低品位白云石型萤石矿浮选抑制剂作用效果对比研究_韩吉财.pdf

低品位白云石型萤石矿浮选抑制剂作用效果 对比研究 韩吉财 1 朱立新 2 孙体昌 1 吴世超 1 张乐 1 刘伟然 1 （1. 北京科技大学土木与资源工程学院， 北京 100083； 2. 南京资源生态科学研究院， 江苏 南京 210047） 摘要以某萤石品位37、 白云石品位51的低品位白云石型萤石矿为研究对象， 分别以腐殖酸钠、 单宁、 酸化水玻璃和氟硅酸钠为抑制剂， 考察在不同矿浆pH值及抑制剂不同用量条件下对原矿中各种脉石矿物的抑制 效果。研究发现 腐殖酸钠在酸性条件下对方解石的抑制作用加强， 在碱性条件下对白云石的抑制作用减弱； 单宁 在酸性条件下对方解石的抑制作用减弱， 碱性条件下对白云石的抑制作用加强， 对方解石的抑制作用减弱； 酸化水 玻璃在酸性条件下对方解石和白云石的抑制作用增强， 在碱性条件下抑制作用减弱； 矿浆pH对氟硅酸钠抑制白云 石的效果无影响， 在碱性条件下对方解石的抑制作用增强； 4种抑制剂中腐殖酸钠抑制作用强于氟硅酸钠， 酸化水 玻璃次之， 单宁抑制作用最弱， 氟硅酸钠对脉石矿物的选择性优于腐殖酸钠。在磨矿细度-0.074 mm占73、 碳酸 钠用量500 g/t、 捕收剂BK410用量400 g/t、 氟硅酸钠用量1 000 g/t条件下， 经1粗1扫2精开路流程， 可以得到CaF2品 位86.23、 回收率61.20的萤石精矿。 关键词萤石白云石方解石抑制剂 中图分类号TD973文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -08-102-06 DOI10.19614/ki.jsks.201908019 Comparative Study on the Effect of Low-grade Dolomite-type Fluorite Ore Flotation Inhibitor Han Jicai1Zhu Lixin2Sun Tichang1Wu Shichao1Zhang Le1Liu Weiran12 （1. School of Civil and Resource Engineering， University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083， China； 2. Nanjing Institute of Resources and Ecological Sciences， Nanjing 210047， China） AbstractThe low-grade dolomite-type fluorite ore with fluorite grade of 37 and dolomite grade of 51 was selected as the research object. Sodium humate，tannin，acidified sodium silicate and sodium fluorosilicate was used as inhibit to study its inhibition effects on various gangue minerals in run-of-mine ore at different pulp pH values and different inhibitor dosages. Through research under acidic conditions，the inhibition of sodium humate to calcite was enhanced，the inhibition to dolomite is weakened under alkaline conditions. The inhibition of tannin to calcite is weakened under acidic conditions， the inhibition to dolomite is enhanced under alkaline conditions，and the inhibition to calcite is weakened. The acidified sodium silicate has an enhanced inhibition to the calcite and dolomite under acidic conditions，and the inhibition is weakened under alkaline conditions. The pulp pH has no effect on the inhibition of sodium fluorosilicate to dolomite， and the inhibition to cal- cite is enhanced under alkaline conditions. Among the four inhibitors， the inhibition of sodium humate was stronger than that of sodium fluorosilicate， followed by acidified sodium silicate， and the inhibition of tannin was the weakest. Sodium fluorosili- cate has better selectivity to gangue minerals than sodium humate. The optimum conditions are grinding fineness -0.074 mm accounted for 73， sodium carbonate dosage 500 g/t， collector BK410 dosage 400 g/t and sodium fluorosilicate dosage 1 000 g/t， fluorite concentrate with CaF2grade 86.23 and recovery 61.20 was obtained by being treated with opened-circuit pro- cess consisting of once roughing one scavenging two cleaning. KeywordsFluorite， Dolomite， Calcite， Inhibitor 收稿日期2019-06-15 作者简介韩吉财 （1995） ， 男， 硕士研究生。通讯作者孙体昌 （1958） ， 男， 教授， 博士研究生导师。 总第 518 期 2019 年第 8 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 518 August 2019 萤石又称氟石， 一种等轴晶系非金属矿物， 其化 学成分为氟化钙 （CaF2） ， 氟元素占比高达48.7。萤 石作为唯一一种可以大量提氟元素的矿物， 广泛用 于冶金、 化工、 军事等领域， 被许多国家列为战略资 102 ChaoXing 源， 对萤石的开采和利用采取一系列限制和保护措 施 ［1-2］。我国近几年来对萤石资源的开采和利用大幅 上升， 并且对外出口， 导致高品位萤石资源急剧下 降。各个企业都加强萤石资源战略储备， 纷纷把目 标投向了低品位萤石资源的开采和利用上 ［3-4］。但低 品位萤石矿矿物种类复杂， 萤石常与方解石、 白云 石、 白钨矿等含钙脉石矿物共生， 他们具有相似的表 面物理化学性质。采用脂肪酸类捕收剂均能将其上 浮， 很难发生选择性吸附 ［5-8］。萤石与含钙脉石矿物 的分离是萤石浮选的重点和难点， 为实现它们的有效 分离， 需要选择合适的抑制剂来强化萤石与脉石矿物 的表面物理化学性质和可浮性差异。虽然国内外对 低品位萤石矿的开采和利用都有一定程度的研究， 但 是许多学者 ［9-13］只是研究抑制剂对原矿中所有脉石矿 物的抑制效果， 以精矿中萤石品位的高低来判断抑制 剂作用效果， 却不知浮选过程中对每种脉石矿物的具 体抑制情况。另一些学者 ［14-16］通过浮选纯脉石矿物 研究抑制剂作用效果， 虽然可以说明抑制剂对单一脉 石矿物的作用效果， 但由于萤石与含钙脉石矿物表面 物理化学性质相似， 在浮选实际矿石时容易失去选择 性。本试验分别以腐殖酸钠、 单宁、 酸化水玻璃 （硫酸 与水玻璃质量比为1 ∶ 2） 和氟硅酸钠为抑制剂考察其 对原矿中各种矿物的抑制情况， 对比4种抑制剂抑制 作用的强弱和对脉石矿物的选择性。 1试验原料 试验原矿来自河北某萤石矿山， 其矿物组成见 表1， XRD衍射分析见图1。 从表1和图1可知， 原矿中萤石含量仅为37， 白 云石含量高达51， 属于典型的低品位白云石型萤石 矿， 其余脉石矿物含量较少。通过SEM-EDS分析可 知， 萤石与白云石以及方解石单体解离度高， 但与石 英密切共生， 许多细小的石英颗粒被包裹在萤石内 部。白云石和方解石大多以不规则块状的单体形式 存在， 少量的萤石与白云石共生。 2试验结果与讨论 浮选试验流程如图2所示， 原矿 （-2 mm） 先进行 一段磨矿 （-0.074 mm占73） ， 再经过1粗1扫、 粗选 精矿与扫选精矿合并后经2次精选开路流程， 扫选加 药量为粗选的一半， 精选不加任何药剂。所得精矿烘 干至恒重， 计算产率， 然后对精矿进行XRD分析。首 先， 从精矿产率的高低可以看出抑制剂抑制作用的强 弱， 精矿产率越低， 说明抑制剂对原矿中某些矿物抑 制作用越强。其次， 从精矿XRD衍射图谱中可以看 到各种矿物衍射峰的变化， 由此判断抑制剂对具体矿 物的作用效果， 精矿XRD衍射图谱上某种矿物的衍 射峰越低， 说明抑制剂对这种矿物的抑制作用越强。 2. 1pH值对抑制效果的影响试验 矿浆pH值的改变往往会引起药剂作用效果的 变化， 进而改变浮选结果。为了确定抑制剂最佳抑 制效果时的矿浆pH值， 进行pH值对抑制剂抑制效果 的影响试验。由于原矿中含有碳酸盐矿物， 碳酸根 会发生水解， 并且会与酸反应， 导致矿浆pH值测量 不准确， 所以采用pH调整剂用量代替pH值作变量。 以Na2CO3和H2SO4为矿浆pH值调整剂， 分别在未添 加pH调整， H2SO4用量500 g/t、 1 000 g/t， Na2CO3用量 5 00 g/t、 1 000 g/t时进行试验。4种抑制剂用量均固 定为600 g/t， 精矿产率见图3， 精矿矿物组成变化如 图4所示。 从图3、 图4 （a） 可以看出 选用腐殖酸钠为抑制 剂时， 精矿产率比其余3种都低， 说明腐殖酸钠抑制 作用最强； 与不加调整剂时相比， 添加500 g/t硫酸， 精矿产率明显增加， 且添加硫酸后方解石峰消失， 白 韩吉财等 低品位白云石型萤石矿浮选抑制剂作用效果对比研究2019年第8期 103 ChaoXing 云石峰基本不变， 说明腐殖酸钠对方解石的抑制作 用增强， 对萤石的抑制作用减弱； 硫酸用量继续增加 时， 精矿产率和衍射图谱几乎不变， 表明硫酸用量超 过500 g/t时， 增加硫酸用量对腐殖酸钠的抑制效果 基本没有影响； 在碳酸钠用量为500 g/t时， 精矿产率 低于未加调整剂时的产率， 方解石峰消失， 白云石峰 略微增强， 表明腐殖酸钠对方解石的抑制作用增强， 对白云石的抑制作用减弱； 当碳酸钠用量继续增加 时， 精矿产率又升高， 并且又出现方解石峰， 白云石 峰继续增强， 表明当碱性继续增加时， 腐殖酸钠对方 解石和白云石的抑制作用减弱。 金属矿山2019年第8期总第518期 104 ChaoXing 从图3、 图4 （b） 可以看出 单宁抑制作用下的精 矿产率比其余3种都高， 说明单宁抑制作用最弱； 在 硫酸用量500 g/t条件下， 与不加调整剂时相比， 精矿 产率增加， 方解石峰增强， 白云石峰略微增强； 硫酸 用量1 000 g/t时， 精矿产率继续增加， 方解石的峰继 续增强， 白云石的峰基本不变， 说明酸性条件下单宁 对方解石的抑制作用减弱， 对白云石的抑制作用影 响不大； 在碳酸钠用量500 g/t时， 精矿产率低于未加 调整剂时的产率， 白云石的峰减弱， 方解石的峰略微 增强； 碳酸钠用量增加至1 000 g/t时， 精矿产率继续 减少， 白云石的峰持续减弱， 方解石的峰继续增强， 说明在碱性条件下单宁对白云石的抑制作用增强， 对方解石的抑制作用减弱。 从图3、 图4 （c） 可以看出 以酸化水玻璃为抑制 剂时， 硫酸用量为500 g/t与不加调整剂相比， 精矿产 率下降， 方解石峰减弱， 白云石峰减弱， 说明酸化水 玻璃对方解石和白云石的抑制作用增强； 继续增加 硫酸用量至1 000 g/t时， 精矿产率和衍射图谱基本不 变， 说明硫酸用量继续增加对抑制作用无影响； 当加 入500 g/t的碳酸钠时， 精矿产率略高于不加调整剂 时的产率， 方解石峰和白云石峰都有所增强； 继续增 加碳酸钠用量至1 000 g/t， 精矿产率继续增加， 方解 石峰和白云石峰持续增强， 说明碱性条件下酸化水 玻璃对方解石和白云石的抑制作用减弱。 从图3、 图4 （d） 可以看出 以氟硅酸钠为抑制剂 时， 改变pH调整剂用量， 精矿产率几乎不变， 白云石 峰强度基本不变， 这说明矿浆pH调整剂对氟硅酸钠 抑制白云石的效果影响不大； 但在加入碳酸钠后， 方 解石峰减弱， 说明碱性条件下氟硅酸钠对方解石的 抑制作用增强。 对比4种抑制剂抑制效果可以发现， 所有精矿中 石英峰没有出现， 这是因为石英的表面性质与其他 矿物相差较大， 捕收剂对石英有较好的选择性； 单 宁、 酸化水玻璃和氟硅酸钠为抑制剂时， 所有精矿中 都有方解石峰， 说明这3种抑制剂对方解石抑制作用 较弱； 而选用腐殖酸钠为抑制剂时， 在不添加调整剂 的情况下， 可以看到浮选精矿中存在方解石峰； 当添 加硫酸和500 g/t碳酸钠时， 浮选精矿中方解石峰消 失， 说明在酸性和弱碱性条件下， 腐殖酸钠对方解石 有较强的抑制作用。所有浮选条件下的精矿中都有 白云石峰， 但以腐殖酸钠和氟硅酸钠为抑制剂时， 浮 选精矿中白云石峰较弱， 说明腐殖酸钠和氟硅酸钠 对白云石的抑制作用更强。综合对比发现， 以腐殖 酸钠为抑制剂在硫酸用量500 g/t、 以氟硅酸钠为抑制 剂在碳酸钠用量500 g/t时， 对原矿中脉石矿物抑制 效果最好。 2. 2抑制剂用量对抑制效果的影响试验 以腐殖酸钠为抑制剂， 在硫酸用量500 g/t， 腐殖 酸钠用量分别为600、 800、 1 000 g/t条件下， 以氟硅酸 钠为抑制剂， 在碳酸钠用量500 g/t， 氟硅酸钠用量分 别为600、 1 000、 1 500 g/t条件下进行试验， 精矿产率 见图5， 矿物组成变化如图6所示。 由图5、 图6 （a） 可以看出 随着腐殖酸钠用量从 600 g/t 增加至 1 000 g/t， 精矿产率急剧降低， 从 32.70降低至16.11； 随着腐殖酸钠用量的增加， 白 云石峰持续减弱， 但一直存在。 由图5、 图6 （b） 可以看出 氟硅酸钠用量从600 g/t增加至1 000 g/t时， 精矿产率缓慢降低， 从32.53 降低到29.61， 继续增加氟硅酸钠用量至1 500 g/t 时， 精矿产率几乎不变； 随着氟硅酸钠用量的增加， 方解石峰和白云石峰依然存在， 衍射图谱基本没有 变化。 对浮选精矿进行分析可知 当腐殖酸钠用量从 800 g/t增加至1 000 g/t时， 精矿萤石品位从86.58 升高到91.56， 回收率从50.37降低至35.36； 氟 硅酸钠用量从1 000 g/t增加至1 500 g/t时， 精矿萤石 品位从86.23提升至86.74， 回收率从61.20降低 至60.66。对比可以发现， 腐殖酸钠用量600 g/t与 氟硅酸钠用量1 000 g/t时的精矿品位大致相同， 但 氟硅酸钠作用时的萤石回收率高于腐殖酸钠作用时 的萤石回收率。并且， 腐殖酸钠用量从600 g/t增加 至 1 000 g/t， 精矿产率下降约一半， 品位虽有所提 升， 但回收率大幅下降。而氟硅酸钠用量从1 000 g/t 增加至1 500 g/t， 精矿产率、 品位和回收率几乎不变。 由此可以说明， 腐殖酸钠选择性差， 随着用量增加， 抑 制了以萤石为主的连生体， 导致精矿产率和回收率急 剧下降。而氟硅酸钠选择性较好， 当用量为1 000 g/t 时， 脉石单体和以脉石为主的连生体已经全部抑制， 增加用量， 不会抑制以萤石为主的连生体。 韩吉财等 低品位白云石型萤石矿浮选抑制剂作用效果对比研究2019年第8期 105 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ ［11］ 3结论 （1） 河北某萤石矿萤石品位 37， 白云石品位 51， 其余脉石矿物含量较少， 属于低品位白云石型 萤石矿。萤石与石英共生密切， 与其他脉石矿物单 体解离度高。 （2） 腐殖酸钠抑制作用强于氟硅酸钠， 酸化水玻 璃次之， 单宁抑制作用最弱。氟硅酸钠对脉石矿物 的选择性优于腐殖酸钠。腐殖酸钠在酸性条件下对 萤石的抑制作用减弱， 对方解石抑制作用加强， 对白 云石的抑制效果无影响， 而在碱性条件下对白云石 的抑制作用减弱。单宁在酸性条件下对方解石的抑 制作用减弱， 对白云石的抑制作用无影响， 碱性条件 下单宁对白云石的抑制作用加强， 对方解石的抑制 作用减弱。酸化水玻璃在酸性条件下对方解石和白 云石的抑制作用增强， 在碱性条件下对方解石和白 云石的抑制作用减弱。矿浆pH对氟硅酸钠抑制白 云石的效果无影响， 在碱性条件下对方解石的抑制 作用增强。 （3） 在磨矿细度-0.074 mm占73， 碳酸钠用量 500 g/t， 捕收剂 BK410 用量 400 g/t， 氟硅酸钠用量 1 000 g/t的条件下， 经过1粗1扫2精开路流程， 得到 萤石品位86.23、 回收率61.20的萤石精矿。 参 考 文 献 陈石义， 张寿庭. 我国氟化工产业中萤石资源利用现状与产业 发展对策 ［J］ ．资源与产业， 2013 （2） 79-83. 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