孫文祥 陳曉波 吳 靜 胡 俊

(1.煙臺(tái)金鵬礦業(yè)機(jī)械有限公司，山東 煙臺(tái) 264006；2.煙臺(tái)東方冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 煙臺(tái) 264006)

0 引言

單一的螢石、重晶石礦石，礦物組成較為單一，采用常規(guī)的螢石、重晶石分選加工工藝即可獲得較滿意的生產(chǎn)指標(biāo)。除此之外，還有相當(dāng)一部分礦石中螢石和重晶石共生，并且含量均較高，因此需要進(jìn)行螢石和重晶石的綜合回收。該類(lèi)復(fù)雜礦石中，螢石、重晶石與碳酸鈣相互伴生、嵌布粒度致密。在常規(guī)浮選中，這兩種礦物的可浮性十分接近，分離起來(lái)極為困難[1]。強(qiáng)化浮選藥劑是我國(guó)浮選工藝發(fā)展的主要趨勢(shì)[2]。岳成林等[3]研究了油酸等捕收劑在螢石和重晶石表面的吸附作用，認(rèn)為螢石表面既有物理吸附，又有化學(xué)吸附。貴州某螢石重晶石礦石，采用煙臺(tái)金鵬礦業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的抑制劑YZ-1、YZ-2可實(shí)現(xiàn)對(duì)重晶石和碳酸鈣的有效抑制，采用選擇性強(qiáng)的捕收劑JX，對(duì)該礦石進(jìn)行螢石和重晶石的分離試驗(yàn)，最終試驗(yàn)指標(biāo)良好，為該礦石中有用礦物的綜合回收利用提供了一種可行的技術(shù)方案。

1 原礦性質(zhì)

試樣取自我國(guó)貴州某地礦山，礦石粒度較大，最大粒度約為300 mm，為白色塊礦，附著有很少量細(xì)泥。經(jīng)化學(xué)分析，原礦含CaF229.56%、CaCO30.59%、BaSO465.15%。礦石中金屬礦物含量很低，主要為非金屬礦物。有用礦物主要是重晶石、螢石，脈石礦物主要是石英、云母、方解石以及少量黏土礦物等，該類(lèi)型礦石組成復(fù)雜，常與石英、黏土礦物等伴生[4]。

表1 原礦多元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

2 試驗(yàn)設(shè)備與藥劑

試驗(yàn)設(shè)備包括DE型復(fù)擺顎式破碎機(jī)、RK/PEX100×125顎式破碎機(jī)、YPΦ200×125雙輥破碎機(jī)、XSZ-600×300單雙層兩用振動(dòng)篩、RK/LY-1100×500搖床、RK/ZM100-振動(dòng)磨樣機(jī)、XFD-變頻單槽浮選機(jī)(1.0 L)、XFD-變頻單槽浮選機(jī)(0.5 L)、臥室離心機(jī)。試驗(yàn)中使用的主要藥劑包括捕收劑JX、抑制劑YZ-1和YZ-2均為我公司自主生產(chǎn)，Na2SiO3、Al2(SO4)3、淀粉均為分析純，捕收劑SJ-2、LCM為外購(gòu)捕收劑。

3 試驗(yàn)研究

3.1 重選試驗(yàn)

3.1.1 離心機(jī)重選試驗(yàn)

在離心機(jī)相對(duì)離心力30 g，攪拌器900 r/min調(diào)漿條件下進(jìn)行離心機(jī)分離螢石和重晶石試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1 離心機(jī)重選試驗(yàn)流程

表2 離心機(jī)重選試驗(yàn)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))%

由試驗(yàn)結(jié)果看出，在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量75%～95%，粗精礦中CaF2和BaSO4回收率較高，但品位相對(duì)于原礦均富集程度很小，粗精礦中兩種有用礦物的的互含很?chē)?yán)重，離心機(jī)重選的分離效果較差。

3.1.2 搖床重選試驗(yàn)

試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

高校教育的目標(biāo)之一就是要培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高創(chuàng)新能力。常微分方程是數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心基礎(chǔ)課之一。微分方程是解決實(shí)際問(wèn)題、解釋現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象的重要工具[1-3]，并在動(dòng)力系統(tǒng)和非線性科學(xué)中具有奠基性的作用。另一方面，動(dòng)力系統(tǒng)和非線性科學(xué)的迅猛發(fā)展對(duì)常微分方程提出了新的要求。因此，如何在教學(xué)過(guò)程中補(bǔ)充新知識(shí)和新方法，如何對(duì)這門(mén)課程進(jìn)行教學(xué)改革和調(diào)整，使該課程的教學(xué)跟上時(shí)代的發(fā)展和要求，是教學(xué)工作者密切關(guān)注和思考的問(wèn)題之一[4]。

圖2 搖床重選試驗(yàn)流程

表3 搖床重選試驗(yàn)流程(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

由試驗(yàn)結(jié)果看出，隨著精礦產(chǎn)率降低，精礦中BaSO4品位成增長(zhǎng)趨勢(shì)。即使可以通過(guò)控制精礦產(chǎn)率而獲得較高的重晶石精礦，但中礦以及尾礦中的回收率將占大部分，并且中礦和尾礦中的兩種有用礦物互含仍很?chē)?yán)重。

3.2 浮選分離試驗(yàn)

3.2.1 藥劑選擇試驗(yàn)

對(duì)于該類(lèi)型螢石-重晶石共生礦石，實(shí)現(xiàn)兩種有用礦物分離的關(guān)鍵是選擇合適的重晶石抑制劑以及對(duì)螢石選擇性高的捕收劑。在本試驗(yàn)中采用常規(guī)的Al2(SO4)3、淀粉、硅酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉以及本公司生產(chǎn)的YZ-1、YZ-2進(jìn)行抑制劑對(duì)比；采用脂肪酸類(lèi)捕收劑SJ-2、LCM以及JX進(jìn)行捕收劑對(duì)比。試驗(yàn)僅進(jìn)行一次粗選作業(yè)，以考察粗選分離效果，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

圖3 藥劑選擇試驗(yàn)流程

表4 藥劑對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在上述不同抑制劑和捕收劑的組合條件下，采用YZ-1、YZ-2作為抑制劑，采用JX作為螢石捕收劑，浮選效果較好。雖然精礦中BaSO4回收率仍然較高，可到達(dá)26.31%，但在此藥劑制度下，螢石回收率可到達(dá)93.79%，由此可見(jiàn),對(duì)螢石的回收效果很好。后續(xù)試驗(yàn)可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行藥劑用量的調(diào)整，以降低精礦中的BaSO4回收率。

3.2.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

表5 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))%

由該礦石原礦多元素分析可知，原礦中除去螢石和重晶石這兩種有用礦物之外，其他雜質(zhì)在原礦中的含量較少，在粗精礦中這些雜質(zhì)的含量將更少，由表1可知，粗精礦中CaF2和CaCO3含量之和均為95%以上，因此可通過(guò)對(duì)粗精礦產(chǎn)率和CaF2含量的分析，即可粗略得知重晶石在粗精礦中的流失情況。因此后續(xù)試驗(yàn)主要考察各產(chǎn)品中CaF2和CaCO3含量。

由試驗(yàn)結(jié)果看出，磨礦細(xì)度-0.074 mm含量60%～75%之間，螢石精礦品位均可達(dá)到98%以上，回收率均可達(dá)到65%以上，螢石回收效果較好。隨著磨礦細(xì)度提高，粗精礦產(chǎn)率呈增大趨勢(shì)，品位呈下降趨勢(shì)。這是由于提高磨礦細(xì)度后，粗選作業(yè)有較多的重晶石夾帶至螢石粗精礦中。綜合考礦物單體解離程度以及磨礦成本，試驗(yàn)確定磨礦細(xì)度-0.074 mm含量65%。

3.2.3 抑制劑 YZ-1用量試驗(yàn)

試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

圖5 抑制劑YZ-1用量試驗(yàn)流程

表6 抑制劑YZ-1用量試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果看出，添加YZ-1后粗精礦產(chǎn)率明顯降低，粗選夾帶至螢石粗精礦中的重晶石量明顯降低。在YZ-1用量為430 g/t條件下精礦CaF2品位98.49%、回收率72.42%。繼續(xù)提高YZ-1用量，對(duì)粗精礦產(chǎn)率影響較小，因此試驗(yàn)確定YZ-1用量為430 g/t。

3.2.4 抑制劑YZ-2用量試驗(yàn)

試驗(yàn)流程見(jiàn)圖6，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

圖6 抑制YZ-2劑用量試驗(yàn)流程

表7 抑制YZ-2劑用量試驗(yàn)結(jié)果

隨著YZ-2用量的增加，粗精礦產(chǎn)率逐漸降低、粗精礦CaF2品位升高，這是由于YZ-2用量提高后，在粗選作業(yè)對(duì)重晶石的抑制作用增強(qiáng)，粗選作業(yè)夾帶的重晶石量逐漸減少。隨著YZ-2用量增加，最終精礦CaF2品位變化較小，精礦回收率最高76.68%、最低為72.47%。在粗選作業(yè)對(duì)重晶石進(jìn)行充分抑制，將有利于后續(xù)的重晶石回收。

3.2.5 捕收劑JX用量試驗(yàn)

試驗(yàn)流程見(jiàn)圖7，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

圖7 捕收劑JX用量試驗(yàn)流程

表8 捕收劑JX用量試驗(yàn)結(jié)果

隨著JX用量增加，粗精礦產(chǎn)率逐漸增大，直接導(dǎo)致更多的重晶石夾帶至螢石粗精礦中。在JX用量為350 g/t條件下，精礦回收率最高可到達(dá)74.58%，尾礦中CaF2流失率9.47%。繼續(xù)提高JX用量，尾礦流失率有略微降低。試驗(yàn)確定JX用量為350 g/t。

3.2.6 閉路試驗(yàn)

根據(jù)上述條件試驗(yàn)所確定的最優(yōu)工藝參數(shù)以及藥劑制度，進(jìn)行浮選閉路試驗(yàn)，浮選尾礦采用離心機(jī)回收重晶石，離心機(jī)相對(duì)離心力30 g。閉路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖8，閉路試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 閉路試驗(yàn)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

圖8 閉路試驗(yàn)流程

由閉路試驗(yàn)結(jié)果可知，在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量65%條件下，采用抑制劑YZ-1和YZ-2對(duì)重晶石以及碳酸鈣等進(jìn)行有效抑制，采用選擇性高的捕收劑JX進(jìn)行螢石浮選，經(jīng)過(guò)一次粗選、六次精選，最終螢石精礦CaF2品位97.65%、CaF2回收率88.41%；重晶石精礦BaSO4品位91.05%、BaSO4回收率88.95%。

4 結(jié)語(yǔ)

1)該礦石中金屬礦物含量很低，主要為非金屬礦物。有用礦物主要是重晶石、螢石，脈石礦物主要是石英、云母、方解石以及少量黏土礦物等。

2)由重選試驗(yàn)結(jié)果看出，采用搖床或者離心機(jī)重選，精礦中螢石與重晶石互含嚴(yán)重，并且螢石與重晶石富集程度很低。根據(jù)螢石和重晶石純礦物比重計(jì)算，采用重選方法分離螢石和重晶石的理論重選可選性系數(shù)為1.51，屬于中等可選。因此重選工藝分離螢石和重晶石并非最佳工藝。

3)采用浮選工藝，在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量65%條件下進(jìn)行閉路試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一次粗選、六次精選、一次掃選，浮選尾礦采用離心機(jī)回收重晶石。最終螢石精礦CaF2品位97.65%、CaF2回收率88.41%；重晶石精礦BaSO4品位91.05%、BaSO4回收率88.95%；尾礦中CaF2流失率2.97%，BaSO4流失率10.55%，試驗(yàn)指標(biāo)較好。

4)針對(duì)于該類(lèi)型的螢石和重晶石共生礦石，采用浮選工藝進(jìn)行螢石和重晶石的分離，合適的藥劑制度是分離成功的關(guān)鍵。針對(duì)螢石和重晶石可浮性相近、重晶石難以在浮選中得到有效的選擇性抑制這一特點(diǎn)，YZ-1和YZ-2作用效果在本次試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。與選擇性高的捕收劑JX組合使用，將對(duì)螢石與重晶石共生礦石的分離起到重要推動(dòng)作用，使資源的綜合利用得到進(jìn)一步發(fā)展。