辽宁宽甸低品位细鳞片石墨矿选矿试验研究

邵 坤，程 亮,2，周 南，高 野，胡志刚

(1.辽宁地质矿产研究院，沈阳 辽宁 110032；2.辽宁工程技术大学矿业学院，阜新 辽宁 123000)

我国石墨资源丰富，其中晶质石墨占比约为81.33%，主要分布于黑龙江、内蒙古等地，隐晶质石墨占比约为18.67%，主要分布于内蒙古、湖南等地[1]。晶质石墨包括鳞片石墨和脉石墨等，而结晶程度高、片径＞0.147mm的石墨称为大鳞片石墨，片径＜0.147mm的石墨称为细鳞片石墨[2-3]。石墨是不可再生资源，因其较高的耐热性、较好的润滑性和优良的导电性等物理化学性能，广泛应用于冶金铸造、耐火材料、密封材料和导电材料等领域[4-7]。

辽宁宽甸某石墨矿以低品位细鳞片石墨资源为主，伴生矿物种类多，嵌布关系复杂。本文就该石墨矿的阶段磨选工艺进行试验研究，为该类石墨矿的开发利用提供选矿技术支撑。

1 试验药剂与仪器

试验药剂主要有：石灰(抑制剂)、水玻璃(抑制剂)、煤油(捕收剂)、2#油(起泡剂)等。试验仪器主要有：RK/PEF250×400型颚式破碎机、RK/PEF60×100型颚式破碎机、RK/PGΦ200×75型辊式粉碎机、RK/ZQM(BM)型球磨机、XFD型浮选机。

2 矿石性质

矿石主要化学成分分析结果见表1，其中固定碳含量较低为2.73%。显微镜下观察，矿石中石墨主要为细鳞片晶质石墨，而伴生矿物种类复杂，主要为长石和石英，其次为透闪石、透辉石、黑云母、硅线石、方解石、黝帘石、白云母、绿泥石，还有少量的黄铁矿等。石墨晶体间隙中充填有细小的脉石矿物，大部分石墨集合体颗粒中常夹杂有细小的脉石矿物(表2)。

从筛析结果可看出石墨在各粒级中分布不均匀，粗粒级品位较低，尤其是+0.147mm粒级产率为50.47%，固定碳分布率为42.39%，产率数值大于分布率数值，说明石墨并未在粗粒级表现出相对富集的趋势，石墨片径相对较小。同时从粒度分布来看，-0.074mm粒级产率为28.95%，说明矿石易碎，易泥化矿物含量较多，这将对石墨精选产生不利影响 (表 3)。

表1 矿石主要化学成分分析结果 (单位：%)

表2 矿石主要矿物组成 (单位：%)

表3 原矿全筛析分析结果

3 试验结果与讨论

3.1 粗选试验研究

3.1.1 磨矿细度试验

在 磨 矿 细 度 -0.074mm 分 别 占 60.41%、80.52%、89.23%、96.53%，石灰用量为 1 000g/t、水玻璃用量为2 000g/t、煤油用量为200g/t、2#油用量为40g/t条件下，按试验流程进行磨矿细度试验(图1)，随着磨矿细度增加(表2)，精矿固定碳含量和回收率皆逐渐提高，而在磨矿细度-0.074mm占89.23%时，精矿固定碳含量最高，回收率提高幅度变缓，因此磨矿细度-0.074mm确定为89.23%。

3.1.2 石灰用量试验

在磨矿细度-0.074mm占89.23%，石灰用量分别为 0g/t、500g/t、1 000g/t、1 500g/t，水玻璃用量为2 000g/t，煤油用量为200g/t，2#油用量为40g/t条件下，按试验流程进行石灰用量试验(图1)，随着石灰用量增加(图3)，精矿固定碳含量和回收率皆逐渐降低，因此该石墨矿选别工艺不选用石灰作为调整剂。

3.1.3 水玻璃用量试验

图1 磨矿细度试验流程

图2 磨矿细度试验结果

图3 石灰用量试验结果

在磨矿细度-0.074mm占89.23%，水玻璃用量分别为 0g/t、1 000g/t、2 000g/t、3 000g/t，煤油用量为200g/t，2#油用量为40g/t条件下，按试验流程进行水玻璃用量试验(图1)，随着水玻璃用量增加(图4)，精矿固定碳含量逐渐提高，而回收率先降低后逐渐提高，在水玻璃用量为2 000g/t时，精矿固定碳含量和回收率最高，因此水玻璃用量确定为2 000g/t。

图4 水玻璃用量试验结果

3.1.4 煤油用量

在磨矿细度-0.074mm占89.23%，水玻璃用量为2 000g/t，煤油用量分别为50g/t、100g/t、150g/t、200g/t，2#油用量为40g/t条件下，按试验流程进行煤油用量试验(图1)，随着煤油用量的增加(图5)，精矿固定碳含量逐渐降低，回收率逐渐提高，在煤油用量为150g/t时，回收率基本保持不变，因此煤油用量确定为150 g/t。

图5 煤油用量试验结果

3.1.5 2#油用量

在磨矿细度-0.074mm占89.23%，水玻璃用量为2 000g/t，煤油用量为150g/t，2#油用量分别为10g/t、20g/t、30g/t、40g/t条件下，按试验流程进行2#油用量试验(图1)，随着2#油用量的增加(图6)，精矿固定碳含量逐渐降低，回收率逐渐提高，在煤油用量为30g/t时，回收率基本保持不变，精矿固定碳含量逐渐降低，因此2#油用量确定为30g/t。

3.2 再磨Ⅰ细度试验

图6 2#油用量试验结果

在 磨 矿 细 度 -0.074mm 分 别 占 90.42%、92.23%、93.41%、95.44%，水玻璃用量为2 000g/t，煤油用量为150g/t， 2#油用量为30g/t条件下，按试验流程进行再磨Ⅰ细度试验(图7)，随着磨矿细度增加(图8)，精矿固定碳含量逐渐提高，回收率先提高再保持平稳变化，在磨矿细度-0.074mm占93.41%时，精矿固定碳含量变化幅度较小，回收率逐渐降低，因此精选再磨Ⅰ细度-0.074mm确定为93.41%。

图7 再磨Ⅰ细度试验流程

3.3 开路试验

在条件试验基础上进行了开路试验(图9)。由于矿石中细鳞片状石墨集合体常夹杂有绿泥石、云母等脉石矿物，因此采用多段磨矿、多次选别流程。开路试验可获得产率为1.79%、固定碳含量为97.96%、回收率为65.43%的石墨精矿(表4)。

3.4 闭路试验

在开路试验基础上进行了闭路试验(图10)，采用一粗二扫六精闭路流程。由于中矿1和中矿3与原矿品位相近，合并返至粗选1。中矿2固定碳含量较低，直接合入尾矿，其他中矿进行逐级返回处理。最终获得石墨精矿0.045mm粒级占70%以上，而固定碳含量为95.62%，回收率为79.07%的良好指标 (表 5)。

图8 再磨Ⅰ细度试验

图9 开路试验流程

表4 开路试验结果

图10 闭路试验流程

表5 闭路试验结果

4 精矿分析

对最终得到的闭路流程石墨精矿进行质量分析(表6)，该石墨精矿的灰分及挥发分均较低，纯度较高，固定碳含量达到95.62%。同时石墨原矿中的Fe、S杂质较高，但在精矿中均有所降低，满足产品要求。

表6 精矿质量分析结果 (单位/%)

5 结论与探讨

(1)该矿石固定碳含量为2.73%，为低品位细鳞片石墨矿，-0.15mm粒级产率为49.53%，固定碳分布率为57.61%，因此固定碳相对富集于细粒级。石墨伴生矿物复杂，晶体间隙中充填有细小的脉石矿物，在阶段磨选流程中需要注意去泥。

(2)该矿石最优粗选条件为粗选磨矿细度-0.074mm粒级占89.23%，水玻璃用量为2 000 g/t，煤油为150g/t，2#油为30g/t，最终得到固定碳含量为23.05%，回收率为80.20%的石墨粗精矿。

(3)该矿石通过一次粗磨，一次粗选，二次扫选，粗精矿五次再磨，六次精选，中矿1和中矿3集中返回粗选处理，中矿4～7分别逐级返回处理，最终得到固定碳含量为95.62%，回收率为79.07%的石墨精矿。