低温浮选萤石的工艺研究

摘 要：本文采用一种新型捕收剂 ＸＬ－２实现了在低温条件下的萤 石 浮 选。ＸＬ－２具 有 良 好 的 萤 石 选 别效果和较强的抗低温性能，采用两段磨矿，一次粗选，一次扫选，七 次 精 选，中 矿 １ 返 回 扫 选，其 余 中 矿 顺 序返回的闭路流程，获得了 ＣａＦ２ 品位９７．８２％、回收率８７．２６％的精矿产品。 关键词：萤石；低温浮选；工艺研究 中 图 分 类 号 ：ＴＤ９７１＋ ．５ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１００４－４０５１（２０１３）１０－０１１３－０４
等脉石矿物，包 裹 体 粒 度 多 在 ０．０４ｍｍ 以 下，平 均 ０．０１ｍｍ。石 英 主 要 为 他 形 粒 状，脉 状 分 布，与 萤 石 、赤 铁 矿 和 绢 云 母 关 系 紧 密 。 赤 铁 矿 、褐 铁 矿 主 要
为他形粒状，多呈浸染状，粒度极细，平均 ０．０１ｍｍ， 但与萤石嵌布关系不密切。原矿主要矿物组成见表 １，化 学 多 元 素 分 析 结 果 见 表 ２。
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中国矿业
第 ２２ 卷
２ 浮 选 工 艺 研 究 ２．１ 药 剂 作 用 机 理 分 析 ［３］
本试验以碳酸 钠 为 介 质 调 整 剂，水 玻 璃 和 单 宁 酸为脉石抑制剂，新型 捕 收 剂 ＸＬ－２ 为 萤 石 捕 收 剂， 在 环 境 温 度 １０℃ ～１５℃ 进 行 萤 石 浮 选 工 艺 研 究 。
பைடு நூலகம்图 １ 磨 矿 细 度 试 验 结 果
图 ２ 碳 酸 钠 用 量 试 验 结 果
图 ３ 水 玻 璃 用 量 试 验 结 果
图 ３ 表 明 ，随 着 水 玻 璃 用 量 的 增 加 ，精 矿 品 位 逐 渐升高，回收率也 有 所 提 高，但 变 化 幅 度 较 小，考 虑 水玻璃用量过大会降低尾矿沉降速度及影响后续产 品过滤，故 确 定 水 玻 璃 用 量 为 １．０ｋｇ／ｔ。 在 此 基 础 上又考查了单宁酸 用 量 对 方 解 石 的 抑 制 效 果，最 终
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｆｌｕｏｒｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｌ Ｚｉ－ｈｕ１，２，ＷＥＩ Ｍｉｎ１，２，ＷＵ Ｄｏｎｇ－ｙｉｎ１，２，ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ－ｍｉａｏ１，２，ＺＨＡＯ Ｄｅｎｇ－ｋｕｉ １，２ （１．Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ
单 宁 酸 （分 子 中 同 时 带 有 羧 基 和 酚 羟 基 ）在 浮 选 中常用于抑 制 方 解 石、白 云 石 等 含 钙、镁 的 脉 石 矿 物。单宁酸对方解石的抑制主要是依靠分子一端的 羧基与矿物表面发 生 作 用，分 子 另 一 端 的 酚 羟 基 通 过氢键结合水分子 在 矿 物 表 面 形 成 水 化 膜，从 而 引 起矿物的亲水化而受到抑制。
磨矿细度对萤石浮选指标的影响很大。因为磨 矿粒度过粗，磨矿产 品 中 尚 有 萤 石 和 石 英 及 其 他 脉 石矿物的连生体，粗 精 矿 杂 质 含 量 高；磨 得 过 细，虽 已 单 体 解 离 ，但 往 往 萤 石 已 过 粉 碎 ，浮 选 时 精 矿 回 收 率 低 ，只 有 确 定 最 佳 条 件 下 的 磨 矿 细 度 ，才 能 得 到 最 好的选别指标。为 确 定 最 佳 的 磨 矿 细 度，固 定 碳 酸 钠用 量 １０００ｇ／ｔ，单 宁 酸 用 量 ２００ｇ／ｔ，水 玻 璃 用 量 １０００ｇ／ｔ，ＸＬ－２用 量 １０００ｇ／ｔ进 行 磨 矿 细 度 条 件 试 验 ，试 验 结 果 见 图 １。
第 ２２ 卷 第 １０ 期 ２０１３ 年 １０ 月
中 国 矿 业
ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ
Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ． ２０１３
低温浮选萤石的工艺研究
吕 子 虎１，２， 卫 敏１，２， 吴 东 印１，２， 刘 长 淼１，２， 赵 登 魁１，２
（１．中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南 郑州 ４５０００６； ２．国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，河南 郑州 ４５０００６）
从图１可以看出，当－０．０７４ｍｍ 含量在５５％～ ７５％时，精矿品 位 及 回 收 率 差 别 不 大，但 优 于 ８５％ 的磨矿细度。综合 考 虑 精 矿 品 位、回 收 率 及 磨 矿 成 本选择磨矿细度－０．０７４ｍｍ 含量为６５％。 ２．２．２ 粗 选 碳 酸 钠 用 量 试 验
确定磨 矿 细 度 为 －０．０７４ｍｍ 占 ６５％，其 他 试 验 条 件 与 磨 矿 细 度 试 验 时 相 同 ，变 化 碳 酸 钠 用 量 ，碳 酸 钠 用 量 与 萤 石 精 矿 品 位 和 回 收 率 的 关 系 见 图 ２。
Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００６，Ｃｈｉｎａ）
确 定 用 量 为 ０．２ｋｇ／ｔ时 效 果 最 好 。 ２．２．４ 粗 选 捕 收 剂 用 量 试 验
在环境温度１０℃～１５℃，采 用 油 酸 及 氧 化 石 蜡 皂 进 行 萤 石 浮 选 时 ，由 于 两 种 药 剂 的 溶 解 度 低 ，分 散 性差，浮 选 指 标 不 理 想。 而 新 型 捕 收 剂 ＸＬ－２ 虽 然
消 耗 。 此 外 ，碳 酸 钠 与 水 玻 璃 配 合 使 用 ，水 解 产 生 的 ＨＣＯ３－ 、ＣＯ２３－ 与 ＨＳｉＯ３－ 、ＳｉＯ２３－ 之 间 产 生 竞 争 吸 附，ＨＣＯ３－ 、ＣＯ２３－ 优 先 吸 附 在 萤 石 表 面，防 止 ＨＳｉＯ３－ 、ＳｉＯ２３－ 对 萤 石 的 抑 制 作 用，而 ＨＳｉＯ３－ 、 ＳｉＯ２３－ 优先吸 附 在 石 英 表 面 则 对 石 英 起 抑 制 作 用 ， 更有利于萤石与石英的浮选分离。 ２．２ 试 验 及 结 果 分 析 ２．２．１ 磨 矿 细 度 试 验
碳酸钠在 矿 浆 中 具 有 两 种 不 同 酸 度 的 弱 酸 根 （ＨＣＯ３－ 和 ＣＯ２３－ ），调 节 的 ｐＨ 值 较 稳 定，其 碱 性 矿 浆有利于脂肪酸类捕收剂解离出更多的脂肪酸阴离 子；同 时 碳 酸 钠 电 离 的 ＣＯ２３－ 离 子 可 消 除 矿 浆 中 Ｃａ２＋ 、Ｍｇ２＋ 离子的 有 害 影 响，可 降 低 捕 收 剂 的 无 益
矿石的主要 矿 物 为 石 英、萤 石，其 次 为 绢 云 母、
收 稿 日 期 ：２０１３－０１－２０ 基 金 项 目 ： 国 土 资 源 部 公 益 性 行 业 科 研 专 项 资 助 （编 号 ：２０１２１１０６９） 作 者 简 介 ： 吕 子 虎 （１９８０－ ）男 ，河 南 信 阳 人 ，硕 士 ，工 程 师 ，从 事 矿 物 加工与综合利用研究工作。
钾 长 石 ，并 含 有 少 量 的 赤 铁 矿 、褐 铁 矿 、方 解 石 、黄 铁 矿等。有用矿物萤 石 大 部 分 呈 块 状 分 布，颗 粒 粒 度
一般都在 ０．５ｍｍ 以 上；部 分 萤 石 与 石 英、绢 云 母、 黄 铁 矿 等 矿 物 紧 密 共 生 ，或 包 裹 微 细 粒 石 英 、绢 云 母
萤石已成为现 代 工 业 的 重 要 矿 物 原 料，广 泛 用 于 冶 金 、化 工 和 建 材 等 行 业 ，许 多 发 达 国 家 将 它 作 为 一种重要 的 战 略 物 资 进 行 储 备［１－２］。２０１０ 年 １ 月， 国务院办公厅下发了对萤石战略资源保护的产业政 策 。 然 而 ，氟 化 工 等 产 业 的 快 速 发 展 ，拉 升 了 对 萤 石 精粉的需求量，国际 市 场 萤 石 精 粉 已 面 临 着 严 重 短 缺，国内萤 石 精 粉 市 场 价 格 从 ２０１０ 年 ９００ 元／ｔ一 路攀升 到 ２０１２ 年 ４ 月 ２３００ 元／ｔ，因 此 加 工 优 质 萤 石精粉 对 企 业 有 显 著 的 经 济 效 益。某 萤 石 矿 含 ＣａＦ２３５．７０％，为合理开 发 利 用 该 资 源，将 矿 产 资 源 优 势 转 化 为 经 济 优 势 ，给 工 艺 设 计 提 供 依 据 ，对 其 进 行了低温条件下萤石浮选工艺研究。 １ 矿 石 性 质
由 图 ２ 可 知 ，随 着 碳 酸 钠 用 量 的 增 加 ，精 矿 品 位 逐 渐 升 高 ，但 回 收 率 变 化 不 大 ，以 下 试 验 确 定 碳 酸 钠 用量为１．５ｋｇ／ｔ，此时矿浆 ｐＨ 为８．５。 ２．２．３ 粗 选 水 玻 璃 用 量 试 验
固 定 其 他 条 件 ，改 变 水 玻 璃 用 量 进 行 试 验 ，水 玻 璃 用 量 与 萤 石 精 矿 品 位 和 回 收 率 的 关 系 见 图 ３。
ＸＬ－２ 是 一 种 脂 肪 酸 类 阴 离 子 型 捕 收 剂 （ＲＣＯＯＭ ），在 矿 浆 中 电 离 出 的 羧 酸 阴 离 子 （ＲＣＯＯ－ ）与含 钙 矿 物 表 面 上 Ｃａ２＋ 相 互 作 用，以 化 学吸附的方式吸附在矿物表面上；而且在中性或弱 碱 性 矿 浆 中，有 利 于 增 加 有 效 捕 收 成 分 （ＲＣＯＯ）２Ｈ－ 及 ＲＣＯＯ－ 的浓度。
水玻璃对矿物的抑制作用主要是亲水且带负点 的硅酸胶 粒 及 硅 酸 氢 根 （ＨＳｉＯ３－ ）吸 附 在 矿 物 表 面 上，使矿物强烈亲 水 而 受 到 抑 制 作 用。 硅 酸 胶 粒 和 ＨＳｉＯ３－ 与硅酸盐矿物具有相同的 酸 根，易 吸 附 在 这 些矿物表面 且 比 较 牢 固，因 此 水 玻 璃 对 石 英、硅 酸 盐、铝硅酸盐等脉 石 矿 物 有 着 良 好 的 抑 制 作 用。 此 外有研究表明；相 比 萤 石，硅 酸 胶 粒 和 ＨＳｉＯ３－ 在 方 解石表面吸附固有 强 度 大 且 吸 附 量 多，所 以 水 玻 璃 可选择性抑制方解石而浮出萤石。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｆｌｕｏｒｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈａｓ ｃｏｍｅ ｔｒｕｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｎｅｗ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ （ＸＬ－２）．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｗａｓ ｐｏｓｓｅｓｓｅｄ ｏｆ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｌｏｓｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ，ｏｎｅ ｒｏｕｇｈｉｎｇ，ｏｎｅ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ａｎｄ ｓｅｖｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓ，ｍｉｄｄｌｉｎｇ １ｒｅｔｕｒｎｓ ｔｏ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ａｎｄ ｏｔｈｅｒｓ ｒｅｔｕｒｎ ｏｒｄｅｒｌｙ，ａ ｆｌｕｏｒｉｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒａｄｅ ｏｆ ９７．８２％ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ８７．２６％ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｕｏｒｉｔｅ；ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ
表 １ 原 矿 主 要 矿 物 组 成／％
矿物名称 石英 萤石 绢云母 钾长石 赤铁矿、褐铁矿 方解石
含量 ４０．３ ３５．７ １３．４ ５．９
３．４
１．２
表 ２ 原 矿 化 学 多 元 素 分 析 结 果 （质 量 分 数 ）／％ 成 分 ＣａＦ２ ＳｉＯ２ ＣａＣＯ３ ＢａＳＯ４ ＴＦｅ ＷＯ３ Ａｌ２Ｏ３ 含量 ３５．７０ ４７．７９ １．２０ ０．１４ ２．３８ ０．０２５ ５．２１ 成分 Ｋ２Ｏ Ｎａ２Ｏ ＭｇＯ Ｓ Ｐ Ｚｎ Ｐｂ 含量 ２．１６ ０．０７６ ０．３６ ０．０２８ ０．０５７ ０．００８５ ０．００３６