石墨是一种非常重要的非金属矿物材料,它具有耐高温、抗热震、高化学稳定性、热电导性及润滑性等优良特性,广泛应用于机械、冶金、耐火材料、化工、航空、航天等工业部门[1-2]。随着科学技术的发展,世界范围内石墨消耗量正在不断增加,石墨的重要性也日益显现。我国石墨资源十分丰富且分布广泛,晶质石墨矿主要分布在黑龙江、山东、内蒙、山西、河北五省[3]。
鳞片石墨具有较好的可浮性,一般用浮选方法就能很好的选别[4]。就国内目前生产状况来看,鳞片石墨磨矿过程中对鳞片的保护,尤其是大鳞片的保护不够。因此,如何提高石墨浮选回收率和大鳞片石墨产率,是石墨选矿实践中急待解决且具有重大经济意义的课题。甘肃某地鳞片状石墨采用高效剥片磨矿机进行磨矿后再浮选,取得了较高的精矿品位,并且很好的保护了石墨的大鳞片状,产品达到了国家鳞片石墨标准gbt 3518-2008中的高碳石墨标准。此高效剥片磨矿机对搅拌器进行了特殊设计,强化了磨矿过程中的剪切作用,增强了磨矿过程的选择性,使层状矿物充分单体解离又保护了鳞片少受破坏,同时又具有清洗矿物表面的作用,大大提高了磨矿效果。
1 原矿性质
对原矿进行化学成分分析,其结果见表1。
表1 原矿化学成分分析结果 %
成分 |
固定碳 |
fe2o3 |
tio2 |
sio2 |
na2o |
al2o3 |
cao |
mgo |
含量 |
16.21 |
8.19 |
0.48 |
49.81 |
0.99 |
6.33 |
2.85 |
2.41 |
由表1可知,原矿固定碳含量为16.21%。另外,肉眼可看出晶体鳞片较大,此石墨矿石属于较高品位的鳞片状石墨矿。
2 选矿试验研究
为了获得最佳选矿工艺条件和技术指标,分别进行了原生石墨粗选磨矿细度、粗选药剂用量、粗选浓度、扫选段数、精矿再磨精选段数等选矿工艺试验,其粗选试验工艺流程见图1。
图1 石墨粗选试验流程
2.1 粗选磨矿细度试验
在水玻璃用量为300 g/t,捕收剂煤油用量为100 g/t,起泡剂2#油用量为50g/t,粗选浓度为30%,浮选时间为5 min的试验条件下,进行磨矿细度试验,试验结果见图2。
图2 粗选磨矿细度对试验结果的影响
由图2可见,粗精矿碳品位随着磨矿细度的增大而降低,而粗精矿碳回收率随着磨矿细度的增大而提高,磨矿细度从-0.074mm70%增加到-0.074mm 80%时,粗精矿碳回收率提高不明显,考虑到磨矿细度越细能耗越高,故选择磨矿细度为–0.074mm 70%为宜。
2.2 粗选药剂用量试验
2.2.1 抑制剂用量试验
在磨矿细度为–0.074mm 70%,粗选浓度为30%,浮选时间为5 min,煤油用量为150 g/t,2#油用量为80g/t的试验条件下,进行抑制剂水玻璃用量试验,其试验结果见图3。
图3 粗选水玻璃用量对试验结果的影响
由图3可见,粗精矿碳回收率随着水玻璃用量的增大而减低,而粗精矿碳品位随着水玻璃用量的增大而提高,综合考虑碳回收率和品位,选择水玻璃用量为500g/t为宜。
2.2.2 捕收剂用量试验
在磨矿细度为-0.074mm70%,粗选浓度为30%,浮选时间为5min,水玻璃用量为500 g/t,2#油用量为80g/t的试验条件下,进行捕收剂煤油用量试验,其试验结果见图4。
图4 粗选煤油用量对试验结果的影响
由图4可见,当粗选捕收剂煤油用量为150g/t时,具有较好的粗精矿碳回收率和品位,继续增加煤油用量,粗精矿碳品位下降幅度明显。因此,选择粗选药剂煤油用量为150 g/t。
2.3 粗选浓度试验
在磨矿细度为-0.074mm70%,抑制剂水玻璃用量为500g/t,捕收剂煤油用量为150g/t,起泡剂2#油用量为80g/t,浮选时间为5min的试验条件下,进行粗选浓度条件试验,其试验结果见图5。
图5 粗选浓度对试验结果的影响
由图5可见,随着粗选浓度的增加,粗精矿碳回收率显著提高,而碳品位下降。当浮选浓度大于30%时,粗精矿碳回收率变化不大,但碳品位明显降低,故粗选浓度以30%为宜。
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