石墨选矿大鳞片保护技术应用与实践——张凌燕

1、石墨选矿大鳞片保护技术应用与实践石墨选矿大鳞片保护技术应用与实践 张凌燕 教授 武汉理工大学 大鳞片石墨分类大鳞片石墨分类 原矿中大鳞片含量测定原矿中大鳞片含量测定 国内外大鳞片石墨资源国内外大鳞片石墨资源 大鳞片石墨选矿工艺介绍大鳞片石墨选矿工艺介绍 实验室大鳞片石墨选矿案例实验室大鳞片石墨选矿案例 总结总结 1.大鳞片石墨分类 大鳞片石墨： +20目(0.8mm) +50目(0.3mm) +80目(0.18mm) +100目（0.074mm） 100目（0.074mm）为细鳞片石墨 400目（0.038mm）为微细鳞片石墨 图1 大鳞片石墨 1 / 15 晶质石墨按鳞片大小分类晶质石墨按鳞

2、片大小分类 2.原矿大鳞片石墨含量测定 粒级/mm（/目） 按颗粒数计算按分布率计算 线测颗粒数/n 颗粒数百分 比/% 分布率/%累积分布率/% +1.190(+14)41.3327.2027.20 -1.190+1.000(-14+18)41.3313.6040.80 -1.000+0.850(-18+20)72.3311.9052.70 -0.850+0.600(-20+30)196.3116.1568.85 -0.600+0.425(-30+40)3511.6314.8783.72 -0.425+0.300(-40+50)4615.289.7793.50 -0.300+0.250(-5

3、0+60)268.642.7696.26 -0.250+0.180(-60+80)3912.962.0798.33 -0.180+0.150(-80+100)206.640.5398.86 -0.150+0.075(-100+200)7023.260.9399.79 -0.075(-200)3110.300.21100.00 总计301100.00 原矿中大鳞片石墨含量的测定可通过两种方法：一是通过显微镜镜下统计石墨鳞片 尺寸，大致了解大鳞片分布。二是酸浸浮选联合法。 显微镜法原矿块样磨制成光片，在光学显微镜下观察，利用线测法，统计原矿 中大鳞片的尺寸及其个数，以某地石墨矿石镜下统计结果为例。

4、 表1 线测法统计石墨嵌布粒度特征 2 / 15 2.原矿大鳞片石墨含量测定 原矿酸浸浮选联合法 石墨原矿混酸80、8h产物洗涤浮选产物分 级固定碳测试 原 矿 混酸 酸 浸 煤油 2#油 浮 选 精 矿尾 矿 分 级 各粒级产物 图2 酸浸浮选试验流程 3 / 15 3. 大鳞片资源状况大鳞片资源状况 n 1、国内大鳞片资源、国内大鳞片资源 山西大同：山西大同：资源量资源量2822万吨，原矿品位较低，平均万吨，原矿品位较低，平均3.7%，属中细鳞，属中细鳞 片，开发片，开发 力度较低力度较低 湖北宜昌：湖北宜昌：资源量资源量205.9万吨，原矿品位较高，约万吨，原矿品位较高，约9%13%，已

5、开发较深入，已开发较深入 内蒙古兴和：内蒙古兴和：资源量资源量3735万吨万吨 ，原矿品位平均，原矿品位平均4.1%，已开发较深入，已开发较深入 河北赤城：河北赤城：资源量资源量3000万吨，品位万吨，品位3%7% 黑龙江鸡西麻山：黑龙江鸡西麻山：资源量资源量4880万吨，品位万吨，品位6%15%，已开发，已开发 内蒙古阿拉善：内蒙古阿拉善：资源量大，矿物量资源量大，矿物量700万吨，原矿品位万吨，原矿品位5%左右，待开发左右，待开发 2、国外大鳞片资源、国外大鳞片资源 马达加斯加：马达加斯加：有记载矿物量有记载矿物量94万吨，目前已发现据估计超亿吨矿物量，品位较万吨，目前已发现据估计超亿吨矿

6、物量，品位较 高，大鳞片率极高，处于详查阶段，中资企业介入。高，大鳞片率极高，处于详查阶段，中资企业介入。 莫桑比克：莫桑比克：资源量大，矿物量超千万吨，品位较高资源量大，矿物量超千万吨，品位较高7%14%，大鳞片率极高，大鳞片率极高， 部分地区已完成详查，目前外国公司介入部分矿区。部分地区已完成详查，目前外国公司介入部分矿区。 坦桑尼亚：坦桑尼亚：资源量较大，矿物量资源量较大，矿物量超千万超千万吨，品位较高吨，品位较高9%12%，大鳞片率极高，大鳞片率极高 ，已有中资企业介入。，已有中资企业介入。 Page 6 4 / 15 4.大鳞片石墨选矿工艺介绍 大鳞片石墨相较于细鳞片石墨在应用和市场

7、方面具有较大优势，同样品位的 大鳞片石墨价格是细鳞片石墨的数倍。制造坩埚及膨胀石墨等必须使用大鳞片石 墨。在石墨烯的制备原料中，大鳞片石墨制备的石墨烯具有无可比拟的优良性质 。此外，石墨鳞片越大，摩擦系数越低，润滑性越好等。 大鳞片石墨浮选工艺流程一般具有如下特点： 1、阶段磨矿阶段浮选； 2、多次精选； 3、采用磨矿强度不大的磨机； 4、尽早分离出高品位的大鳞片石墨。 5/ 15 4.大鳞片石墨选矿工艺介绍 选矿工艺 快速浮选法 利用已解离的大鳞片石墨浮选速度较快的特点，尽可能快的将该部分回收，避免 其进入后续工艺，实现及时浮出、先行早收。 分级磨浮工艺 避免大鳞片石墨被过多高强度的磨剥作用

8、，分级使细鳞片石墨单独进行磨剥，有 利于浮选，从而在保护石墨鳞片的同时，提高其精矿品位。 分支浮选法（主要针对低品位石墨矿粗选流程） 通过人为地提高入选品位及大鳞片含量，使药剂得到充分利用，前一支流程的精 矿泡沫有利于大鳞片石墨的上浮。 6 / 15 4.大鳞片石墨选矿工艺介绍 磨矿介质 棒磨 钢棒与物料接触方式以线接触为主，强化磨剥作用，有利于大鳞片石墨的解离与 保护，但是部分石墨矿石杂质仅仅采用棒磨最终精矿固定碳含量难以提高。 其他介质 短钢柱、筒棒等，介于球与棒之间，一定程度上改善球球点接触为短棒柱间 线接触，强化磨剥作用。 球磨 磨矿过程中钢球的冲击和研磨作用，有利于石墨与其他脉石矿物

9、的解离，浮选石 墨精矿固定碳含量提高，冲击作用对于大鳞片石墨会有较大程度的损伤。 7 / 15 5.大鳞片石墨选矿案例 1.1 矿样来源 1.2 原矿性质 l 宜昌矿、兴山矿：Si、Al、Fe的含量高，固定碳含量较低，均只有6%左右。其 中金昌石墨矿的Mg、Ca含量均高于兴山石墨矿。 l 坦桑尼亚石墨矿特点是Si 、Al、Fe含量均较高，但是其Al含量相较于宜昌两处 石墨矿较低，Al2O3含量仅有8%左右。其固定碳含量较高，达到了18%左右。 l 莫桑比克石墨矿的特点是Si 、Al含量高（Al2O3 5.51%），Fe、K含量均较低， 固定碳含量达到了17%。 化学成分 宜昌石墨矿石、湖北兴山

10、石墨矿石、坦桑尼亚以及莫桑比克大鳞片石墨矿为例， 通过实验室选矿试验研究，对这四种矿样进行对比。 8 / 15 金昌与兴山石墨矿原矿中石墨含量均约为6%，含有大量的脉石矿物包括石英，云母类，少 量的黄铁矿及长石等。 坦桑尼亚石墨矿原矿中石墨含量约为15%，主要脉石矿物为石英，少量的长石类、高岭石类 等。 莫桑比克石墨矿原矿中石墨含量约为10%左右，主要脉石矿物为石英、长石类、黑云母等。 矿物组成 嵌布粒度特征 金昌石墨矿原矿中+0.15mm石墨鳞片分布率达到了42.87%，磨矿细度达到-0.062mm，可实 现单体解离，但不利于大鳞片的保护。 坦桑尼亚石墨矿原矿中+0.150mm石墨鳞片分布率

11、达到了99%，磨矿细度达到-0.300mm，可 实现较好的单体解离。 莫桑比克石墨矿原矿在显微镜下分析结果与坦桑尼亚石墨矿类似，当磨矿细度达到 -0.300mm时可使石墨达到较好的单体解离。 9/ 15 原矿酸浸浮选 对金昌石墨矿及兴山石墨矿采用酸浸浮选试验效果并不明显，原因可能在于这两处石墨 矿原矿中石墨鳞片较小，石墨含量较低。 表2 坦桑尼亚石墨矿石墨嵌布粒度 粒级/m产率/ %TGC/% +85010.1961.07 -850+30032.4841.58 -300+18036.3135.98 -180+1507.6430.71 -15013.3840.81 表3 莫桑比克石墨矿石墨嵌布粒

12、度 粒级/m产率/ %TGC/% +8508.8288.89 -850+30033.8282.11 -300+18044.1289.80 -180+1504.4183.93 -1508.8267.83 由以上结果可知，宜昌地区石墨矿相对于国外矿石，其鳞片较小，大鳞片含量较低， 针对该种石墨矿进行选矿试验研究，需要做到尽量回收其中的大鳞片；而针对国外石墨矿石， 需做到尽可能保护大鳞片石墨。 而国外两种矿石酸浸浮选结果显示，莫桑比克石墨矿要优于坦桑尼亚石墨矿，坦桑尼亚石墨 矿中石墨鳞片包含着更多的脉石矿物，直接酸浸浮选难以使其固定碳含量提高。 10 / 15 5.实验室大鳞片石墨选矿案例 1.3

13、金昌石墨矿选矿试验研究 u 试验中进行了分支浮选法与传统浮选法的对比试验， 最终结果显示分支浮选发效果不佳，不予采用。 u 通过开路试验研究确定了最终的开路试验流程 如右图所示 u 最终石墨精矿固定碳含量在90%以上， 且+0.150mm大鳞片石墨回收率达到了23%， 效果相较于传统的磨浮工艺及分级工艺 均有所提高，采用了分级磨浮工艺， 最终指标较好。 粗 选 原矿 煤油 500g/t 3 2 油 75g/t 3 石灰 2000g/t 3 # 煤油 250g/t 3 # 2 油 60g/t 3 再磨 80s 煤油 200g/t 3 2 油 45g/t 3 # 分 级 +0.18mm-0.18m

14、m 分 级 K1+ +0.15mm 再磨 煤油 150g/t 3 2 油 30g/t 3 # 精 选 精 选 100s -0.15mm 2 再磨 再磨 煤油 150g/t 3 2 油 30g/t 3 # 煤油 100g/t 3 2 油 30g/t 3 # 精 选 精 选 5min 6min K- 8 尾矿 扫 选 煤油 200g/t 3 # 2 油 60g/t 3 7 1 3 煤油 150g/t 3 2 油 30g/t 3 # 精 选 再磨 再磨 煤油 150g/t 3 # 精 选 煤油 150g/t 3 2 油 30g/t 3 # 120s 120s 2 油 30g/t 3 精 选 分 级

15、+0.15mm K2+ 4 5 6 精 选 图3 分级磨浮试验流程 11/ 15 5.实验室大鳞片石墨选矿案例 1.4 兴山石墨矿选矿试验研究 u 兴山石墨矿主要针对再磨采用的磨矿 介质进行了对比试验，最终结果显示 再磨采用棒磨，再磨、 均需采用球磨。 u 再磨采用棒磨有利于保护大部分石 墨鳞片不受脉石矿物的破坏，精矿品 位提高之后，需采用球磨使其中的脉 石矿物与石墨达到解离，有利于最终 精矿固定碳含量的提高。 煤 油 2# 油 100 g/t 37.5g/t 尾 矿中 矿1 扫 选 生石灰 煤 油 2# 油 2000g/t 300g/t 原 矿 -0.15mm 51.79% 75g/t 中

16、矿2 再磨 棒磨 4 精 选 中 矿3 再磨 球磨 精 选 中 矿4 再磨 球磨 精 选 再磨 球磨 精 选 中 矿6 精 选 精 矿 3 3 4 中 矿5 再磨 球磨 4 固定碳96.49%，回收率53.72%。 精矿中+0.015mm粒级含量25.46% 图4 兴山石墨矿选矿 试验流程 12 / 15 1.5 坦桑尼亚石墨矿选矿试验研究 u 坦桑尼亚石墨矿采用优先分级分离大鳞片石墨， 避免受到后续再磨，再针对分级细粒级进行多次 磨浮，达到提高其固定碳含量的方案。 u 三次精矿筛分分级，控制粒度分别为0.850mm、 0.300mm以及0.150mm 最终精矿中， +0.850mm粒级含量2

17、.30%，固定碳91.87%， -0.850+0.300mm粒级含量18.96%，固定碳93.50%， -0.300+0.150mm粒级含量46.35%，固定碳93.52%， -0.150mm粒级含量32.39%，固定碳93.68%。 生石灰 煤 油 2#油 2400 g/t 3 435.2 g/t 3 313.6 g/t 3 -0.180mm 45.92% 煤 油 2#油 217.6 g/t 3 156.8 g/t 3 2再磨 原 矿 粗 选 精 选 尾 矿 中矿1 煤 油 2#油 174.08 g/t 3 117.6 g/t 3 中矿2 煤 油 2#油 130.56 g/t 3 78.4

18、g/t 3 中矿3 煤 油 2#油 87.04 g/t 3 39.2 g/t 3 7再磨 精 选 煤 油 2#油 174.08 g/t 3 117.6 g/t 3 5再磨 精 选 中矿7 4再磨 5再磨 精 选 精 选 煤 油 2#油 87.04 g/t 3 39.2 g/t 3 中矿4 煤 油 2#油 174.08 g/t 3 117.6 g/t 3 中矿5 5再磨 7再磨 精 选 精 选 煤 油 2#油 130.56 g/t 3 78.4 g/t 3 7再磨 精 选 中矿6 +0.300 mm分 级-0.300 mm 精矿2 +0.850 mm-0.850 mm分 级 精矿1 +0.150 mm分 级-0.150 mm 精矿3 7再磨 精 选 中矿9 中矿8 精 选 中矿10精矿4 煤 油 2#油 174.08 g/t 3 117.6 g/t 3 图5 坦桑尼亚石墨矿选矿 试验流程 13/ 15 1.6 莫桑比克石墨矿选矿试验研究 u 工艺矿物学研究结果表明莫桑比克石墨矿属 于优质大鳞片石墨矿石，对其进行的选矿试 验研究结果也验证了该结论。 u 该矿石只需经过一次粗磨粗选以及一次再磨 、一次精选即可得到固定碳