王云伟,王忠应,陈艳平
(云南黄金矿业集团股份有限公司，云南 昆明 650000)
萤石又称氟石，卤族元素矿物，主要成分为氟化钙(CaF2)，其中Ca占51.33%，F占48.67%。萤石矿中常因混入稀土、氯、铁、铀、铅、锌、沥青等杂质而呈浅绿至深绿、蓝、绿蓝、黄、酒黄、紫、紫罗兰、灰、褐、玫瑰红、深红等颜色[1-2]。我国萤石储量居世界首位，其中以东南沿海地区、中南地区等地居多[3]。虽然我国萤石资源丰富，但大部分与其它矿物如石英石、方解石、重晶石高岭石及白云石等共生赋存[4-6]。
萤石是一种应用广泛的战略性非金属矿产资源，包括有色金属领域、陶瓷、军工、航空、原子能、半导体等传统和高新技术产业[7-11]。目前，随着世界经济的快速发展，对萤石精矿的需求不断增加，萤石精矿面临严重短缺。笔者对贵州某萤石矿的开发利用进行了浮选试验，以期对类似的矿产资源开发提供参考。
1.1 矿石的化学成分
浮选试验的原矿取自贵州某萤石矿，该原矿的主要化学成分见表1。
表1 矿石的主要化学成分 %
由表1可知，原矿的主要化学成分为氟化钙和二氧化硅，其品位分别为20.03%和62.15%，二者合计占原矿的82.18%，Fe2O3、Al2O3和CaCO3的含量都较低，分别为2.16%、6.87%和2.19%。在选矿试验研究过程中，该矿产资源的脉石矿物主要为石英，S含量虽低，但其对萤石精矿品位影响很大，进一步化验该矿石的矿物成分，确定S的矿物成分。
1.2 矿石的矿物成分
该萤石原矿的矿物成分主要为石英，其次为高岭石、石榴子石、方解石和黄铁矿，含硫的矿物主要为黄铁矿，后续的浮选试验首先要脱除该硫化矿。原矿的矿物组成见表2。
表2 矿石的主要矿物成分 %
1.3 原矿显微分析
原矿矿物组成较为复杂，脉石可分为三种：一种是黄铁矿等硫化矿物，一种是方解石等含钙矿物，还有一种是石英石、榴子石等硅酸盐矿物。采用显微镜对萤石矿进行原矿显微观察，观察显微照片见图1。
图1 萤石及黄铁矿包裹体显微照片
由图1可见，样品中部分黄铁矿(白色)约90%为单体存在，呈细小的粒状包裹在脉石矿物中，形成包裹连生体。黄铁矿单体粒径由0.01～0.07 mm，多数是0.01～0.03 mm。磁黄铁矿单体的粒径在0.03 mm左右，具强磁性。
从显微观察结果可知，硫化矿以黄铁矿为主，黄铁矿在原矿中绝大部分都是以单体的形式存在，单体解离度高，这就为萤石与硫化矿分离提供了可能性。
2.1 条件试验
首先对该矿石资源进行磨矿细度及条件试验，所用的条件试验流程为一次硫化矿浮选，一次萤石粗选作业，见图2。
图2 条件试验流程
2.1.1 磨矿细度试验
合适的磨矿细度不仅能使目标矿物与其它矿物分离，而且还能在保证浮选指标的前提下，节约能耗。在黄药300 g/t，水玻璃4 000 g/t，油酸400 g/t的条件下，进行磨矿细度条件试验。
由表3可见，随着磨矿细度的增加，萤石精矿品位先下降后上升，回收率先上升后基本保持不变，综合考虑，后续所用的磨矿细度为-200目含量为76%。
表3 磨矿细度试验结果表 %
2.1.2 硫化矿捕收剂用量试验
在确定磨矿细度为-200目、含量为76%后，进行了硫化矿捕收剂丁基黄药用量试验。固定抑制剂水玻璃用量为4 000 g/t，捕收剂油酸用量为400 g/t。
由表4可知，随着丁基黄药用量的增加，萤石精矿中CaF2的品位呈现先上升后下降的趋势，萤石精矿中CaF2的回收率随捕收剂用量的增加先增加后降低。随着捕收剂用量的增加，硫精矿中CaF2的品位先略有下降，然后基本保持不变;随着捕收剂用量的增加，硫精矿中CaF2的回收率变化不大。当丁黄药用量为300 g/t时，萤石精矿中CaF2品位和回收率最高。综合考虑，确定丁基黄药用量为300 g/t。
表4 硫化矿捕收剂丁黄药用量试验结果表
2.1.3 水玻璃用量试验
因原矿中石英矿物含量较高，选取水玻璃作为二氧化硅的抑制剂。在磨矿细度为-0.074 mm占76%，黄药300 g/t，油酸400 g/t的条件下，改变水玻璃用量，进行条件试验，结果见表5。
表5 水玻璃用量试验结果表
续表
由表5可知，萤石精矿中CaF2的品位随水玻璃用量的增加，先逐渐增加后保持稳定，萤石精矿中CaF2的回收率随水玻璃用量的增加而降低。硫精矿中CaF2的品位和回收率随水玻璃用量的增加基本保持不变。随当水玻璃用量达4 000 g/t时，CaF2品位最高。综合考虑确定水玻璃用量为4 000 g/t。
2.1.4 氧化矿捕收剂用量试验
在磨矿细度为-200目占76%，黄药300 g/t，水玻璃4 000 g/t的条件下进行氧化矿捕收剂条件试验，结果见表6。
表6 氧化矿捕收剂油酸用量试验结果表
由表6可知，萤石精矿中CaF2的品位随着油酸用量的增加而降低，萤石精矿中CaF2的回收率随着水玻璃用量的增加而增加。随着水玻璃用量的增加，硫精矿中CaF2的品位和回收率不变，油酸作为捕收剂的用量为400 g/t。
2.2 开路试验
采用先硫化矿浮选，浮选尾矿选萤石的1粗6精1扫的开路流程。开路浮选试验流程及所用浮选药剂用量见图3。
图3 开路浮选试验流程
由表7可见，在磨矿细度为-200目占76%，采用图2所示的开路浮选流程，获得萤石精矿CaF2品位为96.31%、回收率72.43%。
表7 开路浮选试验结果表 %
2.3 闭路试验
根据开路试验基础上进行了对应的闭路浮选试验，试验流程见图4。试验结果见表8，最终的萤石精矿中CaF2的品位为93.56%、CaF2的回收率88.88%。
图4 闭路浮选试验流程图
表8 开路浮选试验结果 %
1)试验选用的萤石原矿为石英型萤石矿，该矿石主要以石英为主，萤石与石英的品位分数分别为20.03%和53.77%。脉石矿物除石英外还含有高岭石、方解石、石榴子石和黄铁矿。原矿显微分析：含硫矿物主要为黄铁矿且单体解离度高，这就为萤石与硫化矿分离、萤石精矿品位的提高提供了依据。
2)矿石在磨矿细度为-0.074 mm占76%，丁黄药用量为300 g/t、水玻璃用量为4 000 g/t、油酸用量为400 g/t，采用硫化矿一次浮选、萤石一次粗选、6次精选、1次扫选的闭路浮选流程处理，最终获得萤石精矿品位为93.56%、回收率为88.88%的优质精矿。
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