用充填式浮选机选别大鳞片石墨的研究

何琴

摘 要：在同等试验条件下，对大鳞片石墨进行选别，充填式浮选机的选别效果优于普通浮选机。并且采用喷淋方式对试验进行补加水，能提高精矿的品位及回收率。在槽内安装了波纹板的充填式浮选机可以成为普通机械搅拌式浮选机的替代品。

关键词：充填式浮选机；筛选；大鳞片石墨；研究

0 引言

鳞片石墨是一种天然显晶质石墨，其形状类似于鱼鳞状，属六方晶系，呈层状结构，具备较好的耐高温、导热、导电、润滑以及可塑、耐酸碱性等功能。由于其具备极性矿物表面，使用中性油类捕收剂相对容易漂浮，但是石墨本身具备一定的润滑性，所以在磨矿时很难将其与脉石矿物分离。尤其是对于一些颗粒较细的物料选别方面，使用普通的浮选机在选别效率方面存在明显的缺陷，同时工艺的流程还非常长。为了有效的解决石墨传统浮选工艺的低效率、复杂性等缺陷，本文研究一种关于充填式浮选机，并将其应用在大鳞片石墨的选别当中。

1 充填式浮选机选别大鳞片石墨的试验

1.1原料

原料来源于某石墨矿原矿，品位±4.5%，粒度分布情况：+50目，产率62.85%，品位4.25%，分布率为59.99%； -50+80目时，产率12.05%，品位6.32%，分布率为17.10%； -80+100目时，产率5.05%，品位6.32%，分布率为7.13%；粒级为-100目时，产率20.05%，品位3.50%，分布率为15.78%。矿石主要的矿物质为石墨、角闪石、斜长石以及石英石，其次为黑云母、绿泥石、石榴子石、褐铁矿。矿石呈现黄冈鳞片晶体状、片麻状以及粉散块状等结构。石墨的直径为0.1mm至2mm，平均直径为（1.2±0.3）mm。

1.2设备及试验方法

本研究试验采用XMB—70型棒磨机，棒磨机的转动速度控制在118r/min，浮选机采用试验室XFD型单槽浮选机，该浮选机容量为1.5L、1.0L以及0.5L三种[1]。

充填式浮選机的构成主要是由普通浮选机当中装填厚度1mm的不锈钢波纹板而成[2]。波纹板的具体大小尺寸按照浮选槽的具体容量而确定，波纹板的峰和峰之间的距离设计为10mm，峰谷和峰顶之间的距离为5mm，波纹板的波和波之间保持相互平衡，倾斜度为40°，每一波峰侧面均设置直径为4mm的小孔，此小孔作用在于循环矿浆。

在装填之前，需要按照确定尺寸将波纹板裁剪完成，并使用细铁丝扎成一个小捆，每一个小捆捆成8片，片和片之间波纹相互交叉[3]。因为充填式浮选机底部安装了叶轮，中间有轴承套管进行连接，导致装填工作有一定的困难，所以底层装填的过程中需要扎成梯形，从而降低叶轮搅拌的影响。于此同时，底部需要流出一定的孔隙，并确保矿浆旋转和流出的空间充足性，上层高度控制需要约为低于液面[4]。

充填式浮选机选别大鳞片石墨的试验方式主要为，按照常规试验方式的步骤进行试验，每一個条件试验都需要将充填式浮选机和普通浮选机在同样的条件之下进行选别结果对比。但是，为了分析加水方式对于充填式浮选机的影响，对充填式浮选机的试验单独进行了喷淋水的试验。

2 充填式浮选机和普通浮选机的试验应用结果对比

2.1充填式浮选机的试验结果

充填式浮选机的流程以及试验条件为：原矿通过磨矿、浮选进行加工。磨矿时添加CaO 2000g/t，PH值控制在7.5至8之间。浮选添加煤油捕收剂250g/t，搅拌3分钟之后，添加2号油起泡剂120g/t，搅拌2分钟。

2.1.1磨矿细度试验

矿样的重量为500g，磨矿的浓度为50%，磨矿的时间需要按照磨矿的细度以及磨矿的时间关系进行调整。

通过上述两种浮选机的浮选结果可以发现，-100目含量磨到50%时，两种选别结果无明显差异，均可以选用，但是考虑到磨到60%时，采用普通的浮选机有着更为优秀的浮选效果，但是此时充填式浮选机的效果更加稳定，所以磨矿细度确定为-100目占60%。

2.1.2调整剂用量试验

磨矿细度为-100目占60%时，其余条件相同的情况下，改变CaO的使用剂量，分别采用0g/t、1500g/t、2000g/t、2500g/t、3000g/t剂量，氧化钙以固态的方式添加到磨机当中。

最终试验结果显示，氧化钙调整剂对于大鳞片石墨的浮选影响并不明显，同时也并不具备明显的规律性。但是，从整体的浮选指标而言，充填式浮选机略高于普通浮选机。整体试验当中观察到矿样在碱性的介质当中沉淀速度更快，这对于后续的脱水工艺有着一定的帮助作用。对此，在实际的浮选的过程中，应当适当的添加调整剂，并适当调整PH值，将其控制在7.5至8最佳。

2.1.3捕收剂使用量

氧化钙的使用剂量调整为2000g/t，在其余条件以及选别流程不改变的情况下，改变煤油捕收剂的使用量，分别调整为0g/t、125g/t、250g/t、375g/t以及500g/t。适当的添加煤油捕收剂能够有效的捕收石墨鳞片，同时对于回收率的提升有一定的帮助作用。

2.1.4起泡剂使用量试验

煤油捕收剂的使用量为250g/t，在其余条件以及流程不变的情况下，采用不同计量的起泡剂，分别采用0g/t、30g/t、60g/t、90g/t、120g/t、g/t150g/t，对比两种浮选机在不同起泡剂使用量的情况下的性能指标。

可以发现，2#油用量对于浮选结果有一定程度的影响，同时会随着起泡剂的使用量而提升浮选效果，产率随之提升，品位会随之下降，同时回收率也会逐渐下降。在药剂使用量比较少的情况下，充填式浮选机的效果显著优于普通的悬浮机，但是在用量提高到一定程度之后，因为泡沫较多同时呈现粘稠性，捕收剂的使用性能逐渐下降，很容易价带脉石矿物上浮，从而实现提升产品，降低精矿的品位，两种选别指标在起泡剂用量方面的优劣势不明显，但是整体而言起泡剂的使用量应当控制在60g/t最佳。

2.1.5加水试验

充填式浮选机因为机体内充填了波纹板，所以液面不容易看清，在充气浮选的过程中，整体液面弥漫着大量的泡沫，叶轮搅拌过程中对于表面泡沫层的影响并不明显。所以，拟定以喷淋的方式进行补加水试验，也就是在浮选机上方选择合适的位置放置一个蓄水桶，并采用乳胶管连接一侧的喷头，胶管中间采用螺丝随时控制水的流量，喷淋水量需要按照浮选的总时间以及每分钟的流量进行计算，并将总的用水量放入预先做了标记蓄水瓶当中。空瓶当中应当预先存入一定含量的底水，从而适当的调高水面，确保计算水量的时候有相对稳定的压力存在。标记和底水水平面需要贴近，喷淋的过程中应当按照浮选现场的实际状况适当添加，整体的原则是计算的总水量需要根据适当情况进行调整，但是喷淋水的过程中应当尽可能确保喷淋水平均喷洒在液面之上。

试验过程中，起泡剂采用60g/t，其余条件和流程不变，变化喷淋的水量，分别控制为80ml/min、120ml/min、160ml/min、200ml/min以及240ml/min。最终结果显示，喷淋补水的加水量以及加水方式对于选别的结果指标有一定程度的影响。加水量过低，液面无法达到标准，导致回收率下降。如果加水量过多，容易导致液面过高出现渗流的现象，从而不利于有用矿物的二次富集，导致精矿的品位下降。如果水量过小，会导致无法形成有力的网状喷淋作用，导致上浮的脉石矿物无法冲出，只有水量适当的情况下，同时合理掌握水流的速度并且确保喷洒的均匀性，才可以有效的控制产率的大小，并且提升精矿品位以及回收率。一般情况下，补水量应当控制在再160至180ml/min最佳。

3 充填式浮选机在大鳞片石墨选别中的原理探讨

充填式浮选机在大鳞片石墨选别中的应用原理主要有四个方面：①充填式浮选机因为在槽内安装了波纹板，同时板的波纹构成了一系列的相互交叉曲折的流通通道，在这样的等高浮选槽内进行浮选，类似于更换了一个更高了槽体，延长了矿粒的上升距离，促使疏水性矿粒和亲水性矿粒能够更好的实现分选，分选更加合理[5]；②扎成小捆的波纹板位置是在叶轮的上方，会占到30mm左右的空间，这也就相当于缩短了空间，在叶轮转速不变的情况下，提升了搅拌的强度，并且促使槽内不存在搅拌的死角。因为浮选机叶轮的转动周期和充气量有直接关系，所以在同等条件之下，相当于提升了矿浆的充气量，矿浆更加分散，矿物和药物能够更好的融合；③强化了浮选槽矿浆混合区的稳定性，有利于使用矿物的二次富集。充填式浮选机内应当尽可能搅拌力相对较强，但是因为安装了填料，矿浆上升到了混合区之后，气泡伴随矿粒沿着波纹板的波纹相互交叉形成曲折的上升通道，相对而言更加有序，利于矿物的二次聚集；④狭长的曲折通道有利于矿物和脉石矿物分离。浮选充气的过程中会产生大量的细小且均匀的气泡，同时气泡会携带矿粒沿着波纹板的通道旋转性的上升，在上升过程中还会经过每一填料板上的循环孔实现循环作用。这对于夹带上浮吸附不牢固的脉石矿物以及连生体矿物而言，相对于是经过了一层筛选，再加上补水的喷淋，可以将部分的脉石矿物冲洗掉，从而提升精矿的品位。

4 总结

综上所述，充填式浮选机在大鱗片石墨选别方面有着显著的优势，不仅能够显著的提升选别的整体品质，能够基本实现自动化、智能化选别生产，再加上信息化技术的快速发展，未来充填式浮选机必然能实现零人工干预的大鳞片石墨选别工作。通过研究总结出以下三个关于充填式浮选机的结论：①充填式浮选机可以显著提升鳞片石墨的质量以及回收率，同时在早收、快收方面有著明显的作用，其相对于普通浮选机有着显著的优势和特点。在同样的条件之下，能够使选别品位提升0.26%，同时回收率能够提升2.95%，经济效益显著；②充填式浮选机的改造并不是非常复杂，只需要预先计算充填料的尺寸，并扎成一小捆，借助设备检修时间便可以安装完成，假设装填不合适则可以重新调整；③充填式浮选机技术的成果已经可以成为机械搅拌式浮选机的替代产品，但是不锈钢波纹板的制作成本高，长时间之后会出现结垢和磨损，所以需要定期进行清洗或者更换。

参考文献：

[1]石玉磊，张凌燕，黄晓森.试论保护石墨大鳞片的重要性及工艺研究[J].中国科技博览，2015，23（12）：27-27.

[2]周南，程秀峰.内蒙古自治区某大鳞片石墨矿浮选工艺研究[J].当代化工，2016，45（1）：182-184.

[3]张团团，彭耀丽，谢广元等.隐晶质石墨旋流微泡浮选柱与浮选机试验研究[J].非金属矿，2017，31（1）：7-9.