坦桑尼亚某鳞片石墨矿石浮选试验

胡 俊 陈晓波 刘建文

（1.烟台金鹏冶金设计研究工程有限公司；2.烟台东方冶金设计研究院有限公司）

石墨按结晶形态分为鳞片石墨、致密块状石墨和隐晶质石墨［1］，其中将+0.15 mm的鳞片石墨称为大鳞片石墨，-0.15 mm 的鳞片石墨称为细鳞片石墨［2］。鳞片石墨疏水性强，有较好的可浮性，同时，因其片状结构及良好的表面性质，在选别尤其在磨矿过程中，鳞片结构容易被破坏，因此，保护石墨鳞片，特别是资源少、用途广、价值高的大鳞片，尤为重要［3-4］。

近年来，学者们在保护石墨大鳞片上做了很多选矿工艺研究，如快速浮选［5］、多段磨矿多段选别、多段磨矿—分级浮选—超声波强化联合浮选［6］、阶段磨矿浮选—预先分目、混目粗选再对粗精矿分级磨矿浮选［7-8］等，这些新工艺降低了石墨鳞片的破坏程度，有效地保护了石墨大鳞片的完整性［9］，对石墨选别具有重大意义。坦桑尼亚某石墨矿矿石为鳞片石墨，为保护石墨鳞片、提高大鳞片产率，采用阶段磨矿浮选—预先分目的工艺流程进行选矿试验研究，并获得了满意的试验指标。

1 矿石性质

1.1 原矿主要化学成分分析

该石墨矿石主要化学成分分析结果见表1。

1.2 矿石的矿物组成

工艺矿物学研究表明，该矿石矿物组成比较简单，非金属矿物为石墨、石英、白云母及少量斜长石、绢云母、绿帘石，并含有微量榍石等；金属矿物为微量金属氧化物和金属硫化物，金属氧化物为褐铁矿，金属硫化物为黄铁矿。矿石矿物组成见表2。

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1.3 主要矿物嵌布特征

石墨呈片状、弯曲片状或鳞片状集合体分布于石英粒间或与石英相间分布，并与石英、白云母等一起呈定向分布，构成片状构造；有的沿石墨解理分布有微细条带状石英。

石英以他形粒状沿长轴定向分布，表面较干净，与石墨、白云母等嵌布在一起，有的粒间分布有斜长石等，分布均匀。白云母呈片状或片状集合体定向分布，与石英、石墨嵌布在一起。

2 选矿试验研究

2.1 粗选条件试验

粗选条件试验流程见图1。

2.1.1 磨矿细度试验

由于鳞片石墨特殊的片状结构，通过磨矿既要使石墨与脉石矿物充分解离，又要保护石墨大鳞片的完整性。因此，选用磨剥作用更好的钢棒作为磨矿介质，即采用棒磨机进行磨矿［10-11］。固定捕收剂蒙脱醇用量56 g/t、矿浆浓度20%，浮选时间4 min。试验流程见图1，结果见图2。

由图2 可见，随着磨矿细度的提高，粗精矿固定碳品位降低，固定碳回收率为94.14%～94.28%，变化幅度较小；当磨矿细度为-0.15 mm43.33% 时，粗精矿固定碳品位为53.45%，回收率为94.22%，为保护石墨鳞片的完整性进行粗磨矿，故确定磨矿细度为-0.15 mm43.33%。

2.1.2 捕收剂种类试验

采用具有起泡性能的捕收剂蒙脱醇和煤油、柴油进行捕收剂种类试验，固定磨矿细度为- 0.15 mm43.33%、矿浆浓度20%、浮选时间4 min，试验结果见表3。

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由表3可知，相较于煤油、柴油，采用蒙脱醇做捕收剂，粗精矿产率略低，但固定碳品位及回收率均较高；同时，该药剂用量较少，因此确定采用蒙脱醇作捕收剂。

2.1.3 捕收剂用量试验

固定磨矿细度为- 0.15 mm43.33%、矿浆浓度20%、浮选时间4 min进行蒙脱醇用量试验，试验结果见图3。

由图3 可见，提高捕收剂用量，粗精矿固定碳品位不断降低，回收率先快速上升而后上升幅度减慢；捕收剂用量较大时，药剂的选择性降低，脉石矿物被夹带进入泡沫层，导致上浮粗精矿固定碳品位降低，在粗精矿回收率相差不大的前提下，固定碳品位越高，粗精矿质量越好，因此，确定蒙脱醇用量为48 g/t。

2.1.4 矿浆浓度试验

矿浆浓度的高低是影响浮选指标的重要因素之一［11］。固定磨矿细度-0.15 mm43.33%、蒙脱醇用量48 g/t、浮选时间4 min 进行矿浆浓度试验，试验结果见图4。

由图4 可见，浮选矿浆浓度较低时，粗精矿固定碳品位较高，但回收率低；随着矿浆浓度的提高，粗精矿回收率不断提高，但固定碳品位逐渐降低；综合考虑，确定矿浆浓度20%为宜。

2.2 精选条件试验

2.2.1 再磨1磨矿细度试验

根据粗选确定的试验条件进行1 粗1 扫，粗精矿1 次精选后，进行1 次再磨2 次精选，并对精矿产品进行筛分分级。精矿再磨选用砂磨机，采用高铝球作为磨矿介质，再磨1磨矿细度试验流程见图5，试验结果见表4，精矿粒级筛析结果见表5。

由表4 可知，粗精矿经过1 次精选，精矿进行1次再磨，随着再磨1 磨矿细度的提高，矿物进一步单体解离，精矿固定碳品位逐渐提高；在磨矿细度为-0.15 mm48.83%时，精矿固定碳品位为89.92%，回收率为71.84%；继续提高磨矿细度，精矿固定碳品位提高幅度较小，因此，确定再磨1 的磨矿细度为-0.15 mm48.83%。

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由表5 可知，对1 次再磨、2 次精选后的精矿进行预先分级，1 次再磨细度为-0.15 mm48.83% 时，+0.15 mm 精矿固定碳品位为96.57%，分布率为61.90%，产品达到高碳石墨的质量标准，为保护大鳞片石墨精矿的完整性，将该部分精矿提前回收。对品位较低的-0.15mm细鳞片石墨精矿继续进行再磨再选，以提高精矿品位。

2.2.2 细鳞片石墨再磨再选试验

对-0.15 mm 粒级精矿（以下称原矿1）继续进行3次再磨4次精选试验，试验流程见图6，结果见表6。

由表6 可知，对-0.15 mm 精矿进行3 次再磨4 次精选，精矿固定碳含量为96.35%、作业回收率为63.06%。

2.3 闭路试验

根据粗选和精选试验确定的条件进行闭路试验，闭路试验流程见图7，结果见表7。

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3 结 论

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（1）石墨是坦桑尼亚某鳞片石墨矿石中可回收的主要有用矿物，呈片状、弯曲片状或鳞片状集合体嵌布，固定碳品位为14.89%。矿石中的非金属矿物主要为石墨、石英、白云母等，金属矿物含量较少，仅含有微量的黄铁矿、褐铁矿。

（2）在磨矿细度为-0.15 mm43.33%的条件下，进行1 粗1 扫，粗精矿1 次精选后，一段再磨、2 次精选，精矿采用100目筛子预先筛分，+0.15 mm 大鳞片石墨精矿提前回收，-0.15 mm 精矿继续三段再磨6 次精选，获得细鳞片石墨精矿。闭路试验精矿1固定碳含量96.04%、回收率为55.84%，精矿2 固定碳含量95.43%、回收率为38.73%、总回收率为94.57%。

（3）该矿石采用阶段磨矿浮选与预先分目相结合的方法选别石墨，获得了较佳的试验指标。预先分目提前将固定碳品位达到95% 以上的大鳞片石墨回收，有效防止了石墨大鳞片的破碎，保护了大鳞片石墨的完整性，提高了大鳞片产率。