，高方筛(FSP-4型2台)用于产品筛分分级。

图4.13.7南墅石墨矿选矿工艺流程

选矿厂原矿处理量约34～35万t/a，原矿粒度为450mm，入磨粒度为15mm，入选粒度小于0.15mm占60%～65%。原矿品位4.39%～4.45%，精矿品位88%～89%，回收率约80%，尾矿品位0.6%～0.8%。

该矿还采用化学法(酸碱处理法)提纯石墨，工艺流程如图4.13.8。主要设备有熔融炉(φ500mm×600mm)、洗涤槽(9800mm×1350mm×3900mm)、脱水机(WG-800型)和烘干机(φ800mm×700mm)等。经化学提纯后，石墨品位达到98%～99%，回收率达88%。

图4.13.8南墅石墨提纯工艺流程图

经过选矿和化学提纯的高碳或高纯石墨，再经过雷蒙磨、高速磨和气流磨进行微细粉碎，生产出含碳99%，粒度小于10μm的石墨润滑剂。再经进一步加工，生产出彩色显像管石墨乳。所用湿式粉碎分级设备包括双筒振动磨(CB-300)、粗粒分级机(P-3000C、微粉分级机(PH-1500)、离心捕集机(AS-16V)等；干式粉碎分级设备包括双室超微粉碎机(M202NC)、分级机(MS-3)、袋式捕集机(SP-49-8)等。彩色显像管石墨乳产品包括黑底石墨乳、销钉石墨乳、管颈石墨乳、外涂石墨乳等5个品种。

2.内蒙古兴和县兴和石墨矿

该矿生产鳞片石墨。建有两座选矿厂，选矿工艺流程，见图4.13.9。一选厂粗磨用φ1200mm×2400mm球磨机，一次再磨用φ750mm×1800mm球磨机，二、三、四再磨用φ600mm×1800mm球磨机，粗选和扫选2m3 JJF浮选机，一、二、三次精选用XJK-0.52浮选机，四、五、六、七次浮选用XJK-0.23浮选机。磨矿分级用FLG-1000型螺旋分级机，脱水用WG-800型离心脱水。

两座选厂年处理原矿约30万t，石墨产量约7000t。原矿粒度为350mm，入磨粒度为10mm，入选粒度小于0.15mm占38%。原矿品位为3.82%～4.07%，精矿品位约88%，尾矿品位1.34%～1.68%，选矿回收率约68%。浮选精矿经化学提纯品位可达94%～99.5%。

图4.13.9兴和石墨矿选矿工艺流程

3.黑龙江鸡西市柳毛石墨矿

该矿生产鳞片石墨。建有三座石墨浮选厂，总生产能力3万t精矿/a。原矿经600mm×900mm颚式破碎机破碎后，采用φ1650单缸液压中型和φ1650单缸液压短头型圆锥式破碎机进行中、细碎。粗磨采用φ2100mm×3000mm格子型球磨机并与FLG1200分级机形成闭路。经浮选后的石墨粗精矿再经5次再磨、6次精选，中矿集中返回粗磨回路，精矿经折带式真空过滤机过滤、φ2.2m×23m间热式圆筒烘干机烘干、高方筛分级后得到最终产品。再磨分别采用φ1000mm×3500mm、φ900mm×2200mm、φ900mm×3000mm球磨机，浮选采用JJF型和XJK 型浮选机。原矿最大粒度550mm，入磨粒度20mm，入选粒度100目占70%，原矿品位14%～16%，精矿品位93%～95%，尾矿品位3%～4%，选矿回收率约75%。

4.湖南郴州市鲁塘石墨矿

该矿生产隐晶质石墨。隐晶质石墨矿石主要矿物为石墨，含少量粘土等其他矿物。原矿品位65%～68%，粒度为6～250mm，呈细粒嵌布。加工流程较简单，主要由手选、粗碎、筛分、中碎、烘干、磨矿、分级等工序组成。粗碎用带齿辊的对辊破碎机(φ600mm×700mm)，中碎采用锤式破碎机(φ800mm×600mm)，烘干采用回转式干燥机(φ1500mm×12000mm)，粉磨采用雷蒙磨(R3216)。该矿选厂原矿处理能力约6万t/d，入磨粒度小于40mm。手选精矿品位70%～88%，手选尾矿品位小于60%，选矿比1.1，选矿回收率为90%。

(五) 主要深加工产(制)品品种、用途