某菱镁矿反浮选试验研究

马金生    张成龙

河北钢铁集团矿山设计有限公司

摘要：针对某高硅高钙菱镁矿，将矿石细磨到-200目占100%，首先用十二胺做捕收剂，在碱性条件下采用一次粗选一次精选的反浮选工艺流程得到MgO品位为47.42%，SiO2含量为0.24%的粗精矿。

关键词：菱镁矿；反浮选；脱硅；除钙

马金生（1982.4-），男，工程师，063700河北钢铁集团矿山设计有限公司。

菱镁矿是镁的碳酸盐，实际菱镁矿因含有铁、钙、锰等杂质而呈现白色到略带黄、蓝、红、灰以至棕黑色[1]。菱镁矿主要用于镁质耐火原料和制品；提炼金属镁；冶金熔剂，防热、保温、隔音等建筑材料；制取轻质碳酸镁、工业氧化镁等化工产品的原料[2]。我国已探明的菱镁矿保有储量为31.2×108t，居世界首位，约占世界菱镁矿总储量的25～30%。我国山东、河北、新疆、甘肃、四川、西藏等地占有一定储量，但储量最大的是辽宁，拥有26.9亿吨，约占全国总量的86% [3-4]。我国菱镁矿矿石质量多数优良，但都程度不同的含有害杂质SiO2和CaO，使得在煅烧过程中形成CaSiO3，冷却时易松离而使耐火材料崩溃，不能直接作为高档原料，使得其市场价格低[5]。目前国际市场在逐步增加对高档镁质材料的需求，所以应把深度加工镁质耐火材料，开发生产不定型耐火材料、高档镁砖、镁砂作为镁质材料发展方向之一[6]。因此，必须通过选矿的方法提高菱镁矿的纯度。

白云石与菱镁矿同属碳酸盐矿物，它们含有相同的阴离子、部分相同的阳离子，具有类似的可浮性和表面特性，较大的溶解度、相同的晶体结构，造成它们浮选分离很困难。许多选矿工作者研究此项工作，但是得到的效果都不是很理想。本试验研究将菱镁矿利用后续煅烧作业提前，将煅烧产物进行浮选去除白云石的研究，以找到一种新的除钙途径。

1.试验矿样

试验用的菱镁矿采自辽宁某地。其颜色为白色，偶有灰白、黑色等色混杂其中，矿石结构以结晶质为主，较致密，但硬度低，易粉碎。

1.1 原矿分析

原矿基本化学组成分析见表1：

表1  原矿多元素化学分析结果 %

采用X射线衍射对原矿中主要矿物组成进行分析，结果如图1所示： 

图1菱镁矿原矿XRD衍射分析图谱

多元素分析和XRD衍射结果表明：原矿中含有较多的石英和白云石杂质，以及微量的铁。硅钙含量都大于1%，其中SiO2含量高达3.85%，具有很好的可分选性。因此，研究的主要目的为脱硅除钙，其次为除铁。

1.2 试样准备

矿山提供的原矿先用150mm×200mm鄂式破碎机进行粗破，然后进入60mm×100mm鄂式破碎机进行中破，再实验室XP2200×75对辊破碎机闭路破碎至-2mm以下。粒度小于2mm的矿样混匀后再经三辊四筒棒磨机磨矿，进行浮选试验。

2.反浮选脱硅条件试验

根据浮选中抑多浮少的原则，采用反浮选方法脱硅。条件试验流程如图2：

图2 浮选脱硅试验流程

主要进行调整剂用量、磨矿细度、捕收剂用量等条件试验。试验在1.5LXFD型挂槽式浮选机中进行，主轴转速2500r/min。所用药剂十二胺、碳酸钠、草酸为分析纯，2#油为工业品。草酸和十二胺以1：1的物质的量比加热配成溶液，冷却至室温后，将其移入容量瓶中定容。试验结果以精矿中MgO品位、精矿MgO回收率、精矿中SiO2含量等进行评价。

2.1.磨矿细度试验

根据探索试验结果，确定采用一粗一精的流程。药剂制度为：pH调整剂NaCO3用量粗选1000g/t，精选500g/t，均搅拌2min；捕收剂十二胺用量400g/t，粗选250g/t，均搅拌3min；起泡剂2#油（只在粗选添加）用量80g/t，搅拌1min。

精矿MgO回收率和精矿中SiO2与磨矿细度的关系

从图4中可以看出，随着磨矿细度的增加，精矿MgO回收率和精矿中SiO2含量都降低。当磨矿细度达到-200目占90%时，精矿MgO回收率为77.12%，SiO2含量降低到了0.25%；再增加磨矿细度，精矿MgO回收率又下降2.1个百分点，同时SiO2含量可以下降到0.13%，除硅效果比较明显。此时，磨矿时间为10min，如再增加磨矿时间则会形成矿泥，另外也不经济。因此，磨矿细度以-200目占100%（磨矿时间为10min）为宜。

2.3.pH调整剂用量试验

试验流程和除调整剂用量外的药剂制度与磨矿细度试验相同。磨矿时间为10min，改变pH调整剂NaCO3用量，考察调整剂对浮选效果的影响。

图4  pH调整剂NaCO3用量试验结果1

图5  pH调整剂NaCO3用量试验结果2

由图4、图5可知，随着pH调整剂NaCO3用量的增加，精矿MgO回收率一直呈上升趋势，当用量超过1500g/t时，基本上不再增加了；精矿SiO2含量先降低后又升高，在1500g/t时出现了最低点；精矿MgO含量基本上一直增加。当用量超过1500g/t后，精矿MgO品位和SiO2含量都在增高，综合考虑精矿MgO品位和SiO2含量，选择pH调整剂用量为1500g/t最为适宜。

2.4.矿浆温度试验

试验结果表明，随着温度的升高，精矿MgO的回收率不断的减少。说明适当的温度条件下，有利于捕收剂与矿物的作用，减少捕收剂的用量。综合考虑选择30℃进行后续试验。

2.5.捕收剂用量试验

采用一个单元试验中分次添加捕收剂和分批刮泡的方法进行试验。试验流程与磨矿细度试验相同，磨矿时间为10min，pH值始终调节为9。捕收剂十二胺用量依次为200g/t、100g/t、100g/t、200g/t。结果见图6：

图6  捕收剂十二胺用量试验结果

捕收剂用量的不断增加，反浮选出的尾矿随之增加，相应的精矿量就不断的减少，即精矿MgO回收率降低。而精矿SiO2含量在药剂用量超过300g/t后下降趋势明显变缓。综合考虑精矿MgO回收率和SiO2含量，确定最佳药剂用量为300g/t，其中精选用量为200g/t。

2.7.起泡剂用量试验

在以捕收剂用量为300g/t的条件下进行了2#油用量试验。结果表明2#油用量增加，尾矿产率也随之增加。考虑到精矿MgO回收率，2#油用量以80g/t为最佳，只在粗选时添加。

2.8.最终流程的确定

通过上述试验，确定选别辽宁某菱镁矿的适宜工艺流程和药剂制度如图7。按此流程和药剂制度获得的最终试验结果见表2。

图7 浮选脱硅流程

表2流程试验结果

4.结语

此菱镁矿在细磨到-200目占100%的条件下，以十二胺作捕收剂，MgO品位可言达到47.42%，SiO2含量可以降低到0.24%。十二胺作捕收剂，分段加药的效果更好，而且可以节省药剂的用量。其中粗选加药一次性加入，精选分批多次加入。

参考文献:

[1]姚书典.非金属矿物加工与利用[M].北京：科学出版社,1  992.

[2]胡庆福.镁化合物生产与应用[M].北京：化学工业出版社,2004.

[3]王兆敏. 中国菱镁矿现状与发展趋势[J]. 中国非金属矿工业导刊，2005（5）：6-9.

[4]陈肇友，李红霞. 镁资源的综合利用及镁质耐火材料的发展[J]. 耐火材料，2005，39(1)：6-15.

[5]赵东甫, 冯本智.非金属矿床[M].北京:地质出版社,1986.

[6]吕品，程恩庆. 辽宁镁质材料行业发展趋势[J]. 辽宁化工，2004，33(10): 591-604.