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武汉理工大学教授高惠民谈石墨选矿技术现状与趋势(二)
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-10-08 08:39:12    浏览次数:
 
1   石墨新型浮选工艺的研究
    随着鳞片石墨矿资源不断减少,石墨矿石趋向贫化,传统的浮选工艺显现出一定的局限性。因此,为了强化和改善浮选,产生了很多新型浮选工艺,如超声强化浮选工艺、剪切絮凝浮选工艺、快速浮选工艺、分级浮选、无捕收剂浮选等。
    李哲对鳞片石墨浮选工艺进行了改善,提出“多段磨矿、混目粗选,超声强化、分级浮选”的新工艺,发现新浮选工艺不仅能提高精矿质量,保护石墨鳞片,同时缩短工艺流程,减少再磨和精选次数,提高生产能力。
    刘凤春采用剪切絮凝浮选工艺处理了湖北某细粒级石墨,结果表明剪切絮凝处理细粒石墨具有很好的效果:-0.074mm 的细粒石墨经剪切絮凝浮选处理,固定碳含量由89.57%提高到97.00%,回收率为86.07%
    岳成林对鳞片石墨快速浮选进行了研究,根据石墨不同颗粒(单体颗粒与连生体颗)浮选速度的不同,在短时间内将浮选速度快的那部分石墨颗粒优先浮选出来,缩短其处理流程,做到早收、快收。结果表明:快速浮选能有效提高精矿固定碳含量和回收率,同时保护石墨鳞片,提高精矿中大鳞片石墨的产率。
    石墨无捕收剂浮选工艺主要是采用2#油为起泡剂、生石灰为调整剂,不加入捕收剂进行浮选。无捕收剂浮选是将鳞片较大、单体解离较充分、固定碳含量较高、可浮性较好的石墨优先选别出来;再对尾矿进行捕收剂扫选。与传统石墨捕收剂浮选相比,无捕收剂浮选最大限度的利用石墨天然可浮性,并按可浮性的差异将石墨进行分选,具有流程简单、指标优良、节省药剂、利于大鳞片石墨的优先浮出等优点,具有一定的创新性和突破性。
2 隐晶质石墨浮选工艺研究现状
    隐晶质石墨,原矿固定碳含量高,一般为60~80%,但是可浮性较差,石墨粒度细,一般浮选较为困难,其选矿研究重点一直在于寻求最优工艺提高精矿品位、回收率。目前,生产上主要是经手选、破碎、磨矿处理得到产品,固定碳含量较高的直接作为石墨原料;部分固定碳含量较低的矿石,则通常采用浮选、化学提纯等方法进行处理。
    浮选法处理隐晶质石墨时需要较细磨矿细度,捕收剂和起泡剂用量也大于一般晶质石墨浮选的用量,浮选过程中泡沫较粘并带较多水分,故再磨效率较低,而该类型石墨嵌布粒度很细,因此浮选流程普遍较长,而得到的精矿品位和回收率却不如晶质石墨。
    为了提高浮选精矿品位,分批加药浮选也出现在人们视野中。分批加药能提高碳回收率是因为,分批加药时由于每次加药时药剂量少于一次性加药,药剂未饱和,分批加药相当于延长了捕收剂加药搅拌时间,使得药剂与碳颗粒得到充分的接触,从而减少了矿架中的游离油珠,使捕收剂得到了更加充分的利用;分批加药能够提高精矿固定碳含量是因为,分批加药时捕收剂浓度较低,与一次性加药相比,疏水絮团当量直径较小且结合力较弱,因此被夹带进入疏水絮团中的杂质较少,使得精矿固定碳含量得到提高。
    李楠等对废旧电池阴极中的碳进行了回收,发现分批加药相对一次性加药可以提高浮选精矿品位,同时还可以降低药剂用量。针对低固定碳含量的隐晶质石墨,近年也出现了一些新的工艺,如疏水絮凝浮选、选择性絮凝等。
    卢文光等对隐晶质石墨矿进行疏水絮凝浮选研究,隐晶质石墨经疏水絮凝、一次浮选,固定碳含量从88.24%提高到95.87%、回收率为97.41%。徐淘应用选择性絮凝处理隐晶质石墨,选别效果较好。选择性絮凝具有工艺、设备简单,处理矿石成本低等优点,是一项具有发展前景的石墨处理方法。
    丁行标对普通浮选机和浮选柱浮选隐晶质石墨进行对比试验研究,结果表明浮选柱浮选隐晶质石墨可以简化流程,分选效果优于普通浮选机。为了解决浮选法处理隐晶质得到精矿品位普遍不高的问题,酸浸、碱浸、焙烧以及其联合工艺等化学提纯法自然应用而生,得到了学者的广泛关注。
    谢炜等通过利用混合算法浸出处理湖南郴州浮选法得到的隐晶质石墨,将其固定碳含量从83.08%提高到98.82%
    张鸿波等以黑龙江鸡西生产的隐晶质石墨浮选精矿为原料,采用焙烧-碱浸-酸浸联合工艺处理,固定碳含量由原来的84.17%提高至93.85%。
3 石墨中矿处理工艺研究现状
    石墨浮选因其多磨多选的流程会产生很多中矿,因此对石墨中矿进行处理是石墨选矿过程中必不可少的环节,国内外许多学者、专家,选矿技术人员对石墨选矿的中矿处理问题进行研究,取得了一定的进展。石墨浮选中矿的处理方式很多,由最初的循序返回发展到集中返回、中矿单独处理再到目前应用较多的多种处理方式联合工艺,具体工艺特点见表2

4 石墨选矿实例
    黑龙江萝北某石墨矿原矿矿物组成复杂,目的矿物为晶质石墨,脉石矿物有石英、长石、白云母、黑云母、透辉石、透闪石、方解石、黄铁矿等。其特点是:
(1)原矿品位较高:原矿固定碳含量为9.29%,一般6~8%
(2)结晶好,可浮性好:浮选精矿品位及回收率均较高,精矿品位>97%,回收率>95%
(3)含有大鳞片,+0.150mm 的大粒径石墨累计颗粒比10%左右,0.180mm的大粒径石墨累计颗粒比为5.94%
    粗选条件试验研究表明:以生石灰为抑制剂和调整剂,煤油为捕收剂,2#油为起泡剂,可得固定碳含量为51.06%,回收率为96.47%的石墨粗精矿,粗选尾矿固定碳含量0.42%
    开路流程试验从大鳞片保护角度进一步探索再磨再选对精矿指标的影响。试验结果表明:总再磨时间的增长有利于提高精矿固定碳含量,但会损坏大鳞片;相同总再磨时间下,增加再磨再选段数对提高精矿品位、大鳞片含量有利。
    闭路试验表明:短流程更能保护大鳞片,与开路结论相反,这是由于中矿返回使大鳞片再磨时间增加所致。最终在四次再磨五次精选闭路流程下,中矿Ⅰ返回粗磨,中矿Ⅱ返回粗选,其余中矿采用隔段循序返回方式,进行的闭路试验可得到固定碳含量为97.53%,回收率为95.89%的石墨精矿。精矿扫描电镜照片见图1
    SEM 照片显示石墨颗粒大小不均,最大0.350mm 左右,大多数颗粒粒度在0.08mm 以上。石墨鳞片结晶较好,片层表面有小片石墨粘结,部分鳞片边缘被磨圆,表明鳞片受到了较强的磨剥。有很少量细小亮色杂质矿物颗粒附着与石墨晶体表面。
    另一方面,精矿中大鳞片石墨的品位随其产率变化,当精矿中+0.15mm 粒级占精矿总量的6.08%时,此粒级石墨固定碳含量为98.46%;当+0.15mm 粒级产率为9.36%时,其固定碳含量为97.58%;当产率为11.08%时,其固定碳含量为95.46%。可根据市场情况核算产品产量与价格的收益差别。
3 选矿发展趋势
    天然鳞片石墨通常采用的是多磨多选的选矿工艺,着重追求精矿品位和回收率,对大鳞片保护不够。影响大鳞片破损和精矿品位的因素很多,如磨矿介质、磨矿细度、再磨段数、浮选设备等,目前研究主要都集中磨矿设备和再磨段数上,对石墨选矿新工艺研究较少。探索一条简单、低耗的选矿新途径是其发展趋势。
    含隐晶质细鳞片石墨选矿工艺中,目前采用的工艺为传统的鳞片石墨选矿工艺,忽视了矿石性质差异,所以目前含隐晶质细鳞片石墨浮选品位和回收率均不高,石墨不能有效回收。目前,对含隐晶质细鳞片石墨工艺研究较少,特别是选矿过程中的中矿处理工艺研究比较缺乏。
    孙传尧院士在2013 年7 月萝北召开的“石墨产业专家行”研讨会上就如何保护大鳞片石墨做了报告,建议研究矿石中不同矿物、不同粒度和不同解离度的石墨的可浮性和浮游速度的差异,分流分速浮选。大鳞片石墨优先富集、然后再磨精选,以减少大鳞片高品质石墨的磨矿次数,减少过磨,提高鳞片石墨的正目率。为鳞片石墨选矿的研究指明了方向。


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