（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）鱗片石墨是一種很重要的非金屬礦物材料，它具有耐高溫、熱電導(dǎo)性、抗熱震及潤滑性等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、化工、耐火材料、航空航天等工業(yè)。鱗片石墨結(jié)構(gòu)特殊，鱗片越大、含碳量越高，其相應(yīng)的價值也越大。因此，在石墨的磨礦選別過程中，必須保護(hù)石墨大鱗片不被破壞。
湖北宜昌地區(qū)具有豐富的鱗片石墨資源，該地區(qū)石墨品位為11%左右，具有重大的開發(fā)利用價值。該地區(qū)石墨選廠采用5 段再磨6 次精選的工藝流程，能生產(chǎn)出高品位( 93% 左右) 的鱗片石墨，回收率達(dá)到91.60%。但是該選廠的精礦中大鱗片石墨產(chǎn)量較低，正目比( 即精礦中+ 0.15 mm 產(chǎn)品含量) 只有24.5%左右。精礦中大片率的產(chǎn)量直接影響到其經(jīng)濟(jì)效益。
1 原礦性質(zhì)及粗精礦制備
1.1 原礦化學(xué)成分及礦物組成
原礦化學(xué)成分分析及固定碳含量測試結(jié)果見表1。
由表1 可以看出，原礦固定碳含量為11.79%，選礦主要排除的成分為SiO2、Al2O3、MgO、K2O、Fe2O3、S、P 等。通過工藝礦物學(xué)研究得出，原礦中主要脈石礦物有石英、白云母、黑云母、鉀長石、鈉長石、高嶺土、赤褐鐵礦等。褐鐵礦分布不均勻，主要呈不規(guī)則狀集合體產(chǎn)出，內(nèi)部常夾雜微細(xì)脈石或葉片狀石墨，部分沿脈石邊緣嵌連，或零星散布于脈石中。
1.2 粗精礦制備
為了使石墨與脈石礦物良好分離以保證回收率，并防止過磨造成大鱗片石墨的損失，對原料進(jìn)行了粗磨粗選。取1 kg 原礦樣在錐形球磨機(jī)中磨礦3min，磨礦后－0.15 mm 粒級含量為46.02%。粗選選用煤油為捕收劑，用量為800 g /t，起泡劑為松醇油，用量為40 g /t，加入一定量的水玻璃作為分散劑，制得了品位為36．49%、+ 0．15 mm 粒級產(chǎn)率為65．97%、品位為36.13%的粗精礦樣，結(jié)果見表2。
2 磨礦效果表征方法及立磨實驗研究
2.1 表征方法
在石墨的磨礦過程中，石墨鱗片的保護(hù)率要有正確的表示方法，一些研究者用再磨后品位變化來表征，也有一些研究者用一定級別產(chǎn)率損失來表征，但這些都不夠全面。本文認(rèn)為對石墨鱗片磨礦好壞的評價，應(yīng)經(jīng)過同等浮選條件選別過后，對精礦的各項指標(biāo)進(jìn)行分析，精礦產(chǎn)率越高并且精礦中+ 0． 15 mm 粒級產(chǎn)率越高，磨礦效果越好，其次精礦中+ 0．15 mm 粒級品位較其磨礦前提高越高越好。此外，還應(yīng)跟回收率有關(guān)。同樣的道理，在相同的浮選條件下，回收率越高，說明單體解離度越好。
綜上所述，采用再磨前與再磨選別后+ 0.15 mm粒級產(chǎn)率的減少與品位提高的比值并與精礦回收率倒數(shù)的乘積來表征石墨鱗片的保護(hù)率，以L 表示，此L 表示的意義是磨礦破壞系數(shù)，其計算式為:
 式中γ前為再磨前+ 0.15 mm 粒級產(chǎn)率，%; γ精為再磨選別后精礦的產(chǎn)率，%; γ1為精礦中+ 0.15 mm 粒級產(chǎn)率，%; α精為再磨選別后精礦回收率，%; β前，β1分別為再磨前與再磨后精礦中+ 0.15 mm 粒級品位，%。破壞系數(shù)L 越小，表明磨礦對石墨鱗片破壞得少，即磨機(jī)對石墨鱗片保護(hù)效果越好。
2.2 實驗方法
采用2 L 立式攪拌磨機(jī)( 長沙礦冶研究院研制) ，粗磨粗選所得粗精礦給礦量為150 g，磨機(jī)填充率為50%，控制磨礦濃度為30%; 分別進(jìn)行介質(zhì)球種類、介質(zhì)球大小、攪拌器轉(zhuǎn)速、磨礦時間等條件實驗。浮選采用煤油為捕收劑，用量為430 g /t，采用2 號油為起泡劑，用量為35 g /t，采用石灰和5% NaOH 溶液為抑制劑，浮選刮泡3 min。
2.3 結(jié)果及分析
介質(zhì)球種類試驗:分別用直徑為6 mm 鋼球、鋯球、納米陶瓷球、玻璃球作介質(zhì)球，按介質(zhì)球與石墨體積比為4.5∶1( 保證介質(zhì)球與石墨有相同的接觸面積) 進(jìn)行磨礦，磨礦時間3 min，轉(zhuǎn)速100 r /min，磨后進(jìn)行浮選，結(jié)果見表3。
 從表3 可以看出，納米陶瓷球?qū)κ[片的破壞系數(shù)為1.2240。用玻璃球進(jìn)行磨礦，雖然保證了大鱗片含量較高，卻因其質(zhì)量輕，起不到足夠的單體解離作用; 用鋼球進(jìn)行磨礦，對石墨的單體解離作用效果顯著，但因質(zhì)量大，對石墨鱗片結(jié)構(gòu)造成破壞嚴(yán)重，正目比只有46.73%，且容易產(chǎn)生二次污染; 而鋯球價格昂貴，且破壞系數(shù)大于納米陶瓷球，現(xiàn)場一般不采用它進(jìn)行再磨。因此，選用納米陶瓷球進(jìn)行后續(xù)試驗研究。
介質(zhì)球大小試驗:分別采用不同直徑的納米陶瓷球作介質(zhì)，球料比為12∶1，轉(zhuǎn)速設(shè)為100 r /min，對其進(jìn)行磨礦，磨礦時間3 min，磨后進(jìn)行浮選，結(jié)果見表4。由表4 可以看出，6mm 介質(zhì)球?qū)κ哪サV破壞系數(shù)為1． 2240。2 mm 介質(zhì)球?qū)κ[片結(jié)構(gòu)保護(hù)較好，但對單體解離不夠，品位提高不大; 8 mm 介質(zhì)球?qū)误w解離度好，但介質(zhì)球之間作用力大，大片損失較大，不利于保護(hù)石墨鱗片結(jié)構(gòu)。因此，選用6 mm 介質(zhì)球進(jìn)行后續(xù)試驗研究。
磨機(jī)轉(zhuǎn)速試驗采用直徑6 mm 的納米陶瓷球作介質(zhì)，在不同攪拌器轉(zhuǎn)速條件下進(jìn)行了磨礦試驗，磨礦時間3 min，磨后進(jìn)行浮選，結(jié)果見表5。
 從表5 可以看出，轉(zhuǎn)速為100 r /min 時，破壞系數(shù)值為1．2240。攪拌器轉(zhuǎn)速為80 r /min 時，雖然正目比較高，但帶動介質(zhì)球之間產(chǎn)生的作用力強(qiáng)度不夠，起不到良好的礦物單體解離作用，+ 0．15 mm 粒級品位只有54． 36%; 轉(zhuǎn)速為140 r /min 時，雖品位上升到65．91%，但卻使得鱗片結(jié)構(gòu)破壞較大，正目比只有54.05%。轉(zhuǎn)速100 r /min 時，其破壞系數(shù)較小，又因磨機(jī)轉(zhuǎn)速對礦物磨礦的效果也可以在磨礦時間中體現(xiàn)出來，綜合能耗等經(jīng)濟(jì)因素考慮，選用100 r /min 進(jìn)行后續(xù)試驗研究。
磨礦時間試驗 采用直徑為6 mm 的納米陶瓷球作為介質(zhì)，在攪拌器轉(zhuǎn)速為100 r /min 條件下進(jìn)行磨礦時間試驗，磨后進(jìn)行浮選，結(jié)果分別見表6。從表6 可以看出，磨礦時間為4 min 時，破壞系數(shù)為1.2198。磨礦時間過短，達(dá)不到良好的單體解離; 而磨礦時間過長，又容易造成鱗片破壞。選用磨礦時間4 min進(jìn)行后續(xù)試驗。
2.4 開路流程試驗
通過實驗得出，第一段再磨最佳磨礦條件為: 在給礦量、填充率、磨礦濃度一定的條件下，介質(zhì)球采用6mm 納米陶瓷球，轉(zhuǎn)速100 r /min，磨礦時間4 min。后續(xù)段數(shù)再磨按第一段再磨最佳條件進(jìn)行，開路流程如圖1 所示，試驗結(jié)果見表7 及表8。
  2.5 閉路流程試驗
為考察中礦返回后的指標(biāo)影響，進(jìn)行了實驗室閉路流程試驗。根據(jù)品位相近的原理進(jìn)行中礦合理返回，閉路試驗數(shù)質(zhì)量流程見圖2，精礦粒度分析結(jié)果見表9。
由圖2 和表9 可以看出，對品位為11.79%的石墨礦樣，采用1 次粗選，粗精礦進(jìn)行4 次再磨、4 次精選，閉路流程可獲得產(chǎn)率為12.06%、品位為92.58%、回收率為94.71%的良好指標(biāo)，精礦產(chǎn)品中+ 0 .15mm粒級含量為56%，遠(yuǎn)大于現(xiàn)場+ 0.15 mm 粒級產(chǎn)率24．56%的指標(biāo)。起到了保護(hù)石墨大鱗片的作用。
精礦中+ 0.15 mm 粒級產(chǎn)品的SEM 照片見圖3。由圖3 可以看出，石墨精礦形貌良好，邊緣棱角清晰且圓滑，徑厚比大，鱗片表面磨損少且光滑。圖3 精礦中+ 0.15 mm 粒級產(chǎn)品的SEM 照片
3 結(jié)語
采用立式攪拌磨機(jī)對鱗片石墨第一段再磨條件進(jìn)行了研究，確定第一段再磨的最佳磨礦條件為: 采用Φ6 mm 納米陶瓷球作介質(zhì)球，球料比為12∶1，磨礦轉(zhuǎn)速為100 r /min，濃度30%，磨礦時間4 min。后續(xù)段數(shù)按此段條件進(jìn)行。4 段再磨4 次精選閉路試驗可獲得精礦產(chǎn)率為12.06%、品位為92． 58%、回收率為94.71%，尾礦品位為1.88% 的良好指標(biāo)。精礦中+ 0.15mm 粒級含量為56.12%。比現(xiàn)場達(dá)到相同的指標(biāo)少用一段再磨，且精礦中+ 0.\15 mm 粒級含量比現(xiàn)場高31.62 個百分點。實驗證明立式螺旋攪拌磨機(jī)對石墨大鱗片的磨礦起到了良好的保護(hù)作用。
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