作為戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)資源，螢石是工業(yè)氟產(chǎn)品的主要原料，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、光學(xué)和半導(dǎo)體制造等工業(yè)領(lǐng)域，在新能源、原子能工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用潛力。
隨著易選螢石礦的逐漸枯竭，難選螢石資源的高效利用越來越受到重視。螢石和方解石均為半可溶性含鈣礦物，擁有相同的浮選活性點(diǎn)位-鈣離子，因此兩者的浮選分離一直是選礦領(lǐng)域的難題。前人研究表明，選擇性捕收劑、選擇性抑制劑和能夠擴(kuò)大螢石和方解石表面性質(zhì)差異的調(diào)整劑等浮選藥劑的研制是方解石型螢石礦浮選分離的主要研究方向。
某高方解石含量螢石礦CaF2含量為34.25%，CaCO3含量為50.16%，試驗研究確定了“磨礦-一次粗選-兩次掃選-七次精選-部分中礦集中處理部分中礦循序返回”的選礦工藝流程。通過該工藝流程，可以獲得符合YB/T5217-2005中FC-98級別質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)螢石精礦產(chǎn)品。
1.礦石性質(zhì)
1.1原礦多元素分析
通過多元素化學(xué)分析可知，該螢石礦中主要有利用價值的組分為CaF2，含量為34.25%，有害組分CaCO3、SiO2含量分別為50.16%和8.20%。其余主要元素含量為S2.46%，P0.19%，As0.06%。
1.2主要礦物組成
通過X射線衍射分析和MLA礦物解離度分析，基本查明了該螢石礦的礦物組成：螢石34.40%，方解石50.50%，斜長石2.50%，石英3.70%，云母2.50%。由此可知，礦石中的有用礦物為螢石，需要通過選礦富集；方解石和石英等脈石礦物需要通過選礦去除。
2.試驗結(jié)果與討論
2.1浮選試驗方法
實驗室試驗?zāi)サV設(shè)備為三輥四筒棒磨機(jī)(XBM-70)、浮選設(shè)備為XFD(III)單槽浮選機(jī)(0.75/1.5L)。將-2mm礦樣磨礦至一定細(xì)度，放入浮選機(jī)攪拌，依次添加調(diào)整劑（碳酸鈉）、抑制劑（楊梅栲膠）和捕收劑（皂化油酸），充氣浮選得精礦產(chǎn)品，粗選試驗的原則流程如圖１。
2.2粗選條件試驗
2.2.1磨礦細(xì)度試驗
磨礦細(xì)度對浮選指標(biāo)具有重大的影響，磨礦細(xì)度過粗則有用礦物單體解離度低，精礦品位難以提高，磨礦細(xì)度過細(xì)則礦泥含量增加，藥劑消耗增大。按圖1流程進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗，磨礦產(chǎn)品-0.074mm含量分別為50%、55%、60%、65%、70%。浮選藥劑用量為：Na2CO3500g/t，楊梅栲膠1500g/t，皂化油酸400g/t，礦漿溫度25℃，隨著磨礦產(chǎn)品中-0.074mm含量的不斷增加，粗精礦CaF2品位呈下降趨勢，回收率先增加后趨于穩(wěn)定，綜合分析，確定磨礦細(xì)度為-0.074mm占65%進(jìn)行后續(xù)試驗。
2.2.2磨礦產(chǎn)品粒度篩析試驗
為了了解磨礦產(chǎn)品中各粒級CaF2和CaCO3含量的分布情況，確定浮選之前是否需要進(jìn)行脫泥作業(yè)，對-0.074mm含量占65%左右的磨礦產(chǎn)品進(jìn)行了粒度篩析試驗，由結(jié)果可知，磨礦產(chǎn)品中細(xì)粒級的CaF2含量較高，無法在浮選作業(yè)前進(jìn)行脫泥拋尾。
2.2.3調(diào)整劑碳酸鈉用量試驗
按圖１流程進(jìn)行調(diào)整劑Na2CO3用量試驗，用量分別為0、250、500、750、1000g/t；磨礦產(chǎn)品細(xì)度為-0.074mm含量65%，楊梅栲膠1500g/t，皂化油酸400g/t，礦漿溫度25℃，由試驗結(jié)果可知，隨著調(diào)整劑碳酸鈉用量的增加，粗精礦CaF2品位先升高后下降，回收率先增加后趨于穩(wěn)定，綜合分析，確定調(diào)整劑碳酸鈉用量為500g/t進(jìn)行后續(xù)試驗。
2.2.4抑制劑楊梅栲膠用量試驗
楊梅栲膠的主要有效成分為單寧，吸附試驗研究表明，單寧酸在方解石上的吸附高度依賴于溶液的pH值，最佳吸附pH值為7～8。在此pH值下，單寧酸可以選擇性地吸附在方解石表面，阻止油酸的吸附，而螢石表面不存在這種現(xiàn)象，從而實現(xiàn)對方解石的選擇性抑制[8-9]。按圖１流程進(jìn)行抑制劑楊梅栲膠用量試驗，用量分別為500、1000、1500、2000、2500g/t；磨礦產(chǎn)品細(xì)度為-0.074mm含量65%，碳酸鈉500g/t，皂化油酸400g/t，礦漿溫度25℃，由試驗結(jié)果可知，隨著抑制劑楊梅栲膠用量的增加，粗精礦CaF2品位呈逐漸升高的趨勢，回收率呈逐漸下降的趨勢，綜合分析，確定抑制劑楊梅栲膠用量為1500g/t進(jìn)行后續(xù)試驗。
2.2.5捕收劑皂化油酸用量試驗
油酸是螢石礦的常用捕收劑，具有捕收能力強(qiáng)，價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，同時也存在分散性差，不耐低溫等缺點(diǎn)，因此通常需要對油酸進(jìn)行皂化以提升其在礦漿中的分散性。按圖１流程進(jìn)行捕收劑皂化油酸用量試驗，用量分別為300、350、400、450、500g/t；磨礦產(chǎn)品細(xì)度為-0.074mm含量65%，碳酸鈉500g/t，楊梅栲膠1500g/t，礦漿溫度25℃，由試驗結(jié)果見可知，隨著捕收劑皂化油酸用量的增加，粗精礦CaF2品位呈逐漸升高的趨勢，回收率呈逐漸下降的趨勢，綜合分析，確定抑制劑楊梅栲膠用量為400g/t進(jìn)行后續(xù)試驗。
2.2.6礦漿溫度試驗
冬季礦漿溫度低，捕收劑用量大是困擾螢石礦選礦廠浮選的難題之一，因此本研究進(jìn)行了礦漿溫度試驗，考察皂化油酸的耐低溫性能。按圖１流程進(jìn)行礦漿溫度試驗，礦漿溫度分別為12、18、25、30℃；磨礦產(chǎn)品細(xì)度為-0.074mm含量65%，碳酸鈉500g/t，楊梅栲膠1500g/t，皂化油酸400g/t，試驗結(jié)果可知，皂化油酸在礦漿溫度12~30℃范圍內(nèi)均具有良好的捕收性能，粗精礦CaF2品位在42%以上，回收率在72%以上，由試驗結(jié)果表明，皂化油酸具有較好的耐低溫性能。
2.3全流程閉路試驗
通過粗選條件試驗等，最終確定了一次磨礦、一次粗選、兩次掃選、七次精選、部分中礦集中處理部分中礦循序返回的閉路工藝流程。全流程閉路試驗獲得了產(chǎn)率27.41%、含CaF298.40%、回收率78.98%的螢石精礦產(chǎn)品。根據(jù)化學(xué)多元素分析結(jié)果，螢石精礦符合YB/T5217-2005中FC-98級別質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
3.結(jié)論
1.某高方解石螢石礦中CaCO3含量高達(dá)50.16%，方解石的選擇性抑制是該螢石礦獲得高品質(zhì)產(chǎn)品的關(guān)鍵。
2.通過試驗，確定該螢石礦選礦工藝流程為“磨礦-一次粗選-兩次掃選-七次精選-部分中礦集中處理部分中礦循序返回”，可獲得產(chǎn)率為27.41%，CaF2含量為98.40%，回收率為78.98%，有害組分SiO2和CaCO3含量分別為0.28%和0.64%的高品質(zhì)螢石精礦產(chǎn)品。
3.研究結(jié)果表明，楊梅栲膠和皂化油酸組成的藥劑體系可實現(xiàn)螢石和方解石的高效分離。
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