萤石矿选矿

非金属矿物加工工程

结课论文

《萤石矿物及其加工利用》

学校：中国矿业大学

姓名：丘成荣

班级：矿加13-4班

学号：********

摘要：本篇论文主要论述了萤石的基本性质、用途及我国萤石资源现状，萤石矿选矿工艺流程以及流程中使用的药剂，最后论述了萤石矿物分选的发展趋势。

关键词：萤石，性质，工艺流程，发展趋势

1. 萤石的结构特性和表面性质

萤石又称氟石，是一种含氟量最高的重要非金属矿物原料，具有广泛的工业用途。其主要成分是氟化钙（化学式CaF2），密度为3.18g/cm³,氟和钙的质量百分数分别为48.67%和51.33%。含杂质较多，Ca常被Y和Ce等稀土元素替代，此外还含有少量的Fe2O3，SiO2和微量的Cl，Al，Me，He等。

萤石的颜色几多，一般呈绿、紫、玫瑰、白、黄、蓝，有时呈蓝黑、紫黑及棕褐等色，无色透明者少见。当加热到300℃时，其色可以消失，但在X射线照射后，又可恢复原色。萤石在紫外线或阴极射线照射下能发强烈的荧光，当含有一些稀土元素时会发出磷光。引起萤石颜色多变的原因是多方面的，A.N.苏杰尔金认为，是与含微量稀有元素和少量的铁、锰氧化物杂质或碳氢化合物的分散包裹体有关，如铕（Eu）的存在使萤石呈蓝色，钐（Sm）呈淡绿色，混入钇（Y）呈黄色，含沥青杂质的萤石呈乌灰色等。也有人认为，萤石的颜色与温度有关，紫色者形成温度高，淡蓝色者形成温度次之，两者与钨（W）、锡（Sn）、钼（Mo）矿床有关，绿色者形成温度较低，与硫化物矿床有关等等。

在自然界中能与氟组成化合物的元素约有15种，形成含氟矿物约25种，除萤石外，常见的有冰晶石（Na3AlF6）、氟磷灰石[Ca5(PO4)3(F，OH9)]、黄玉[Al2(SiO4)(F，OH)]、氟硅钾石（K2SiF6）等等。

萤石的晶体结构一般为等轴晶系，多为立方体或八面体，十二面体较为罕见，宏观形式主要为粒状或块状的集合体，有时呈土状。萤石具玻璃光泽，性脆，断口呈贝壳状，沿八面体解理完全，硬度4，条痕为白色，熔点较高，为1360℃，在水中的溶解度很小，可以溶解于硫酸、磷酸，不溶于冷的盐酸、硼酸和次氯酸，可以与氢氧化钠、氢氧化钾等强碱发生微弱的化学反应。萤石的折射率低，n=1..433—1.435，弱色散性，有透过紫外线和红外线的特殊能力。

关于萤石的表面特性，戚冬伟对萤石的表面电性、表面润湿性及吸附特性作了研究。研究表明，较低的PH值时，萤石的表面带正电，随着溶液PH值的增大纯萤石的Zeta电位不断降低，PH值为5~10时，Zeta点位的数值有所增大，当PH值大于10时，随着PH值的增大，Zeta点位的数值减小。萤石等电点电位的PH=3.1。PH<3.1时，萤石的表面带正电荷，PH>3.1时，萤石的表面带负电荷。萤石的接触角为40°左右，油酸钠作用后的接触角为80°左右，说明油酸钠作用后萤石的疏水性大大增加，表明萤石表面吸附了油酸根阴离子。油酸捕收剂可以使萤石和石英的表面润湿性形成巨大的差别，从而使二者实现很好的分选。萤石加入油酸钠溶液中搅拌后，其Zeta电位较纯矿物有所降低，并呈现出较为稳定的值。

2.萤石的用途

萤石具有广泛的用途：（1）乳白色的优质萤石，常常用于雕刻宝石弧形界面的辅助材料，光泽好的块状萤石可以用来制作高档工艺饰品；（2）冶金工业中可以用来作为助熔剂，如在炼钢或其它金属时，加入萤石之后，形成的炉渣易于流动，同时能够排出有害杂质硫等，从而提高纯度；（3）萤石是一种重要的化工原料，氟化氢是经过硫酸处理过的萤石产物，它是合成冰晶石的重要原料，同时还可用于生产多种有机、无机氟化物。防腐剂和杀虫剂的有效成分就是有机氟化物，单质氟通常是利用氟化氢而制备的；（4）萤石同样用于建筑材料工业，水泥工业中的矿化剂主要为萤石，萤石还可以作为釉料配料、助熔剂而用于陶瓷工业中。萤石还可以作为良好的熔剂用于玻璃工业，从而降低玻璃的熔化温度，加速熔化某些添加剂，还可以作为乳浊剂用于乳光玻璃的生产；（5）萤石在光学工业中也有广泛的应用，萤石作为光性均质体，且具有很小的折射率，对红外线、紫外线的透过性能很好，常常用于无球面像差的光学物镜的制备，还可用作光谱仪棱镜、辐射紫外线和红外线窗口的材料。3. 我国萤石资源的特点

我国是世界上萤石矿产资源和萤石生产的主要国家。我国萤石资源呈现如下特点：（1）资源潜力巨大，但多数矿床（点）的地质工作和开发利用程度低。（2）资源丰富，已探明的萤石储量主要集中在浙江、福建、江西、内蒙古、湖南、广东等省（区），其它大部分省（区）也有分布。（3）单一型萤石矿床（点）多，但储量小；伴（共）生型矿床（点）数少而储量大。（4）贫矿多，富矿少。（5）难选矿多，易选矿少。

4. 萤石矿选矿工艺流程

萤石矿浮选通常采用一粗、一扫、多次精选的工艺流程。下面为两种工艺流程图：

图1 萤石矿浮选工艺流程1

图2 萤石矿浮选工艺流程2

通过比较，我们会发现图1与图2流程的不同之处在于：图1流程中精选的中矿顺序返回前一作业，即从第二级到最后一级的精选尾矿都回到各自上一级精选入料中，第一级精选尾矿回到了粗选入料中。这种工艺流程减少了产品种类，提高了精矿的回收率和产率。但这种流程导致精矿中SiO2含量较高，且易导致生产过程不稳定，引起精矿指标波动；而图2流程中精选部分为开路流程，能够将杂质高的中矿及时排出精选作业系统，不在系统中循环，减少杂质混入精矿的机会，保证各次精选质量。但开路流程产生大量的中矿，丢弃中矿使得精矿的回收率较低。采取合理的中矿返回，能改善分选指标，取得较好的分选效果和经济效益。

萤石的浮选药剂中，油酸作为萤石的捕收剂，水玻璃作为石英的抑制剂，分别采用碳酸钠和硫酸调整PH值。水玻璃、碳酸钠和硫酸配成浓度为5%的溶液使用，油酸原液加入。水玻璃用量要控制得当，少量对萤石有活化作用，但对石英抑制作用不够，过量会抑制萤石。有时为了增强水玻璃对石英的抑制作用，可以添加某些多价金属离子（如Fe3＋、Al3＋）及明矾、硫酸铝等，不仅对石英而且对方解石也有抑制作用。

关于油酸的捕收作用，第1节最后一段中已有描述，这里不再重复。水玻璃的抑制作用主要由水化性很强的HSiO3¯离子和硅酸分子及胶粒吸附在矿物表面，使矿物表面呈亲水性。硅酸胶粒在矿物表面上的吸附一般认为是物理吸附。在弱碱性介质中，萤石表面荷正电，由于电性作用，HSiO3¯会在萤石表面吸附，使萤石受到抑制，因此单独用水玻璃或碳酸钠＋水玻璃作为抑制剂时，萤石回收率很低。而在弱酸性介质中，水玻璃主要以H2SiO3胶粒形式存在，溶液中起抑制作用的主要是H2SiO3胶粒，H2SiO3胶粒会优先吸附在石英矿物表面，产生特性吸附，因而酸性条件下，水玻璃对SiO2有很强的选择性抑制作用。另外，某些研究指出，萤石浮选中，硫酸的加入会在一定程度上改善萤石的可浮性，酸化后的水玻璃对萤石的浮选有一定的活化作用。因此，用硫酸＋水玻璃作抑制剂可以使萤石－石英达到较好的浮选分离条件，获得较满意的精选指标。

含硫化矿的萤石，一般用黄药捕收剂将硫化矿浮出，然后再加脂肪酸类捕收剂浮选萤石，还可在萤石的浮选作业中，加入少量硫化矿物抑制剂来抑制残留的硫化矿物，以保证萤石精矿的质量。

5. 萤石矿物分选的发展趋势

目前我国萤石矿产品主要有4大系列品种，即萤石块矿、萤石精矿、萤石粉矿和光学、雕刻萤石。萤石的主要消费领域是钢铁工业、炼铝工业、化学工业、水泥和玻璃工业。其中冶金、建材行业仍是主要的萤石消费者，化学工业的消费比例正在不断提高。随着建材、氟化工等工业的发展，萤石粉矿和精矿的需求量增加，萤石生产改变了单一的冶金块矿的局面，萤石精矿和粉矿的比例不断上升。从20世纪90年代至今，各矿山企业为了迎合市场的需求和提高经济效益，纷纷建立浮选厂，以提高萤石粉矿和精矿的产量。

低品位萤石资源未被有效利用，单一矿床中低品位萤石的储量占有很大的比例，伴（共）生矿床的储量也非常可观，加上在以往开采中丢弃的废石和浪费的低品位资源，低品位资源量非常大。但由于资源保护的观念不强，片面追求经济效益，加上对低品位矿石缺乏有效的选矿技术，导致低品位萤石资源没有得到有效利用。据有关专家估算，仅浙江省的主要萤石矿山被视为废石丢弃的有价值的矿石书千万吨以上，相当于扔掉200万吨规模的大型萤石矿5~6个，损失难以估计。因此研究萤石矿产的选矿技术，大幅度提高低品位萤石选矿技术经济指标已经成为当前我国保护和合理利用萤石矿产资源的一个重要课题。

参考文献

1，戚冬伟，萤石矿物表面特征及其浮选特性研究，2011，中国矿业大学

2，陈文胜，低品位伴生萤石矿柱式分选试验研究，2008，中国矿业大学

3，吕晓澜，陆浩，萤石矿产资源开发利用状况及建议，2000，浙江地质