李名凤,高惠民,史文涛,喻福涛

(武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430070)

萤石是一种战略型矿物，用途非常广泛，在国家经济建设中起着非常重要的作用。我国萤石矿储量丰富，萤石储量占世界总储量的1/3.其中大多数属于伴生矿，常与石英、方解石、重晶石以及硫化矿等伴生[1]。重晶石-萤石型萤石矿是我国萤石矿的主要类型之一，由于萤石与重晶石密度差异不大，可浮性相近，分离难度大[2]。因此，实现萤石与重晶石的有效分离，对提高资源利用率具有重要的经济效益和良好的社会效益。

1 试样性质

试样为湖南某萤石矿原矿浮选去除石英的精矿，试样的化学组成分析结果见表1。

表1 试样化学组成分析结果

由表1可知，试样的主要矿物为萤石、重晶石，萤石品位为54.04%，重晶石品位为42.42%，两者相加大于96%，综合利用具有良好的经济效益。

2 试验设备与试剂

2.1 试验仪器、设备

三辊四筒棒磨机，XMB-70型，湖北省探矿机械厂；单槽浮选机，PK/FD型，武汉洛克粉磨设备制造有限公司。

2.2 试剂

水玻璃，CP，上海化学试剂总厂；硫酸铝，CP，金山县兴塔化工厂；油酸钠，AR，上海申江化工厂；YZ-4，工业级，市购。

3 选矿试验

萤石和重晶石的可浮性相近，不同的抑制剂条件可实现抑制萤石浮选重晶石或抑制重晶石浮选萤石，所以选择合适的抑制剂是实现萤石与重晶石分离的关键[1]，为保证萤石精矿高品质，试验采用抑制重晶石及其他脉石矿物优先浮出萤石的方案；由于试样中还有1.06%的SiO2，因此试验中添加适量的水玻璃抑制SiO2，同时又不对萤石产生较大的抑制，另外添加硫酸铝减少水玻璃对萤石的抑制，同时对重晶石起抑制作用[3]；栲胶是一种常用的重晶石抑制剂，其中YZ-4抑制效果较理想，因此试验以YZ-4为重晶石抑制剂；萤石浮选常用阴离子类捕收剂，尤以脂肪酸类捕收剂为主[4]，油酸钠是一种常用的脂肪酸类捕收剂，捕收性强，试验选用油酸钠作为捕收剂。

3.1 粗选条件试验

3.1.1 入选细度的确定

由于试样为湖南某萤石矿原矿浮选去除石英的精矿，已经经过磨矿，矿石细度较细，为-0.074mm占88.55%，经显微镜观察萤石与重晶石以较好解离，为防止过磨，试验中不再磨矿。

3.1.2 粗选pH值试验

萤石浮选一般采用硫酸与碳酸钠作为pH调整剂，碳酸钠不仅可以调整pH值，同时又是硬水软化剂，而且还可以分散矿泥[5]；而加入硫酸后，酸性水玻璃能起到较好的调整矿浆、抑制脉石的作用，并且弱酸性条件下精尾矿易脱水过滤，回水易处理[6]。因此试验确定用碳酸钠和硫酸溶液来调节矿浆pH值。确定试验条件为：入选细度为-0.074mm占88.55%、水玻璃用量200g/t、硫酸铝用量400g/t、YZ-4用量400g/t、油酸钠用量200g/t，变量pH值为5、6、7、8、9，试验结果图1。

图1 粗选pH值对粗选结果的影响

由图1可知，当pH值升高时，精矿品位先降低后升高，回收率先升高后降低。当pH值从5升高到7时，精矿品位从82.84%下降到73.15%，精矿回收率从89.94%增加到95.82%；当pH继续增加到9时，精矿品位升高了2.77%，但回收率下降了4.87%。综合考虑pH值对精矿品位与回收率的影响，确定粗选pH值为7。

3.1.3 粗选水玻璃用量试验

确定入选细度-0.074mm占88.55%，pH值=7，硫酸铝用量400g/t，YZ-4用量400g/t，油酸钠用量200g/t，变化水玻璃用量为0g/t、200g/t、400g/t、600g/t，试验结果见图2。

图2 水玻璃用量对粗选结果的影响

由图2可知，随着水玻璃用量增加，精矿品位先降低后升高，精矿回收率先降低后升高。当水玻璃用量为200g/t时，精矿品位、回收率都较高，当水玻璃用量超过200g/t时，水玻璃对萤石的抑制作用显著，萤石品位与回收率均下降。所以综合考虑确定粗选水玻璃用量为200g/t。

3.1.4 粗选硫酸铝用量试验

确定入选细度-0.074mm占88.55%，pH=7，水玻璃用量200g/t，YZ-4用量400g/t，油酸钠用量200g/t，变化硫酸铝用量为200g/t、400g/t、600g/t、800g/t，试验结果见图3。

图3 硫酸铝用量对粗选结果的影响

由图3可知，随着硫酸铝用量增加，精矿品位先降低后升高，精矿回收率先升高后降低。当硫酸铝用量从200g/t增加到400g/t时，精矿品位从65.27%增加到73.15%，精矿回收率从95.16%增加到95.82%；继续增加硫酸铝用量，精矿CaF2品位上升到83.82%，但回收率下降到70.53%，下降明显，这可能是由于硫酸铝用量增大后，硫酸铝在抑制重晶石的同时也抑制了萤石[3]。因此综合考虑确定硫酸铝用量为400g/t。

3.1.5 粗选YZ-4用量试验

确定入选细度-0.074mm占88.55%，pH值=7，水玻璃用量200g/t，硫酸铝用量400g/t，油酸钠用量200g/t，改变YZ-4用量为200g/t、400g/t、600g/t、800g/t、1000g/t、1200g/t，试验结果见图4。

图4 YZ-4用量对粗选结果的影响

由图4可知，随着YZ-4用量从200g/t增加到1200g/t时，精矿品位从60.20%升高到79.65%，精矿回收率从87.02%下降到52.01%，综合考虑确定YZ-4用量为600g/t。

3.1.6 粗选油酸钠用量试验

确定入选细度-0.074mm占88.55%，pH=7，水玻璃用量200g/t，硫酸铝用量400g/t，YZ-4 用量600g/t，改变油酸钠用量为100g/t、200g/t、300g/t、400g/t，试验结果见图5。

图5 油酸钠用量对粗选结果的影响

由图5可知，随着油酸钠用量增加，精矿品位逐渐下降，精矿回收率先升高后基本保持不变。当油酸钠用量从100g/t增加到200g/t时，精矿品位从78.88%下降到73.15%；精矿回收率从62.24%增加到95.82%；继续增加油酸钠用量，精矿品位下降明显，精矿回收率变化不大。综合考虑确定最佳油酸钠用量为200g/t。

3.2 精选Ⅰ条件试验

经过粗选之后，粗选精矿中的SiO2进一步降低，经化验SiO2品位小于0.5%，达到要求，精选Ⅰ不需要添加水玻璃，硫酸铝的用量随之降低，确定为100g/t，改变YZ-4用量进行试验，试验结果见表2。

表2 精选Ⅰ条件试验结果

由表2可知，随着YZ-4用量的增加，精矿品位逐渐升高，精矿回收率逐渐降低。当YZ-4用量从200g/t增加到400g/t时，精矿品位从80.34%升高到88.67%，回收率从88.81%下降到84.54%；继续增加YZ-4用量，精矿品位升高不明显，而精矿回收率仍然明显下降，因此综合考虑确定精选ⅠYZ-4用量为400g/t。

3.3 开路试验

在粗选试验和精选Ⅰ试验的基础上进行开路试验，精选Ⅰ试验之后精矿品位已经较高，而硫酸铝对萤石也有一定的抑制作用[3]，继续添加会导致其对萤石的抑制作用显著，故精选Ⅰ试验之后不加硫酸铝，只添加适量的YZ-4；粗选尾矿品位仍较高，约为11%，需加一次扫选进一步回收萤石；为了获得高品质的萤石精矿，一般需要进行5～7次精选，由于试样萤石品位较高，确定试验进行5次精选，试验结果见表3。

表3 开路试验结果

由表3可知，试样经过一次粗选、五次精选得到品位为98.71%，回收率为50.48%的萤石精矿与品位只有4.71%的尾矿，分选效果理想。精矿回收率较低，需要通过闭路试验进一步提高回收率。

3.4 闭路试验

依据开路试验确定的条件进行闭路试验，中矿返回方式为循序返回，中矿1与扫精合并返回，试验结果见表4。

表4 闭路试验结果

由表4可知，闭路试验获得品位为97.35%、回收率为96.15%的萤石精矿与品位为4.76%的尾矿。

萤石精矿品位大于97%，达到了二级萤石精矿的要求，尾矿品位只有4.76，可以进一步浮选重晶石。

4 结论

1)萤石与重晶石可浮性相近，选择合适的抑制剂是实现二者分离的关键。为保证萤石精矿品质，试验确定水玻璃作为SiO2抑制剂，硫酸铝、YZ-4作为重晶石抑制剂优先浮选萤石。

2)粗选条件试验确定最佳pH值为7，抑制剂水玻璃，硫酸铝、YZ-4的最佳用量分别为200g/t、400g/t、800g/t，捕收剂油酸钠最佳用量为200g/t；精选Ⅰ条件试验确定YZ-4最佳用量为400g/t。

3)开路试验萤石精矿品位为98.71%，尾矿中CaF2品位仅4.71%，但回收率较低，需要通过闭路试验提高萤石的回收率；闭路试验中矿采用循序返回的方式返回，最终可以得到品位为97.35%，回收率为96.15%的萤石精矿以及CaF2含量仅为4.76%的尾矿，尾矿可以进一步浮选重晶石。

[1] 董风芝,任京成,刘心中,等.萤石的浮选及其与重晶石分离研究[J].非金属矿,2001,24(3):36-37.

[2] 刘志红,常浩,谢春妹,等.萤石与重晶石浮选分离试验研究[J].化工矿物与加工,2009(9):12-13,22.

[3] 富尔斯特瑙M.C.浮选(纪念A.M.高登文集):上卷[M]．胡力行,吕永信等,译.北京:冶金工业出版社,1981.

[4] 胡兆扬.非金属矿工业手册[M].北京：冶金工艺出版社,1992.

[5] 谢春妹,刘志红,常浩,等.贵州某萤石矿浮选试验研究[J].金属矿山,2009(1):89-91.

[6] 宋翔宇，赵新昌,等.某地萤石矿浮选工艺及机理研究[J].矿冶工程,2004(6)：28-31.