内蒙古某低品位萤石矿选矿试验研究

刘双有，闫宝宝，王梦琳，刘永茂，张维佳

(内蒙古自治区冶金研究院，内蒙古 呼和浩特 010020)

萤石，又名氟石，属卤化物矿物，是提取氟的重要矿物，主要用于钢铁、氟化工、炼铝和建材工业，很多国家将其作为重要的战略资源进行储备。

我国萤石资源储量丰富，但人均资源占有量较低，而且富矿少、贫矿多。近年来，随着氟化工业的快速发展，萤石资源的供需矛盾更加突出，加快对低品位萤石矿的开发利用是摆在每一位选矿工程师面前的现实难题。

内蒙古某萤石矿原矿品位较低，矿物组成复杂，笔者以该低品位萤石矿矿石为研究对象，针对该矿石开展了较系统的条件试验、开路试验及闭路试验，通过对比，最终推荐：在磨矿细度为-200目占70%，进行一次粗选、二次扫选、三次精选的浮选工艺流程，闭路试验萤石精矿产率为48.84%，品位为CaF295.92%，回收率为CaF290.10%。本流程对矿石性质类似的低品位萤石矿石具有一定的参考、指导意义。

1 矿石性质

1.1 矿石结构、构造

1.1.1 矿石结构。 以半自型粒状结构为主，细脉状、浸染状次之。

1.1.2 矿石构造。 以块状构造为主，次为角砾状构造、条带状构造及稠密浸染状构造。

①致密块状构造：由萤石在构造断裂带充填富集而成。 ②角砾状构造：先形成的萤石和方解石等碎块角砾被后形成的石英胶结而成。 ③条带状构造：主要由萤石沿一定方向与脉石矿物相间排列而成。 ④稠密浸染状构造：他型粒状萤石呈稠密浸染状分布在各种岩性的岩石中而成。

1.2 矿石的矿物成分

矿石中矿石矿物为萤石，脉石矿物主要为石英、长石、方解石等非金属矿物以及黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等金属矿物。

萤石是主要的回收目的矿物，多呈粒状集合体，少量呈角砾状、条带状、星散状分布于石英粗面岩中。萤石粒径多为0.2 cm～1.0 cm，个别可达3 cm～5 cm。萤石颜色为无色、白色、黄色、绿色和紫色等，玻璃光泽，硬度4。

1.2.1 石英。呈细粒状或不等粒粒状产出，常与萤石和方解石胶结，无色和白色，玻璃光泽，少数具油脂光泽，无解理，断口具贝状或刺状。

1.2.2 方解石。呈不规则的菱面体粒状产出，常有聚片双晶，解理较完全，颜色多为白色，条痕白色，玻璃光泽和珍珠光泽。

1.2.3 黏土类矿物。主要为长石、绢云母、绿泥石等，呈星点状或集合体状、显微鳞片状散布在细晶状萤石晶粒之中、萤石晶粒间或被排挤在萤石集合体外缘，分布不均匀。

1.2.4 金属矿物。矿石中的金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、锡石等。含锰磁铁矿呈稀疏至稠密浸染状或脉状产出；黄铁矿多呈浸染状，局部呈团块状；磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等，在矿体内呈单矿物或集合体状零星产出。各种金属矿物含量均极低。

1.3 原矿化学多元素分析

表1 原矿化学多元素分析结果

据多元素分析结果可知：该矿石中主要化学成分是CaF2、SiO2、Al2O3和TFe，其他元素含量较低。

1.4 原矿的比重测定

原矿真比重：2.87×103kg/m3，原矿堆比重：1.80×103kg/m3。

2 选矿试验

萤石浮选以碳酸钠为调整剂、以水玻璃为抑制剂、用油酸类捕收剂做捕收剂的工艺流程在工业生产上已经成熟应用了许多年，因此本次选矿试验选择以碳酸钠为调整剂、以水玻璃为抑制剂、用低温YS系列捕收剂做捕收剂的工艺流程。根据矿石性质，选矿试验采用浮选工艺流程，并进行各项条件对比试验、开路试验及闭路试验。

2.1 磨矿细度试验

合理的磨矿细度不仅是获得较好浮选指标的关键，而且也是节省能源消耗、降低生产成本、实现企业绿色发展的关键。本次细度试验中加入碳酸钠1 500 g/t、水玻璃1 000 g/t、低温YS捕收剂200 g/t，探索不同磨矿细度对浮选指标的影响，浮选试验结果如图1所示。

图1 磨矿细度试验结果

据试验结果，随着磨矿细度的增加，萤石粗精矿品位及回收率呈现先升高后降低的趋势，在磨矿细度为-200目(74 um)占70%时，粗精矿品位、回收率等指标最好，故选择磨矿细度为-200目(74 um)占70%。

2.2 碳酸钠用量试验

矿浆酸碱度不仅影响矿物表面物理化学性质，而且还会影响矿物与浮选药剂之间的相互作用。碳酸钠是一种常用的非金属矿浮选pH调整剂，本次试验采用碳酸钠调整矿浆pH值。碳酸钠用量试验条件：磨矿细度-200目占70%、水玻璃1 000 g/t，YS捕收剂200 g/t，探索不同用量碳酸钠对浮选指标的影响，试验结果如图2所示。

图2 碳酸钠用量试验结果

据试验结果，随碳酸钠用量增加，萤石粗精矿中CaF2的品位不断降低，回收率先升高后降低，当碳酸钠用量为500g/t时，萤石粗精矿品位CaF2：90.98%，回收率67.48%，指标较好，为保证萤石中CaF2的回收率，故暂时选定碳酸钠用量为500 g/t，此时pH=6。

2.3 水玻璃用量试验

水玻璃是石英、硅酸盐以及硅铝酸盐类矿物的常用抑制剂，而且水玻璃作为矿浆的调整剂，可强化矿浆的分散。非硫化矿浮选时，广泛使用水玻璃作抑制剂，同时作为矿泥分散剂分散矿浆。水玻璃用量试验条件：磨矿细度-200目占70%、碳酸钠500 g/t (pH=6)、低温YS捕收剂200 g/t，探索不同水玻璃用量对浮选指标的影响。试验结果如图3所示。

试验结果表明，随水玻璃用量的增加，萤石粗精矿中CaF2品位基本呈升高的趋势，但CaF2回收率先升高后降低，综合考虑，暂选定水玻璃用量为600 g/t，此时CaF2品位为91.38%，回收率为70.91%。

图3 水玻璃用量试验结果

2.4 捕收剂用量试验

为了节约能源消耗、降低选厂生产成本，适应当前国家清洁生产及节能减排的要求，选矿药剂科研工作者研发了低温YS系列萤石矿捕收剂，故本次选矿试验选用YS系列捕收剂，并进行用量条件试验。试验条件：磨矿细度-200目占70%、碳酸钠500 g/t(pH=6)、水玻璃600 g/t，试验结果如图4所示。

图4 YS捕收剂用量试验结果

图5 闭路试验流程

据试验结果，随捕收剂用量的增加，萤石粗精矿产率不断增加，粗精矿中CaF2品位有所下降，CaF2回收率先升高后降低，综合考虑在YS捕收剂400 g/t时选别指标较好，此时粗精矿品位90.13%，回收率88.66%，故暂定捕收剂用量为400 g/t。

2.5 闭路试验

在条件试验的基础上进行闭路试验，试验结果如表2所示，闭路试验流程如图5所示。

表2 闭路试验结果

3 产品检查

3.1 浮选精矿产品化学多元素分析

表3 浮选精矿化学多元素分析结果

3.2 精矿比重测试

浮选精矿真比重：2.94×103kg/m3。

4 结束语

内蒙古某萤石矿矿石中主要有用矿物为萤石。通过较系统的条件试验研究，最终推荐选矿流程为：在磨矿细度为-200目占70%时，进行一次粗选、二次扫选、三次精选的浮选工艺流程。该流程结构合理、成熟，生产中易于操作、管理，所获得的技术、经济指标比较理想。

经闭路试验可得到如下浮选技术指标：萤石精矿产率为48.84%，品位为CaF295.92%，回收率为CaF290.10%。

浮选精矿产品达到YB/T 5217-2005 FC-95质量标准要求。

YS系列低温萤石矿捕收剂对该矿石选择性较好，所得到的浮选指标较好。在生产中可以根据矿石性质变化对相应浮选药剂配比进行适当的调节。