某重砂重选精矿重晶石和锆英石的浮选分离试验

刘西分　常　红

(1.山东烟台鑫海矿冶研究院；2.山东烟台市黄金冶炼有限公司)



某重砂重选精矿重晶石和锆英石的浮选分离试验

刘西分1常红2

(1.山东烟台鑫海矿冶研究院；2.山东烟台市黄金冶炼有限公司)

摘要巴基斯坦某河滨重砂原采用螺旋溜槽—跳汰重选选别，无法实现其中重晶石与锆英石的有效分离。为有效开发利用该资源，对BaO、ZrO2品位分别为13.31%、12.54%的重选精矿经强磁选作业除去钛铁矿物后进行重晶石与锆英石浮选分离试验。以水玻璃为抑制剂，阴离子型表面活性剂烷2#与脂肪酸类捕收剂油8#为重晶石组合捕收剂，脂肪酸类捕收剂油8#与胺类捕收剂F-102为锆英石组合捕收剂，在最佳药剂制度下，强磁尾矿经1粗2精1扫优先浮选重晶石—尾矿1粗2精1扫浮选锆英石，最终可获得产率22.51%，BaO品位63.18%、回收率95.44%，含2.13%ZrO2的重晶石精矿和产率22.54%，ZrO2品位63.87%、回收率86.19%，含1.23%BaO的锆英石精矿。试验结果可为该资源的高效利用提供技术参考。

关键词重砂重选组合药剂重晶石锆英石

重晶石是钡的最常见矿物，主要成分为硫酸钡，是典型的硫酸盐矿物。重晶石在石油和天然气钻井泥浆中常作为加重剂使用，同时也是重要的化工原料，在钡化工、填料等领域的消费量逐年增长。随着精细化工行业的发展，重晶石将具有越来越广阔的应用前景。锆英石用途广泛，如用来制作耐火材料、铸型用砂、精密搪瓷器具等，也可以用来提取金属锆，应用在航天、核能和电子等现代工业中。随着国民经济的发展，我国对重晶石和锆英石的精矿需求量不断攀升。

巴基斯坦的某河滨重砂主要有用矿物为重晶石和锆英石，二者密度分别为4.3，4.28 g/cm3，较为接近。现场采用螺旋溜槽—跳汰单一重选流程，无法实现两种矿物的有效分离。对该河滨重砂重选精矿采用组合捕收剂进行优先浮钡再选锆的浮选试验，取得了良好的试验结果。

1矿石性质

试样取自巴基斯坦的某河滨重砂重选精矿 (-0.147 mm占60.68%)，对其进行化学多元素分析、粒度分析、矿物组成分析，结果分别见表1、表2、表3。

表1化学多元素分析结果

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表2　粒度分析结果

表3矿物组成分析结果

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从表1、表2、表3可以看出，该重砂重选精矿中BaO、ZrO2品位分别为13.31%、12.54%，有色金属含量很低，基本无硫化物，主要杂质是硅铝酸盐矿物。94.66%的BaO和94.52%的ZrO2分布于 +0.074 mm粒级中，单体解离度分别为91.17%、83.37%，说明重晶石和锆英石单体解离度较高，嵌布粒度较粗。矿物组成简单，主要脉石矿物是石英及长石，很少与重晶石和锆英石交代或侵染，赤铁矿、钛铁矿等少量，为后续重晶石和锆英石的浮选分离提供了有利条件。鉴于粒度分析结果，试验无需磨矿，并可通过强磁预先抛废除去赤铁矿和钛铁矿，以避免钛铁矿物对重晶石和锆英石精矿质量的影响，同时也可减少后续流程的处理量。

2试验结果与讨论

对重选精矿在800 kA/m的磁场强度下进行强磁选抛尾，强磁尾矿进行重晶石和锆英石的浮选分离试验。

2.1重晶石优先浮选试验

重晶石优先浮选试验流程见图1。

2.1.1捕收剂选择试验

对重晶石浮选，捕收剂是决定选别指标好坏的关键因素。不同捕收剂浮选条件试验结果表明：采用厂方提供的Aero850捕收剂进行浮选时，泡沬大而虚，重晶石上浮量少；采用脂肪酸类捕收剂油8#，浮选泡沬量和矿物上浮量均较少。试验过程发现Aero850、烷1#、烷2#阴离子表面活性剂与油8#进行组合能增强重晶石表面的疏水性，从而使泡沬密实，明显改善浮选效果，可获得高品位和回收率的重晶石精矿。原因是表面活性剂促进了油8#在矿浆中的分散，防止其在矿物表面形成大的胶团，增加捕收剂吸附均匀性和选择性；强弱捕收剂同时吸附在矿物表面组成疏水性的凝聚物，使捕收剂在矿物各个表面都能发挥捕收作用，大幅度提高对重晶石的捕收能力[1-4]。另外，油8#和阴离子表面活性剂组合对锆英石捕收能力较差，有利于优先浮选重晶石。重晶石优先浮选粗选抑制剂水玻璃用量为400 g/t，粗选捕收剂总用量为600 g/t，扫选捕收剂用量为粗选的1/3。不同捕收剂浮选试验结果见表4。

图1　重晶石优先浮选试验流程

从表4可以看出，采用烷2#和油8#为组合捕收剂时，可获得BaO品位为52.98%、回收率为92.52%、含ZrO25.96%的重晶石精矿，相比其他组合捕收剂，浮选效果最佳。另外，烷2#在低温条件下不凝固，利于冬季使用。

2.1.2组合捕收剂配比试验

固定粗选组合捕收剂总用量为600 g/t，其他条件不变，进行阴离子表面活性剂烷2#和脂肪酸类捕收剂油8#配比条件试验，结果见表5。

表4不同捕收剂浮选试验结果

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表5组合药剂不同配比试验结果

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从表5可知，随着组合捕收剂中油8#比例的增加，重晶石精矿BaO回收率呈先上升后下降趋势，并在烷2#与油8#的配比为1∶3时达到最高值。结合重晶石精矿品位，确定组合捕收剂烷2#和油8#配比为1∶3。结合表4可以看出，烷2#可促进油8#对重晶石的吸附作用，提高回收率。组合捕收剂中烷2#比例的增加会增强组合药剂对重晶石的选择性，捕收能力略微降低，提高重晶石精矿品位，但对提高回收率不利。

2.1.3组合捕收剂用量试验

固定组合捕收剂中烷2#和油8#配比为1∶3，其他条件不变，考察粗选捕收剂用量对重晶石浮选指标的影响，试验结果见表6。

从表6可知，随捕收剂用量的增加，重晶石精矿品位下降，回收率上升。综合考虑粗选尽可能回收重晶石，兼顾品位，确定组合捕收剂用量选择 600 g/t为宜。

2.1.4水玻璃用量试验

以水玻璃作抑制剂可较好地抑制石英的上浮。

表6　捕收剂用量试验结果

在最佳的捕收剂药剂制度下，进行水玻璃用量条件试验，结果见表7。

表7　水玻璃用量条件试验结果

从表7可以看出，随水玻璃用量的增加，脉石矿物受到的抑制作用显著，重晶石精矿品位明显提高，回收率逐渐下降，但在水玻璃用量从400 g/t增加到600 g/t时，回收率下降缓慢，增加到800 g/t时急剧下降，因此水玻璃最佳用量为600 g/t。

2.2锆英石浮选试验

目前浮选锆英石多使用油酸、油酸钠，环烷酸、氧化石蜡皂和肥皂等脂肪酸类捕收剂，但存在着选择性较差、常温下难以获得钛含量低的高品位锆精矿[5]。同时，配合使用的硅酸钠、硫酸铝和淀粉等抑制剂对锆英石浮选也有一定的抑制作用，脂肪酸类捕收剂对锆英石选别效果不佳。采用硫酸活化时，单独使用脂肪酸类捕收剂或胺类阳离子捕收剂，依然难以有效浮选锆英石。因此，采用阴离子型捕收剂油8#与阳离子型捕收剂F-102组合捕收锆英石。重晶石浮选尾矿作为锆英石浮选给矿，条件试验流程见图2，其中扫选药剂用量为粗选的1/2。

2.2.1组合药剂配比试验

图2　锆英石浮选试验流程

表8组合药剂配比试验结果

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从表8可以看出，随着F-102与油8#配比比值的逐渐减小，锆英石精矿品位和回收率均呈先上升后下降趋势。综合考虑品位与回收率，选择捕收剂配比为1∶3。

2.2.2组合药剂用量试验

在F-102与油8#配比为1∶3时，进行组合药剂用量试验，结果见表9。

由表9可以看出，随着组合捕收剂用量的增大，锆英石精矿品位缓慢下降，回收率不断升高。超过500 g/t后，品位下降显著，回收率增加幅度较小。因此选择组合捕收剂用量为500 g/t。

表9　组合药剂用量试验结果

2.2.3水玻璃用量试验

捕收剂浮选条件试验发现水玻璃的抑制作用较强，中矿ZrO2品位较高。在最佳的组合捕收剂配比与用量下，考察不同水玻璃用量对锆英石浮选指标的影响，试验结果见表10。

表10　水玻璃用量试验结果

从表10可以看出，水玻璃用量的增加会加强对硅酸盐类矿物锆英石的抑制作用，使中矿ZrO2品位升高。综合考虑英石精矿回收率和品位，选择水玻璃用量150 g/t为宜。

3闭路试验

在条件试验和开路试验的基础上，进行了该重砂重选精矿强磁选抛尾—强磁尾矿1粗2精1扫优先浮重晶石—浮选尾矿1粗2精1扫浮锆英石闭路试验。试验流程见图3，结果见表11。

由表3可知，闭路试验可获得产率22.51%，BaO品位63.18%、回收率95.44%，含2.13%ZrO2的重晶石精矿和产率22.54%，ZrO2品位63.87%、回收率86.19%，含1.23%BaO的锆英石精矿。试验流程比较适合河砂或海砂中重晶石和锆英石的选别分离，并可通过适当增加浮选的精选次数，进一步提高重晶石和锆英石的品级。

表11闭路试验结果%

产品产率BaO品位ZrO2品位BaO回收率ZrO2回收率强磁精矿17.900.964.451.154.77重晶石精矿22.5163.182.1395.442.87锆英石精矿22.541.2363.871.8686.19尾矿37.050.622.781.556.17原矿100.0014.9016.70100.00100.00

图3　闭路试验流程

4结论

(1)对巴基斯坦某河滨重砂重选精矿采用强磁选预先抛除含量很少的钛铁矿和赤铁矿，避免因水玻璃对其抑制不够而影响重晶石精矿和锆英石精矿

的质量。强磁尾矿经优先浮重晶石后浮锆英石原则流程处理，可获得产率22.51%，BaO品位63.18%、回收率95.44%，含2.13%ZrO2的重晶石精矿和产率22.54%，ZrO2品位63.87%、回收率86.19%，含1.23%BaO的锆英石精矿。

(2)重晶石浮选采用烷2#与脂肪酸类捕收剂油8#进行配比的组合捕收剂，效果较好。烷2#对油8#存在乳化作用，能促进油8#在矿浆中的分散，提高其在重晶石表面的吸附，进而增加重晶石的回收率。但烷2#比例的增大会提高组合捕收剂的选择性，虽能提高重晶石精矿品位，但会降低回收率。

(3)在胺类阳离子捕收剂F-102与脂肪酸类捕收剂油8#组成的组合捕收剂浮选锆英石中，两种捕收剂的相互作用能促进其在锆英石表面的静电吸附，提高吸附密度、强化表面疏水性，显著改善浮选效果。

参考文献

[1]张泾生，阙煊兰.矿用药剂[M].北京：冶金工业出版社，2008.

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Flotation Separation of Barite and Zirconite on Gravity Concentrate of a Heavy Placer

Liu Xifen1Chang Hong2

(1. Xinhai Mining and Metallurgy Institute Yantai; 2. Shandong Yantai Gold Smelting Co., Ltd.,)

AbstractIt is hard to separate barite from zircon for a riverside heavy sand from Pakistan by the original spiral chute-jig gravity separation process. To high efficient develop and utilize the resources, flotation separation test was conducted after removing the ilmenite by high intensity magnetic separation operation on gravity concentrate with 13.31% BaO and 12.54% ZrO2. With sodium silicate as inhibitor, anionic surfactant activator alkyl 2# oil and fatty acid collector oil 8# as barite combination collector, fatty acid collector oil 8# and amine collector F-102 for zircon combination collector, under the optimum reagent system, high intensity magnetic separation tailing via one roughing-two cleaning-one scavenging barite preferential flotation, tailings via one roughing-two cleaning-one scavenging zircon flotation, barite concentrate with yield rate of 22.51%, 63.18% BaO and recovery of 95.44%, containing 2.13% ZrO2, zircon concentrate with yield rate of 22.54%, 63.87% ZrO2 and recovery of 86.19%, containing 1.23% BaO was ultimately obtained. Experimental results can provide technical reference for high efficient use of resources.

KeywordsHeavy placer, Gravity separation, Combined reagent, Barite, Zirconite

(收稿日期2015-10-29)

刘西分(1974—)，男，工程师，265500 山东省烟台市开发区。