龙礼珠

(浙江省工业设计研究院)

浙江省萤石矿选矿现状及发展探讨

龙礼珠

(浙江省工业设计研究院)

介绍了浙江省萤石矿资源分布情况、选矿工艺特点，并就该省萤石矿选矿行业发展中存在的问题进行了分析，提出了应加强萤石矿选矿工艺技术研究、加快萤石矿综合利用示范基地建设和资源整合、提高现有萤石矿资源综合利用率等提高萤石资源开发利用水平的措施。

萤石 选矿工艺 发展方向

萤石也称氟石，又称为“第二稀土”，成分为氟化钙。萤石广泛应用于冶金、化工、建材、光学、医药和国防工业等领域。我国萤石矿资源丰富，截至2007年底，我国萤石矿基础储量3 401.48万t，资源量12 061万t，居世界第三位[1-2]。浙江省不仅是萤石矿的重要生产基地，也是萤石成品矿需求大省，因此开展萤石矿采、选技术研究，对提高萤石矿综合利用水平十分必要。

1 萤石矿资源分布情况和矿石特点

1.1 萤石矿资源分布情况

目前，浙江省已有43个县(市)共发现萤石矿产地650多处，矿点约80个，已探明资源储量的矿区68处，资源储量矿石量1 886.6万t，其中基础储量751.2万t，居全国第三位[2-5]。大型萤石矿床15个(矿石量200万t以上)，中型矿床37个(矿石量30万t以上)，主要分布在德清、余姚、象山、嵊州、新昌、仙居、丽水、诸暨、东阳、义乌、金华、永康、武义、龙泉、遂昌、江山和常山等县(市)，其中丽水市分布最广，萤石储量和开发利用量均居全省之首。但这些矿床CaF2平均品位一般在35%～45%，少部分在25%左右，而CaF2品位大于65%、可直接作为冶金级块矿的富矿储量越来越少，萤石矿床(点)多，储量少，少数县市资源储量虽然大，但鸡窝矿多，矿点规模小，相对分散，部分矿点年开采量不足0.5万t，不利于建设规模选矿厂，如常山县等。

1.2 萤石矿主要矿床类型

(1)硅酸盐类萤石矿床，又称石英-萤石型矿床。该类矿床为含矿热液沿地层裂隙充填到硅质岩石的裂缝中冷凝后形成，属于中、低温热液矿床，矿石呈块状、条带状、角砾状或晶族状，共生矿物主要为石英，少量方解石、黄铁矿和高岭土，CaF2含量较高，最高可达70%～80%，浙江省内70%左右矿床属此类型。

(2)碳酸盐类萤石矿床。又称石英-萤石-碳酸盐(重晶石或者方解石)型。该类矿床是含氟热液侵入石灰岩裂隙中与石灰岩发生交代作用而形成的，矿石中萤石呈致密块状、角砾状或侵染状分布，共生矿物有方解石、石英和重晶石等，CaF2含量一般比较低，平均在35%～45%，省内遂昌县和龙泉县大部分萤石矿矿床属于该类型。

(3)多金属共生萤石矿床。由多种成因类型萤石生成，介于矽卡岩晚期至中期之间，属中温热液矿床，伴生矿物有方铅矿、黄铜矿、黄铁矿、石英、重晶石及云母，CaF2含量一般为14%～16%，遂昌坑口、坑西萤石矿部分矿床(体)属于该类型[5-7]。

1.3 萤石矿矿石性质

萤石脉常见为无色(白色)透明或略带浅绿、淡紫等杂色，紫外光照下萤石可见蓝紫色荧光反应。根据不同矿床类型与不同脉石共生，其嵌布粒度相差很大，从粗到细均有分布，粗者达数厘米，细者只有0.014 mm，甚至更细。萤石矿石主要结构有半自形晶粒状结构，他形粒状结构和碎粒碎粉状结构；主要脉石石英或者方解石嵌布粒度一般为0.01～2 mm[5,6,8]。

1.4 萤石矿可选性

浙江省单一(石英-萤石型，下同)萤石矿可选性比较好，如武义、常山等地，萤石精矿品位和回收率均分别在97%和80%以上，但少部分低品位、细粒嵌布的单一萤石矿特别难选，如浙江武义鸡舍湾萤石矿，目前还未被开发利用。硅酸盐类萤石矿相对单一萤石矿选矿难度稍微大些，萤石矿精矿品位和回收率均相对较低[4-5,8-10]。经过近一个世纪的开采和加工，浙江省单一的中、高品位萤石矿资源越来越少，大部分属于难选低品位萤石矿以及碳酸盐类萤石矿，如遂昌横坑、坑口和处坞碳酸盐类萤石矿。在单一萤石矿中，如浙江武义鸡舍湾萤石矿，萤石矿物储量达200多万t，但由于矿物结晶细小，嵌布微细，萤石不易单体解离，目前尚难开发利用。这些资源大约有3 000 t，大部分未计算在浙江省萤石矿资源储量内。此外还有未计算在储量内的低品位残留矿600万t，地表遗留贫矿300万t以及含CaF2大于13%的库存尾矿 1 000万t[4-5,9-10]。

2 萤石矿矿产资源采、选现状

浙江省萤石矿资源丰富，开采历史悠久。萤石选矿则是从1971年建成的东风萤石公司浮选厂开始。全省选矿虽然起步晚，但发展速度快。截至到2000年底全省实发萤石矿采矿许可证368个(正常生产259个)，分布于8市所辖34个县(市)；全省建有萤石浮选厂74家，日处理能力累计6 100 t，年处理能力达到200万t左右，2000年生产粉精矿40万～45万t[3，5]。据中国萤石专业委员会统计，到2010年，浙江省仍有萤石矿山96家，萤石矿选矿厂28家[1]。根据浙江省萤石矿行业协会统计，全省萤石产品70%以上为化工级，主要供给本省氟化工企业，少部分产品供出口或用作冶炼助剂[2,3,5]。

3 萤石矿选矿工艺特点

3.1 萤石矿选矿工艺流程

浙江省内大部分萤石选矿厂采用一段球磨分级、粗选、2次扫选和6～7次精选浮选工艺流程，中矿一般采用顺序返回，如常山、开化和武义等地萤石选矿厂；部分规模大或者碳酸盐类和细粒嵌布的萤石矿选矿厂除增加了粗选精矿再磨工序，其他工艺流程基本相同，如浙江巨化化工矿业公司和龙泉、武义难选萤石矿选矿厂等[9]。

浙江省内一般单一、易选萤石矿选矿工艺流程中均采用中矿顺序返回，对应含硫萤石矿等浮选工艺流程其浮选精选尾矿全部返回扫选再选，以降低精矿硫含量，如巨化化工矿业有限公司和原嵊州市萤石精选厂。中矿集中返回再磨的流程比较复杂，适用于萤石嵌布粒度细，对精矿质量要求高的选矿厂，如原浙江东风萤石公司选矿厂[9,10]。

3.2 萤石矿浮选药剂和药剂制度

3.2.1 浮选药剂

捕收剂：浙江省内萤石矿选矿(包括部分碳酸盐类萤石矿选矿，下同)主要还是采用油酸作为浮选捕收剂，仅有少数难选萤石矿选矿厂小规模使用了新型捕收剂。例如浙江巨化化工矿业公司使用了W系列捕收剂作为难选萤石矿浮选捕收剂；龙泉砩矿有限责任公司使用了KY-110新型捕收剂作为碳酸盐类萤石矿浮选捕收剂。

抑制剂：浙江省内萤石矿选矿主要还是采用传统的水玻璃作为浮选抑制剂，少部分难选萤石矿浮选采用酸化水玻璃、水玻璃+腐殖酸钠组合、水玻璃+ZnSO4或者SH作为浮选抑制剂。例如原浙江东风萤石矿用水玻璃+硫酸抑制方解石；龙泉砩矿有限责任公司用水玻璃+腐殖酸钠抑制碳酸钙(方解石)；遂昌某碳酸盐类萤石矿浮选精选分别用水玻璃+ZnSO4或SH抑制碳酸钙。.

调整剂：浙江省内萤石矿选矿浮选基本上还是保持矿浆呈弱碱性环境，常用碳酸钠作为调整剂[10-12]。

3.2.2 药剂制度

单一萤石矿浮选药剂制度基本相同，一般为：油酸500～800 g/t,水玻璃1 000～1 200 g/t，碳酸钠800～1 000 g/t，如浙江巨化化工矿业公司选矿厂和开化县福璇萤石有限公司选矿厂。碳酸盐类萤石矿根据其矿石性质变化和可浮性差异，浮选药剂制度也随之变化。遂昌某碳酸盐类萤石矿选矿厂药剂制度：粗选油酸用量为200～300 g/t、水玻璃为 800 g/t、碳酸钠为1 400 g/t、精选水玻璃为200 g/t、ZnSO4为500 g/t。龙泉氟矿有限责任公司某碳酸盐类萤石矿选矿厂浮选药剂制度：粗选KY-110用量为250 g/t、碳酸钠为500 g/t，水玻璃为800 g/t、腐殖酸钠为200 g/t，扫选KY-110用量为100 g/t，Ⅰ-Ⅵ次精选每次补加水玻璃300 g/t[11]。

4 萤石矿选矿存在的问题

(1)易选萤石矿面临枯竭，部分萤石选矿厂面临停产。随着萤石矿矿产资源的开发利用，浙江省中、高品位及单一萤石矿将面临枯竭，加上全省萤石矿矿山接替资源勘探工作相对滞后，因此预计不到五年全省将只剩下低品位、高钙、高硅难选萤石矿，低品位残留矿石，地表遗留贫萤石矿和多年来库存的尾矿。与此同时，由于省内缺乏相应的选矿研发机构，无法及时并有针对性地对萤石矿进行系统地选矿工艺试验和技术研究，目前全省只有金石资源集团有限公司等少数企业对萤石矿进行过系统地探索性试验和小规模开发利用。因此，全省部分萤石矿选矿厂未来几年将面临原料短缺，甚至停产的危险[4-5]。

(2)缺乏萤石矿选矿专业研发机构，萤石矿选矿工艺技术相对落后。浙江省是我国萤石矿资源开发利用基地之一，九十年代以前浙江省萤石选矿工艺技术研究和应用一直处于全国领先地位，但自从2000年浙江省冶金研究所改制开始，全省萤石矿选矿工艺技术的研究和应用基本停顿，目前全省萤石矿选矿工艺技术和技术装备水平大部分还停留在90年代的水平。而同样是萤石矿资源大省的湖南，由于有中南大学等科技实力雄厚的高校及研究机构，低品位难选萤石矿开发利用等工作已经走在浙江省的前列，名列全国前茅。

(3)采、选能力不平衡，企业经济效益差，环境污染严重。据不完全统计，浙江省建有74家浮选厂，年生产能力在200万t左右。而省内部分县市矿点多、规模小，少数矿山年开采量不足0.5万t，因此远远不能满足选矿厂生产的需求。而且由于矿山规模小，矿点分散，造成采矿、运输成本偏高，最终导致部分萤石矿选矿厂经济效益低下。企业效益差，缺乏资金对选矿厂进行技术更新和工艺改造升级，技术装备水平低，“跑、冒、滴、漏”现象普遍存在，环境污染严重，少数选矿厂缺乏必要的尾矿处理设施和合格的尾矿库，一旦出现险情，将危及周边居民的生命和财产安全[12-14]。

(4)原矿性质不稳定，选矿技术经济指标差。由于近年来浙江省单一、易选萤石矿资源越来越少，部分萤石选矿厂只有处理外购萤石原矿，甚至到外省去收购矿石。由于不同产地矿石性质和可选性不一样，不仅增加了选矿难度，而且工艺技术经济指标差，部分产品达不到化工级或者优级产品要求，经济效益明显下降。此外，少数企业仍然沿袭原有工艺生产流程和药剂制度来处理低品位、难选萤石矿和碳酸钙类萤石矿，精矿质量和回收率都相对较低，不仅企业经济效益差，而且资源浪费严重。

5 萤石矿选矿的发展方向

浙江省应加大萤石矿地质勘探的投入，确保矿山接替、资源勘探工作有序进行；充分发挥萤石行业协会的作用，加强技术交流和信息沟通，促进企业加快采、选工艺新技术、新工艺和新设备的引进和应用工作；严格萤石矿采、选行业准入制度，加快矿产资源整合力度，组建萤石采、选企业集团，提高企业规模效益；按照国土部和财政部的要求，加快萤石矿综合利用示范基地的建设，提高矿产综合利用率和社会效益。

5.1 加快萤石矿选矿工艺技术更新步伐

(1)强化预先选别工艺研究，恢复地质品位，提高选别效果。针对目前萤石矿贫、杂、细的特点，应该借鉴铁矿行业预先选别的先进经验，强化萤石矿抛尾工艺的研究工作，按照“早收多收，早抛多抛”的原则，尽量提高萤石矿入选品位。具体可从以下几个方面展开：①根据矿山实际,因地制宜，小规模矿山或者坑口离选矿厂比较远的矿山应该在坑口现场进行破碎和手选，尽量将废石抛选干净；规模大一些且矿石运距短的企业可以将手选地点设置在选矿厂内；②利用萤石矿和脉石比重差异，可以考虑利用重选工艺进行抛尾；如原浙江省冶金研究所研制的直径156 mm三产品重介质涡流分选器,用于原东风萤石公司低品位萤石矿预选工艺,使萤石品位从处理前的 40%左右,提高到50%左右,抛废率30%,CaF2损失率6%～7%。通过重介质预选,可改善进入浮选的矿石质量,为获得高品级萤石精矿创造条件,同时也可以降低磨浮成本和提高经济益[13]；③利用萤石矿和脉石可磨性差异，可在球磨机出料端加装磨尾筛，既可筛除钢球，减少对分级机叶片的磨损，又可以筛除5%～10%的脉石；该工艺在省内部分选厂实施后，效果良好。

(2)多碎少磨，减少电耗和物耗，降低生产成本。目前浙江省萤石矿选矿厂矿石入磨粒度一般为25 mm，只有少数新建选矿厂或者规模在年处理量10万t以上的选矿厂入磨粒度控制在15 mm以下，入磨粒度普遍较粗。根据“多碎少磨”的破碎磨矿原则，如果全省将萤石矿破碎最终粒度控制在12 mm以下，每吨精矿降低成本5～10元以上，效益可观。因此，应尽可能降低破碎最终产品粒度。

(3)增加机械脱泥工序，提高入选品位，降低药剂消耗。浙江省萤石矿大部分含泥，含泥量在5%～10%，尤其是再选尾矿，含泥量更高。含泥量高不仅消耗浮选药剂、影响选别效果和降低精矿品位，而且浮选时需加入大量的分散剂和絮凝剂，不利于后续过滤作业及回水的重复利用。萤石矿脱泥，原采用水玻璃作为分散剂对矿泥进行分散或利用粗精矿再选进行脱泥。在机械脱泥工艺上朱良文进行了探索[15]，效果良好。浙江省龙泉砩矿有限责任公司在尾矿再选工艺中采用浓缩机脱泥，可以脱去6%左右的矿泥，效果良好。闫飞旗在浮选含泥矿石时不脱泥加入矿泥分散剂ANP-6，虽然效果好，但增加了成本，也不利于回水利用[12]。

(4)提高磨矿分级效率，减少泥化和过粉碎现象。目前全省普遍采用磨矿、螺旋分级组成的磨矿分级流程，磨矿效率低。应该分别对萤石及主要脉石矿物进行可磨性分析，然后根据分析指标选择合理的磨矿分级流程，提高分级效率，减少泥化和过粉碎现象。

(5)合理配矿,调整工艺，不断提高难选萤石矿的精矿质量和回收率。为充分利用有限的萤石矿矿产资源，尽量将单一、易选萤石矿和难选的低品位、细粒萤石矿或者碳酸盐类矿石搭配，并不断优化选矿工艺流程和药剂制度，提高选别指标。

(6)采用优先选别，中矿再磨单独处理工艺，提高难选萤石矿的选矿技术经济指标。对于部分难选萤石矿，要根据矿石性质、可选性，可以采用优先选别，中矿单独再磨、再选的工艺，即将选易萤石矿优先选出作为化工级或其它优级产品，中矿再磨单独选别生产出80%～95%级别萤石矿产品，如用于生产冶炼助剂等。这样既提高了产品产量和质量，又提高了萤石矿综合利用率和选矿厂的经济效益。

(7)大力引进和应用选矿新工艺、新技术和新设备，提高萤石选矿工艺技术水平。目前浙江省乃至全国萤石选矿工艺技术研究和开发仅仅限于新药剂或者复合药剂方面，在引进和应用国际、国内选矿新工艺、新技术和新设备方面的研究较少，应注重引进或者研制适合萤石矿选矿方面的新技术、新工艺和新设备。比如引进浮选柱代替传统的浮选设备，既可减少设备数量，缩短浮选流程，又可改善浮选指标。中国矿业大学的周晓华等利用旋流-静态微泡浮选柱，采用1粗2精的流程，对甘肃某萤石矿进行浮选试验，获得了CaF2品位98%的特级萤石精矿[16]。

5.2 加强矿石性质和浮选机理基础研究

建议相关企业加强与中南大学、中国矿业大学、江西理工大学、广州有色研究院和北京矿冶研究总院等高校和科研院所的合作，加强低品位难选和碳酸盐类萤石矿原矿性质和浮选机理研究工作，在此基础上有针对性地开发和研制出萤石矿浮选新药剂，重点是萤石矿新型捕收剂、方解石抑制剂、碳酸钙类抑制剂和SiO2抑制剂以及组合药剂的开发和研制。

5.3 提高安全和环保意识

根据浙江省尾矿库管理要求，今后将严格尾矿库准入标准，全省原则上不再新设立萤石矿尾矿库。因此建议小型选矿厂参照现有尾砂和废水处理模式，即尾砂先用螺旋分级机分级，返砂作为细砂出售，分级溢流水全部进入浓缩机或者浓密池浓缩，浓缩尾矿利用压滤机和带式过滤机进行过滤，滤泥(饼)可出售给砖厂制砖，溢流可作为回水利用。萤石矿选矿厂破碎筛分作业尽量采用湿式筛分或者加装旋风式除尘器。力争三废全部零排放。

5.4 加快萤石矿研发中心的建设

浙江省国土厅和财政厅委托浙江省工业设计研究院编制的《浙江省萤石矿综合利用示范基地建设总体规划》已经通过国家级专家评审和批复，正进入实施阶段。建议项目实施单位按照规划要求，在加快萤石矿综合利用示范基地建设的同时，要同步加快研发中心建设以及人才引进和培养工作，并早日投入使用，为浙江省萤石矿研发和推广更多的萤石矿采、选新工艺、新技术和新设备，提高浙江省萤石矿综合开发和利用水平。

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2015-05-18)

龙礼珠(1963—)，男，工程师，310052 浙江省杭州市。