昂zb苍昂,期 崮 创 业 2017年7月 CHINA MINING MAGAZINE 不同嵌布粒度的鳞片石墨浮选速率研究 任衍增 ,高惠民 ,任子杰 ,管俊芳 ,冯晓菲 一p唧g 叫~p一g d‰Ⅲ一 泔涮一‰均儿 ~ _4L.一 e耋 e一=三㈨m 一_m暑 m 一.e 一e J- (1.武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070; 2.武汉理工大学矿物资源加工与环境湖北省重点实验室,湖北武汉430070) 摘 要:嵌布粒度不同的鳞片石墨浮选性质也有所差异,针对甘肃民勤鳞片石墨矿(1 矿)和黑龙江 萝北鳞片石墨矿(2 矿)两种不同嵌布粒度的鳞片石墨矿石分别进行了矿石性质及浮选速率研究。研究表 w m 协 明,2 矿的石墨鳞片大于1 矿样;2 矿的浮选速率常数较1 矿高;随着煤油用量的增加,且浮选速率常数 均逐渐升高后趋于平缓,浮选速率常数最大值分别为1.344 min 和3.036 min ;随着2 油用量的增加, 一~ ~一~一一一 订( p rdl h 岫把 3 . d 毗 a v m ㈨ ∞ 精矿固定碳含量均逐渐降低后有小幅上升。试验表明可通过控制浮选时间,适量增加煤油用量,降低2 油用量达到提前回收部分石墨鳞片的目的。 关键词:鳞片石墨;嵌布粒度;浮选速率 中图分类号:TD97 文献标识码:A 文章编号:l004—4051(2017)07—0116-05 l一一一2星8 一州 …。_ 一~一~一 ∞ 一=:一 弹 一 ~札一 一~ 一 一 一 Study on the flotation rate of flake graphite with different dissemination size REN Yanzeng ,GAO Huimin ,REN Zijie ,GUAN Junfang ,FENG Xiaofei (1.School of Resources and Environment Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China; 2.Hubei Key Laboratory of Mineral Resources Processing and Environment, Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China) ~一 一~一一出m眦 ∞ 一~一~一~一叽 ∞ . 肿 m 一 州 m Ⅲ 印噼, 石墨天然可浮性较好,浮选是主要分选方式n]。 浮选过程十分复杂,涉及到各种物理化学变化,且 由于石墨矿石中石墨嵌布粒度粗细不均,浮选 粒度范围较宽,大鳞片石墨以保证回收大鳞片为 主,对可浮性较差的细鳞片石墨则尽量提高产品含 碳量 。一川。 容易受各种内部外部因素影响,通过建立浮选速率 模型,可研究各因素对浮选过程与时间的影响l2]。 影响浮选的各种内部与外部因素有矿石自身物理 化学性质、浮选药剂(包括结构及用量)、浮选机种 类、浮选槽内相界面变化过程等…3 ]。 对一级浮选速率模型的研究发现实验数据曲 线为非线性,表明同种矿物的浮选速率常数并非固 定不变_8]。Ofori Phili等_9]通过对不同粒度不同性 质的煤进行了浮选实验,发现不同粒级不同性质煤 的浮选过程均符合分布式动力学模型,在分布式浮 收稿日期:201 7 03—13 责任编辑:赵奎涛 第一作者简介:任衍增(1 992一),男,汉族,山东枣庄人,硕士研究 生,主要从事非金属选矿的研究工作,E—mail:644200346@qq.corn。 通信作者简介:高惠民(I958一),男,教授,博士生导师,主要从事非 金属矿加工的教学及研究工作,E mail:gaohuimin1958@126.tom。 选动力学模型中通过接触角测定可以预测不同粒 度组成物料的浮选速率常数,也可得到不同粒级颗 粒的可浮性分布。除考虑矿物本身性质对浮选速 率常数的影响,研究浮选溶液环境对矿物浮选分离 第7期 ft衍增.等:不同嵌布粒度的鳞片 攫浮选速牢研究 的影响,通过研究捕收剂、抑制剂、活化剂、pH值调 4.85 9/5;MgO为2.45 和3.1 5 ;烧失量为 1.45 和13.01 。试样中固定碳含量为4.45 和9.29 。 整剂等浮选药剂对各矿物浮选速率的影响,可实现 矿物的差异化浮选【1lll。 本文通过对两种不同嵌布粒度的鳞片石墨在 不同条件下进行粗选分批浮选试验,考察不同药剂 用量及工艺参数对不同泡沫产品的具体影响,并借 助浮选速率模型,为实际生产中改进浮选工艺等提 供指导。 1实验部分 1.1.2石墨的嵌布特征 】 矿石墨多为鳞片状,鳞片大小不均,一般为 0.01~0.1O5 mm。多为分布在脉石矿物(石英、白 云母、黑云母、长石类等)颗粒间的片状(鳞片状)的 石墨,少部分呈微细粒的鳞片,呈矿物包裹体分布 在脉石矿物颗粒内,这类石墨一般小于0.025 mm, 另有片状的石墨分布在云母类矿物(白云母、黑云 母)片层间;2 矿石墨多为片径小于0.18 mm的石 墨,少部分与云母类矿物(白云母或黑云母)平行连 1.1 试样 1.1.1 化学多元素分析 对试样进行XRF化学多元素分析,甘肃民勤鳞 片石墨矿(1 矿)和黑龙江萝北鳞片石墨矿(2。矿) 的主要化学成分:Si():为69.48 和51.86 ; A1 1() 为1 2.43 和1 1.33 ;Fc!()。为3.53 和 生的石墨以及结晶程度较低呈粒状分布的石墨集 合体,另有部分片径大于0.18 nlm的石墨。两种石 墨试样的嵌布特征如图1所示。 l 矿鳞片亓墨(g.)、细鳞片状石墨(g!)(0.000 5~0.022ram) 以及云母炎 物片层问的片状 墨( (×100(反光)) (h)2"0 鳞片状石墨(g,、g 、 )以及做细粒石墨集合( ) (14-1221xm)(×100(反光)) 图l矿石中石墨嵌布特征(光学显微镜反光) 1.1.3石墨的粒度组成 Elj表1可知,2 矿样的鳞片大于l 矿样,且1 两种试样中 墨的粒度组成及其分布特征见 表1。 表1 石墨的粒度组成(石墨片的长径统计) 颗粒数百分比( ) 颗粒数累计百分比( ) 粒级(nlII1 矿 2 矿 1 矿 2 矿 矿石中石墨颗粒主要大小在0.037~0.105 mm, +0.150 mm粒级的石墨颗粒数累计比仅为3.10 , 9O 以上的石墨颗粒小于0.105 mm,粒径在一0.052 mm以下的颗粒较多,累计比达j8.65 ;2 矿石中石 墨颗粒一般在0.026~0.15 mm之间,+0.15 mm的 大粒径石墨累汁颗粒比为9。84 ,+0.18 mm的大 粒径石墨累计颗粒比为6.38 。 1.2试验试剂、设备和条件 浮选试验所用捕收剂和起泡剂分别为煤油和 松醇油(2。油)(工业纯),pH值调整剂和抑制剂为 生石灰(配成5 溶液使用)(化学纯)。试验采用 PK型0.5I 单槽浮选机。1 矿和2 矿的磨矿细度 分别为一0.074 mm 66.68 和45.1l ,pH一8~ 9,石灰用量1 800 g/t,浮选浓度2O%。 118 1.3试验方法 中国矿业 第26卷 由图2(a)可知,前20 S预先浮出的泡沫固定碳 根据两种不同嵌布粒度鳞片石墨矿石性质的 研究结果,浮选速率研究采用分批浮选流程,即对 不同浮选时间的泡沫产品进行分析,试验过程中应 含量较高,随着浮选时间增加,固定碳含量逐渐降 低,表明可浮性较好的石墨在较短时间内优先浮 出。随着煤油用量增加,预先浮出的泡沫固定碳含 量也随之增加,表明捕收剂煤油用量的增加对提高 石墨可浮性有益。石墨鳞片具有天然疏水性,在煤 油用量较少时应优先浮出,但试验结果表明煤油用 严格控制浮选时间,且保证除变量外其他工艺参数 保持不变,包括充气量、叶轮转速等。考察鳞片石 墨浮选过程中各工艺参数对浮选速率的影响研究 采用一级浮选速率方程口 ,见式(1)。 In 一K£ (1) 量过少时,优先浮出的泡沫固定碳含量较低,这是 由于l 矿中石墨嵌布粒度较小,经过磨矿后+0.15 mm粒级的石墨颗粒含量很少,而优先浮出的泡沫 式中:e为精矿回收率;K为浮选速率常数;t为浮选 时间。 中以较细石墨鳞片及石墨连生体居多。 由图2(b)可知,lnl/(1一e)与t基本呈线性关 对不同嵌布粒度的石墨l 矿和2 矿分别进行 浮选,考察鳞片石墨浮选过程中不同煤油用量和2 系,即浮选速率常数K值可认为是一个常数,分别 为0.942 min 、1.056 min、1.344 min 、1.314 airn 和1.290 rain~。随着煤油用量的增加,浮选 速率常数K值先增加后趋于平缓,在387g/t时达 到最大值1.344 rain一。 油用量对泡沫固定碳含量和浮选速率K值的影响。 2结果与讨论 2.1 1 鳞片石墨矿浮选速率研究 2.1.1煤油用量对浮选速率的影响 2.1.2 2 油用量对浮选速率的影响 煤油用量为387 g/t时,改变2 油加入量,考察 其对1 石墨浮选过程的影响,2 油用量分别为33 g/t、66 g/t、99 g/t、132 g/t、165 g/t。结果见图3。 2 油用量为50 g/t时,改变煤油加入量,考察其 对l 石墨浮选过程的影响,煤油用量分别为155 g/t、 271 g/t、387 g/t、503 g/t、620 g/t。结果见图2。 浮选时间(s) (a)固定碳含量与浮选时间 图2 1 矿煤油用量试验结果 浮选时间(s) (b)lnl/(1—8) 浮选时间 浮选时间(s) (a)固定碳含量与浮选时间 浮选时问(s) (b)lnl/(1—8)与浮选时问 图3 1 矿2 油用量试验结果 第7期 任衍增,等:不同嵌布粒度的鳞片石墨浮选速率研究 119 由图3(b)可知,起泡剂2 油用量的增加对浮 选速率影响较小,浮选速率常数均较接近。由图3 (a)可知,随着起泡剂2 油用量的增加,前20 s刮出 46.16 。这可能是由于在煤油用量不足时,可浮 性好的石墨鳞片较快被捕收附着在气泡表面并随 之上浮。较1 矿而言,2 矿浮选时间较短,且浮选 的泡沫精矿固定碳含量先降低,后有所上升并趋于 稳定,起泡剂2 油用量较少时,可浮性得到提高的 石墨颗粒则优先上浮,而随着2 油用量的增加,泡 速率常数明显较高。随煤油用量增加,浮选速率常 数先提高后降低,在煤油用量为348 g/t时达到最 大值3.036 rain。 沫间夹带细鳞片石墨及连生体的几率增加,因此前 20 S浮选精矿固定碳含量会先降低。因此较低的起 2.2.2 2 油用量对浮选速率的影响 煤油用量为348 g/t时,改变2 油加入量,考察 其对2 石墨浮选过程的影响,2 油用量分别为3O g/t、40 g/t、50 g/t、60 g/t、70 g/t,结果见图5和 表3。 表2 2 矿煤油用量试验前10 S浮出精矿筛分结果 泡剂用量对回收石墨鳞片有益,而较高的起泡剂用 量对保证粗选回收率有益。 2.2 2 鳞片石墨矿浮选速率研究 2.2.1 煤油用量对浮选速率的影响 2 油用量为33 g/t时,改变煤油加入量,考察 其对2 石墨浮选过程的影响,煤油用量分别为116 a/t、232 g/t、348 g/t、465 a/t、581 g/t。结果见图4 和表2。 由表2可知,随着煤油用量的增加,前10 S刮 出的泡沫精矿中+0.15 ITlm粒级产率均逐渐升高, 4 3 3 .【_JI皇_I 2 2 l l O 后趋于平缓,在煤油用量为348 g/t时达到最大值 『-叶 1叶』 1讣 y y y y y lI==2 2 == ・116 g/t 1 2 3-232 g/t ^348gt x465at +・581 t Ol 88 9 0 9 9 3 8 7 ~ ~~ 一 O 00 O 、苦 3222 4 3 O 51 2 3 6 2 6 2 2O 4O 60 8O 浮选时间(s) (a)固定碳含量与浮选时间 图4 2 矿煤油用量试验结果 浮选时间(s) (b)lnl/(1—8)与浮选时间 浮选时间(s) (a)固定碳含量与浮选时间 图5 2 矿2 油用量试验结果 浮选时间(s) (a)lnl/(1-e)与浮选时间 12O 中国矿业 第26卷 表3 2 矿2 油用量试验前10s浮出精矿筛分结果 是因为当煤油用量充足时,较可浮性较差的细鳞片 石墨及连生体颗粒而言,可浮性较好的石墨鳞片可 以优先附着在气泡表面,在较少的2 油用量条件下 即可上浮,因此固定碳含量相应较高。由图5(b)可 知,随着2 油用量的增加,浮选速率常数不断增大 后趋于平缓,这表明2 油用量的增加可使石墨上浮 速率加快,后趋于稳定。 2.3药剂用量对浮选速率影响对比 由图5(a)和表3可知,随着2 油用量增加,前 10 S刮出的泡沫精矿固定碳含量先降低后稍有小幅 根据浮选速率试验结果,对比不同的煤油及2 油用量对1 矿和2 矿的浮选速率常数K值的影 响,结果见图6。 上升,且泡沫精矿中+0.15 mlTl粒级产率逐渐降低 后稍有升高,其他细粒级产率则逐渐上升,这可能 煤油用量(g‘t ) (a)煤油用量与K值 2 油用鼍幢lr ) (b)2 油用量与K值 图6药剂用量对K值影响试验结果 由图6(a)可知,1 矿和2 矿的浮选速率常数 随煤油用量增加均呈现先升后略微下降并趋于平 缓,且2 矿的K值均明显高于1 矿,变化趋势更为 明显,说明煤油用量对2 矿浮选过程的影响远大于 1 矿。这是因为随着煤油用量的增加,煤油与石墨 颗粒接触概率也随之增加,在充足的煤油用量下, 石墨颗粒表面被疏水薄膜包裹得以上浮,因此浮选 肃民勤鳞片石墨矿(1 矿)。1 鳞片石墨矿中石墨 粒级一般处于0.037~O.105 mlTl。2 鳞片石墨矿 中石墨粒级则处于0.026~0.15 mm。 2)随着煤油用量的增加,1 矿和2 矿优先浮 出的精矿固定碳含量和浮选速率常数均逐渐升高, 浮选速率常数最大值分别为1.344 rain。 和3.036 。rnin一,且2 矿精矿中+0.15 mitt粒级含量逐渐增 加,这表明煤油用量的增加有益于回收石墨鳞片; 速率随之提高。2 矿石墨嵌布粒度较1 矿粗且单 体相对易解离,因此增加煤油用量,由于2 矿已部 分单体解离的石墨鳞片与脉石矿物可浮性差异较 1 矿大,可浮性更好,上浮速度更快,因此浮选速率 受煤油用量影响较大。 随着2 油用量的增加,1 矿和2 矿优先浮出的精 矿固定碳含量均逐渐降低后小幅上升,且2 矿精矿 中+0.15 IT_sl"i粒级含量逐渐降低,这表明煤油充足 f时,较少的2 油用量有利于回收大鳞片石墨。 3)在适宜浮选条件下,较1 矿而言,2 矿浮选 由图6(b)可知,2 矿浮选速率常数同样也大于 1 矿,且2 油用量对1 矿K值影响不大,变化较 为平缓,而2 矿K值则呈现不断增加的趋势。2 矿由于石墨单体较易解离,粗磨后可浮性较好的石 墨鳞片被煤油捕收浮在矿浆表面,适量增加2 油用 量即可大大增加其上浮速率,因此起泡剂用量对2 矿浮选速率影响也较大。 3 结 论 时间较短,2 矿的浮选速率常数K值也高于1 矿。 这表明嵌布粒度不同的鳞片石墨浮选速率也存在 差异。 ■—一 参考文献 [1]时虎.石墨的开发及其应用[J].化工科技市场,200I,24(12): 24—27. 1)黑龙江萝北鳞片石墨(2 矿)的鳞片大于甘 (下转第l28页) 128 中国矿业 提高生产指标。 3 结 论 第26卷 原矿脱泥后,仅沉砂进入螺旋溜槽进行重选粗 选的选别指标见表9。 同步现场生产指标,即原矿未脱泥直接进人螺 针对云南地区残坡积红土型砂钛矿原矿含泥 旋溜槽进行重选粗选的选别指标见表10。 表8高效斜板分级机产品筛析粒度 很高,且密度大的有用矿物集中在粗粒级中的特 点,对武定地区的该类矿石进行了原矿脱泥现场扩 大试验研究。试验结果表明,采用高效斜板分级机 对原矿脱泥,沉砂的平均TiO 品位由9.84 9/5提高 到15.76 ;溢流(泥)的平均TiO 品位仅为 1.17 ,TiO 金属平均损失率仅为5.08 ,泥产率 约40 9/6,高效斜板分级机按0.037 mm计的分级质 效率为84.63 。原矿脱泥后采用螺旋溜槽粗选, 精矿TiO 品位可达33.54 ,回收率达到86.58 , 表9沉砂重选粗选指标 较原生产中不脱泥重选流程,TiO 品位提高 9.83 ,回收率提高32.6l 9/6。参考文献 I・ [1] 雷霆,朱从杰,张强.云南钛资源现状及开发利用对策[J].中 国矿业,2005,14(1O):26—29. 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