萤石又称氟石,是重要的非金属矿物原料,它广泛应用于冶金、炼铝、玻璃、陶瓷、水泥、化学工业等。其氟化学工业产品又广泛应用于航天、航空、制冷、农药、防腐、灭火、电子、机械、原子能等领域。随着科学技术的进步及社会经济的发展,萤石作为工业基础原料的地位越来越重要,并已成为战略物资。
我国萤石资源十分丰富,全国20多个省区内均有不同规模的萤石矿床,据资料显示,总储量占世界2/3强,居全球第一。我国萤石资源特点为单一型萤石矿床多,储量少;伴(共)生型矿床点数少,储量大;贫矿多,富矿少;难选矿多,易选矿少。多年来,用于化学工业及外贸出口的优质萤石块矿、精矿粉的原料主要为单一型萤石矿中的萤石矿、萤石-石英型、碳酸盐含量低的碳酸盐-萤石型,经过多年的开采,富矿、易选矿资源越来越少,贫矿、细粒嵌布矿、高碳酸盐矿等难选成为主要原料,本研究主要针对碳酸盐含量高的难选萤石矿。
主要矿物为萤石、方解石、白云石、石英。次要矿物为高岭石、沸石、褐铁矿。微量矿物为云母、绿泥石、黄玉、明矾石、长石、黑云母、泥质物、闪锌矿、黄铜矿等。萤石是该矿样中唯一有用矿物,根据矿石宏观特征,萤石有无色、紫色和绿色三种。萤石一般呈自形晶,解理发育,易碎,个别萤石由于在成矿过程中有交代作用,使萤石呈残晶和岛状他形晶。根据萤石和其他矿物接触关系有下列几种产出形式。第一种是由萤石组成纯的萤石型矿石。这部分萤石除有少量次生石英脉穿插,大部分较纯,估计萤石含量都在95%以上。在此矿样中,不论无色、紫色或绿色萤石都有这种类型。第二种是和碳酸盐矿物、石英伴生,石英交代萤石,呈萤石假象出现,有的为脉状,或者和碳酸盐矿物互相交代呈破碎残晶,有的碳酸盐矿物和石英呈浸染状和包体形式分布于萤石晶体中。第三种萤石和石英、高岭石伴生。
在上述三种形式产出的萤石中,有时或多或少有氧化铁泥质等杂质分布,但富矿中含量较少,贫矿稍多。碳酸盐矿物:岩矿研究表明,90%左右为方解石,次之为白云石。该矿物是矿石中主要脉石矿物,含量约占矿石20%以上。据镜下观察具有下列几种产出形式:第一种全部是由方解石及少量白云石组成,有时穿插细粒石英细脉和包含石英包体。这种岩石,方解石呈晶簇状、结晶粒度大、自形程度高、双晶理解发育。解理面、晶面肉眼可见,闪闪发光,性脆,同时内部杂质少,大部分为集合体形式产出,与萤石无直接关系。第二种是和萤石、石英三者伴生,关系密切。在嵌布关系上显示为互相混杂。由于双方交代作用不完全,使萤石、方解石都呈岛状或网脉状构造,在粒度组成上分别不均匀,悬殊很大,从大于0.1cm到小于0.1mm。第三种是细粒度浸染状碳酸盐分布于萤石晶体中,最小粒度小于0.02mm。
石英:亦是矿石中主要脉石矿物之一,含量可能约占矿石20%以上。石英按形成次序明显存在多期性:即原生石英和次生石英,以后者为主。就石英产出形式来说比其他矿物复杂,可归纳为以下几种:第一种由较大原生石英晶体和细粒次生石英组成集合体,其中分布一些绢云母和氧化铁。萤石很少,被次生石英交代,石英含量80%以上。第二种次生石英细脉穿插萤石或者交代萤石并形成萤石假象,有的沿着萤石裂隙充填交代,使萤石晶体被破坏,石英含量10%左右。第三种是和萤石、碳酸盐矿物密切伴生,互相混杂,嵌布关系复杂,石英单晶大于0.1mm。石英含量20%以上。第四种是和萤石、高岭土组合,有的呵沸石组合成不同类型的岩石,这种组合形式为次要类型。第五种是以包体形式或次生石英脉分布于碳酸盐矿物中,甚至交代碳酸盐矿物,和萤石无直接关系。
高岭土:鳞片状、不规则状集合体分布于萤石中,二者接触关系简单。有的混杂于次生细粒石英集合体中。
沸石:为片沸石,晶体为板状、条状,理解发育,无固定形状者无理解,三者互嵌。这种矿物与萤石无直接关系。
氧化铁:是分布较广的一种次生含铁矿物,呈尘土状污染各种矿物。
萤石为可浮性较好的矿物,常规萤石矿在合适的磨矿细度下,以碳酸钠为调整剂,水玻璃为抑制剂,油酸为捕收剂,一次粗选,1~2次扫选,数次精选,即可获得高质量的萤石精矿粉;但如矿石中组份复杂,有益或有害组份嵌布粒度细或碳酸盐含量较高时,采用常规的流程及药剂,很难取得高质量的萤石精矿,必须采用性能更优的药剂及与之相配的流程,才能取得合格的萤石精矿粉。
油酸作为萤石矿的捕收剂,应用实践已久。实践证明,对于易选矿,无论是捕收能力还是选择性,到目前为止,甚至今后一段时间内,油酸都可以说是萤石矿最合适的捕收剂。但是,对于嵌布粒度细,碳酸盐含量高的难选萤石矿,其选择性就显得略差。近年来,我国化学工业发展较快,各种新的化工产品不断涌现,萤石矿的新型捕收剂的研制工地也一直未停。因此,筛选了一部分化工产品及新研制的药剂,以碳酸作为调整剂,水玻璃及新筛选出的CS-25为抑制剂,进行了难选萤石矿的捕收剂筛选试验。
为了解浮选各因素之间相互影响关系,在选定的浮选抑制剂及捕收剂后,进行了难选萤石矿浮选条件试验。浮选条件试验只针对磨矿细度、调整剂用量、捕收剂用量等主要因素进行。
磨矿细度:合适的磨矿细度是进行浮选、取得较好指标的前提,本次试验样品在原矿鉴定后,根据有用有害组分的嵌布特性,已经确定合适的磨矿细度为-200目含量在65%左右,为证实确定的细度的合适性及了解磨矿细度与浮选指标的关系,进行了磨矿细度试验。通过试验得知,初选的磨矿细度65%是最合适的,同时也说明新的药剂对细粒矿的分选效果也较好,但对于过细的物料其分选效果将受影响。综上所述,试验磨矿细度确定为-200目含量占65%。
通过我们的试验可以得知;对于含碳酸盐萤石矿的选矿,其工艺流程应随矿石性质、中矿特性的变化而变化。如使用本实验研究使用的捕收剂及抑制剂,对于碳酸盐含量低于3%时,可采用常规流程,中矿正常返回;对于碳酸盐含量在3~8%时,应通过中矿再选,增加碳酸盐尾矿的排出口;对于碳酸盐含量超过8%的高碳酸盐萤石矿,同样需增加碳酸盐尾矿的排出口,并应增加进入再选的中矿点,也可以采用中矿集中再处理的开路流程。
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