平泉县前山萤石矿选矿工艺试验

易小祥 窦习章

(中冶沈勘秦皇岛工程技术有限公司)

平泉县前山萤石矿选矿工艺试验

易小祥 窦习章

(中冶沈勘秦皇岛工程技术有限公司)

针对平泉县前山萤石矿，通过对矿石性质研究及选矿试验分析，并结合选矿厂设计的相关经验确定了选矿厂设计的原则流程及相关工艺条件。通过“1粗1扫7精”的单一浮选流程，得到了萤石品位为97.24%、产率为22.47%、回收率为81.57%的萤石精矿，产品达到了国家质量标准(G85690—85)一级品要求。

萤石矿 选矿工艺 设计 资源综合利用

萤石，又称氟石、砩石等，是工业上氟元素的主要来源，目前主要用于冶金行业生产炼铝熔剂冰晶石的原料，化工行业制氢氟酸、各利氟盐及制冷剂氟利昂的原料，建材行业作装饰材料[1-3]。随着科技和国民经济的不断发展，萤石已成为现代工业中重要的矿物原料，许多发达国家把它作为一种重要的战略物资进行储备[4]。

平泉县前山萤石矿选厂日处理能力为1 000 t，日生产萤石精矿224.63 t。选矿采用3段1闭路破碎、1段磨矿浮选浓缩过滤选别萤石矿工艺。尾矿浓缩压滤后干堆外运至制砖厂，不但节省尾矿库投资、保障安全生产、改善周围环境，而且可以外销制砖，促进尾矿综合利用，变废为宝。

1 矿石性质

1.1 矿石化学多元素分析及矿物组成

矿区矿石组成比较简单，矿石矿物成分为萤石，脉石矿物有石英、方解石、绢云母、长石、黑云母、角闪石、辉石等。矿石主要有用组分为CaF2，有害组分为CaO、SiO2。CaF2含量一般为20.26%～33.08%，有少部分萤石含量不足20%，一部分含萤石量高达40%以上[5]。平泉县前山萤石矿原矿X荧光光谱分析结果见表1，矿石化学多元素分析结果见表2。

表1 原矿X荧光光谱分析结果 %

元素SiO2CaOFMgOAl2O3Fe2O3SrO含量52.27026.75017.1701.2000.9600.6100.004元素BaOSO3K2ONaOMnOP2O5含量0.4600.2760.1080.1100.0570.015

表2 原矿化学成分分析结果 %

成分SPBaCaF2CaCO3含量0.160.0030.8226.224.80

由表1～表2可知，原矿主要含有萤石、石英和碳酸钙，其他杂质含量不足5%，其中硫含量为0.16%，磷含量为0.003%，不会对精矿产生较大的影响；但含有4.80%的碳酸钙，如要选别出95%以上的萤石产品，须使用酸性水玻璃作为抑制剂；由于萤石含量差别较大，故生产中需要注意配矿的稳定性。

1.2 矿石结构构造

矿石结构主要为半自形—他形粒状镶嵌结构，构造主要为角砾状、砂砾状，次为块状构造，少量为皮壳状构造。萤石矿石呈紫褐色、粉红色、浅绿色、灰白色的晶状体，半透明—不透明，玻璃光泽，性脆。

2 选矿试验分析

河北联合大学矿业工程学院于2013年1月对该矿石进行了试验研究工作，试验内容包括磨矿试验、浮选试验和尾矿沉降试验。

2.1 选矿原则流程的确定

对于萤石类矿石，由于萤石的可浮性较好，通常采用单一浮选的方法，pH值调整剂一般使用碳酸钠，捕收剂选用油酸或油酸钠，抑制剂采用水玻璃类，要制备高品位的萤石一般经过5～7次精选。为了查看矿石磨矿后的粒度组成和萤石分布率，原矿经过磨矿后进行筛析试验，试验结果见表3。

由表3可知，萤石分布比较均匀，0.075～ 0.150mm的萤石品位稍低，-0.019mm粒级含量较多，金属分布率达31.54%，说明磨矿后不需进行脱泥和除粗作业，故原矿的选别流程采用单一浮选流程。

表3 原矿筛析试验结果

2.2 磨矿细度条件试验

取500g原矿进行磨矿，磨矿浓度为65%，磨矿细度-0.074mm粒级含量分别为50%，60%，70%，80%，90%，根据现有生产试验厂确定的药剂制度，药剂用量及试验流程见图1，HSiO为改性水玻璃，试验结果见表4。

图1 磨矿细度条件试验流程

由表4可知，随着磨矿细度的增加，萤石回收率降低，精矿品位升高；当磨矿细度达到-0.074mm50%的条件下，经过7次精选，可得到萤石含量为90%的浮选精矿，当磨矿细度达到-0.074mm70%时，可得到萤石含量为97%以上的精矿；根据试验要求，选择磨矿细度为-0.074mm70%进行下一步条件试验。

2.3 浮选流程闭路试验

按照开路流程和现场药剂条件进行了闭路浮选流程试验，为了提高萤石的回收率，闭路浮选试验增加了1段扫选，试验数质量流程见图2。

由图2可见，经过1次粗选、7次精选可得到萤石品位为97.24%、产率为22.47%、回收率为81.57%的萤石精矿，以及萤石品位为6.37%、回收率为18.43%、产率为77.53%的萤石尾矿。

2.4 尾矿沉降试验

为了给尾矿浓缩设备选型提供依据，对浮选尾矿的矿浆进行沉降试验。当不加絮凝剂时，尾矿矿浆约经过18h左右才沉降完全，为了加快沉降速度，减少沉降时间，进行了絮凝剂用量试验，絮凝剂采用的是聚丙烯酰胺，加入量分别为150，190，230g/t。试验结果见表5。

表4 磨矿细度浮选条件试验结果 %

磨矿细度(-0.074mm)产品名称产率萤石品位萤石回收率50.00精矿25.2690.5084.11粗选尾矿65.743.067.40精选尾矿9.0025.648.49原矿100.0027.18100.0060.00精矿20.1795.6672.22粗选尾矿69.224.5611.82精选尾矿10.6140.1615.96原矿100.0026.71100.0070.00精矿18.4097.1564.70粗选尾矿64.524.7211.02精选尾矿17.0839.2824.28原矿100.0027.63100.0080.00精矿16.7198.4461.66粗选尾矿69.045.3613.88精选尾矿14.2545.7724.46原矿100.0026.67100.0090.00精矿15.3698.9457.61粗选尾矿69.455.4414.32精选尾矿15.1948.7428.07原矿100.0026.38100.00

图2 萤石浮选闭路试验数质量流程

表5 浮选尾矿矿浆沉降试验结果

由表5可知，当絮凝剂聚丙烯酰胺加入量为150g/t后，尾矿在2min内才可沉降完全。

3 选矿工艺设计

由于设计原矿品位与试验样品品位有所差别，因此选矿工艺设计需要对试验流程进行结构调整及优化，同时参照已生产类似选矿厂生产实践情况。

3.1 破碎筛分工艺流程设计

平泉县前山萤石矿设计为地下开采，矿石由井下采出后经汽车运至选矿厂原矿仓。采出矿石的原矿粒度为500～0mm，最终矿石破碎粒度为15～ 0mm，故设计确定采用3段1闭路破碎流程。类似选矿厂生产中多采用2段破碎流程，为降低入磨粒度，节约磨矿功耗，设计采用3段破碎流程，在第3段破碎前加预先检查筛分构成闭路破碎流程。破碎筛分工艺流程见图3。

3.2 磨矿选别工艺流程设计

3.2.1 磨矿流程

根据选矿试验报告和类似选矿厂的生产实践，由于该萤石矿物嵌布粒度较粗，但考虑到该矿石英含量较高，设计确定采用1段闭路磨矿。1段闭路磨矿细度为-0.074mm70%，最终精矿萤石品位为97.24%。

图3 破碎筛分工艺流程

3.2.2 选别流程

萤石矿主要矿物为萤石，属比较易浮的非金属矿物，设计确定采用混合浮选工艺，即1段粗选、7段精选、1段扫选的浮选工艺流程。选别流程为矿浆经调浆后自流至粗选，粗选尾矿进行1次扫选，1次扫选精矿返回粗选作业；1段扫选尾矿自流至尾矿浓缩机，尾矿浓缩时加絮凝剂，尾矿浓缩机溢流自流至尾矿沉淀池；尾矿浓缩机底流经泵送至压滤机，压滤机溢流自流至尾矿沉淀池，压滤机的滤饼通过皮带机运至尾矿临时干堆场。粗选精矿进行7次精选，各段精选尾矿顺序返回上一段精选作业；各段精选精矿给入下一段精选作业，7次精选精矿自流到精矿浓缩机，浓缩机溢流自流至沉淀池；浓缩机底流自流至盘式真空过滤机，过滤机溢流自流至精矿沉淀池；过滤机滤饼经皮带机送入烘干机，经烘干机脱水后的萤石精矿装袋入精矿库。

3.3 选矿设计指标

设计确定的选矿指标依据选矿试验、国内萤石矿的研究成果和类似选矿厂生产实践，同时结合市场对萤石精矿的质量要求，选矿指标见表6。

表6 选矿设计指标

4 结 论

(1)平泉县前山萤石矿矿区矿石组成简单，矿石有用矿物为萤石，脉石矿物有石英、方解石、绢云母、长石、黑云母、角闪石、辉石等。

(2)通过对选矿试验研究，最终确定选矿工艺流程为3段1闭路破碎，1段闭路磨矿、浮选为1粗1扫7精，精矿浓缩过滤，尾矿浓缩压滤干堆。

(3)设计生产规模为采选矿石量30万t/a，年产萤石精矿7.42万t，萤石品位为97.24%，萤石回收率为81.57%。

[1] 卢冀伟，王乃玲，印万忠，等.我国萤石矿选矿进展与展望[C]∥中国采选技术十年回顾与展望.北京：冶金工业出版社，2012：238-243.

[2] 周文波.难选萤石矿矿石浮选工艺研究[J].成都矿产综合利用，2004(3)：25-28.

[3] 刘振军，肖芫华，刘志芳，等.一种高碳酸钙低品位萤石矿选矿方法研究[J].广州化工，2013，41(16)：118-119.

[4] 《选矿设计手册》编委会.选矿设计手册[M].北京：冶金工业出版社，1988.

[5] 河北联合大学.承德平泉地区萤石矿选矿试验报告[R].承德：平泉县前山萤石矿业有限公司，2013．

2015-01-12)

易小祥(1982—)，男，工程师，硕士，066001 河北省秦皇岛市海港区迎宾路57号。