关于石墨浮选工艺的研究

关于石墨浮选工艺的研究

摘要本论文阐述了石墨的性质，总结了国内外鳞片石墨浮选工艺的研究现状，并结合保护大鳞片，简化磨浮工艺目的设计了强化浮选工艺流程。

关键词石墨；浮选工艺

1 石墨性质

石墨晶体是一种具有典型的层状结构的多键混合型晶体，处于平面层的每个碳原子采用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以作用力强的共价键相连结，键角120°，形成无数正六角形联接起来的，相互平行的平面网状结构层，每个碳原子还剩下一个P电子，其规定与杂化轨道平面垂直，这些P电子都参与形成同层碳原子之间的π键（这种由多个原子共同形成的π键叫做大π键）。由于π电子是非定域性电子，可以自由地在整个碳原子平面上运动，属于金属键的性质，所以石墨有金属光泽，能导电传热。石墨平面结构的层与层之间属于分子键，靠范德华力连接起来，由于晶体原子层之间的分子间作用力弱，彼此地联系松弛，使石墨晶体的层与层间容易滑动。通常石墨的密度比金刚石小，也很柔软并有滑腻感，容易污染纸张和手指，在工业上常用石墨作固体润滑剂。

2 鳞片石墨浮选工艺的研究现状

多数鳞片石墨浮选采用向精选发展的流程结构，粗选时间一般2min～5 min，扫选次数较少。但是，扫选时间比粗选时间长

1min-2min，否则会导致回收率降低。在鳞片石墨充分单体解离的条件下，精选的次数直接影响精矿质量。例如，当最终精矿品位要求89％～90％时，应采用5～6次精选．精矿品位要求95％时，还应再加2～3次精选。中矿可根据其性质采用单独再磨再选或循序返回的流程。当中矿品位较高，为连生体较少的富中矿时，可以采用循序返回的流程。反之，应该采用单独再磨再选流程。由于普通的浮选流程长，且工艺复杂，因此应选择一种保护大鳞片多收早收而又简单的工艺流程。

2.1 国外鳞片石墨浮选工艺的研究现状

在国外鳞片石墨一般也采用浮选法，根据石墨的矿床类型和资源贫富富集程度及最终产品的品位，所采用的浮选工艺也不尽相同。

早期苏联有几个石墨选矿厂能将含碳量为3%～6%的贫矿，经过浮选后得到含碳量到达92%～96%的精矿，使用的浮选工艺是精选次数高达9次，并有3～4个研磨阶段，使用煤油作捕收剂，轻的煤馏油作起泡剂，用水玻璃作调整剂，干燥的最终产品用筛子或空气分级分选。

研究学家逐渐从浮选药剂、浮选设备和磨矿工艺上改进浮选工艺，印度矿业局对取自泰米尔纳德的锡沃根加矿床的石墨矿样进行了研究，使用了新的磨浮工艺即采用研制的新药剂（不同的烃类和萜品的混合物）取代常用的煤油和松油，及应用特制磨矿介质的特制磨机进行再磨，取代常规的球磨/棒磨设备生产出了固定碳高于96%的石墨精矿。

B.C.ACHARYA等对印度某晶质石墨矿进行选矿试验研究，结果表明，传统的浮选工艺需经过五次精选，而浮选柱只需要两次精选就能达到相同的浮选指标，因此可以选用浮选柱简化石墨的浮选工艺。

2.2 国内鳞片石墨浮选工艺的研究现状

80年代中期以前我国石墨选矿的工艺流程主要是：石墨矿先经过粗磨粗选，产出的粗精矿再经过多段再磨多次选别，主要以保石墨片度为主，尽可能提高精矿品位，中矿则集中返回，这样的流程有利于粗精矿品位提高，不过缺点是降低了粗扫选的矿浆浓度，导致矿浆浓度低，浮选时间短，致使部分粗团粒石墨被冲进尾矿．这种流程的精矿回收率较低。现在原有的流程上也有所改进，例如南墅矿粗精矿采用旋流器分级脱水再磨，分级磨矿。兴和石墨矿采用四段再磨集中返回流程，使精矿品位和回收率均达90%。

在试验室中，针对石墨浮选工艺的研究也有很多，大多数也是在磨矿、药剂、设备、工艺改造上研究石墨浮选工艺。

岳成林在小规模鳞片石墨矿浮选工艺研究中证明对山东某小规模鳞片石墨矿采用一段粗磨，粗精矿经过三段再磨，四次精选的简单选矿工艺，能获得品位达到90.43%的鳞片石墨精矿。他还进行了鳞片石墨快速浮选工艺流程试验研究能够使近80%粗精矿减少一次再磨，且使石墨精矿品位提高1.15%、回收率提高4.28%、石墨大片产率也得到显著提高。

李艳在河南省鲁山石墨矿浮选工艺研究中证明阶段磨矿是保护石墨大鳞片的有效方法，而且结合预先分目能更好地提高石墨大片率，最终确定鲁山石墨矿的较佳选别工艺流程即三段磨矿一次粗选一次扫选六次精选。

张凌燕在细鳞片低碳石墨浮选工艺研究中证明黑龙江鹤岗地区细鳞片石墨采用一次粗选一次扫选，粗精矿五次再磨六次精选，中矿（1～3）合并再选，中矿4、5、6、7集中返回再磨1的工艺流程，固定碳含量为12.74％使最终精矿品位提高到93.60％。

3 鳞片石墨浮选新工艺的研究

为了保护大鳞片和提高细鳞片的选择性，在研究中设计新工艺流程即强化浮选工艺流程，主要包括混目粗选、大鳞片精选和细鳞片精选三部分。混目粗选目的是保证鳞片尽量少破坏的前提下，排弃尾矿，减少尾矿中石墨损失；大鳞片精选以保护大鳞片为目的，细鳞片精选则是为了提高细鳞片的选择性。

通过做普通浮选试验流程和强化浮选流程对比，强化浮选流程的大鳞片精矿产率增加了1.17%，品位增加了2.97%，细鳞片精矿产率增加了1.13%，品位增加了0.51%，说明强化浮选工艺流程起到了保护大鳞片、提高石墨品位和细鳞片选择性的目的。

参考文献

[1]李哲.鳞片石墨浮选特性及工艺研究[D].北京：中国矿业大学，2010：10-11.

[2]岳成林.鳞片石墨快速浮选试验研究[J].非金属矿，2007，30（5）：40-42.

[3]李艳，魏祥松，逄思宇.河南省鲁山石墨矿浮选工艺研究[J].化工矿山地质，2011，33（1）：61-64.

[4]张凌燕，黄雯，邱杨率等.细磷片低碳石墨浮选工艺研究[J].武汉理工大学学报，2011，33（11）：107-111.