|
| |
| 保护石墨大鳞片的工艺研究进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-01-23 10:53:07 浏览次数： |
|
| |
（中国粉体技术网/班建伟）石墨根据其结晶不同，分为晶质石墨(鳞片)和隐晶质石墨(土状)两类。其中鳞片石墨的特点是品位不高，其固定碳含量一般不超过10%，特别富集地段可达20%以上，因其结构呈片状及良好的表面性质，使其具有良好的天然可浮性，是自然界中可浮性最好的矿物之一。但又因为它的特殊性质，在选别中特别是磨矿过程中，鳞片结构容易遭到破坏，所以它对选矿工艺有特殊要求，即在保证精矿品位要求的同时还要尽量提高大鳞片石墨的产率。
1 鳞片石墨保护的意义
鳞片石墨根据其鳞片的大小分为大鳞片石墨和细鳞片石墨，通常大鳞片是指+50目、+80目、+100目的鳞片状石墨，低于这些目数的鳞片石墨叫做细鳞片石墨。
大鳞片石墨较细鳞片石墨来说具有更大的价值。表现在：①在鳞片石墨的经济价值上，同样品位下，大鳞片石墨价格是细鳞片的数十倍；②在鳞片石墨的用途上，制造坩埚及膨胀石墨等必须使用大鳞片石墨，细粒级的不能使用或者很难使用；在石墨烯的制备原料中，大鳞片石墨更利于石墨烯的生成；③在鳞片石墨的自身性能上，大鳞片石墨要优于细鳞片石墨，如润滑性，石墨鳞片越大，摩擦系数越低，润滑性越好；④在鳞片石墨生产上，大鳞片石墨除了在原矿中提取之外，现代的工业技术无法生产合成大鳞片石墨，鳞片一旦被破坏就无法恢复，而细鳞片通过大鳞片破碎即可得到；⑤从储量上看，我国大鳞片石墨储量低，在选别过程中由于复杂的再磨流程致使石墨鳞片破坏严重，产量较少，导致市场供不应求。
选别过程中要注意保护石墨大鳞片。大鳞片石墨用途广、资源少、价值高，所以在生产中必须尽量保护大鳞片不被破碎。
2 保护石墨大鳞片的研究进展
针对我国石墨矿选矿的现状，探索石墨浮选中如何保护石墨鳞片不被破坏，提高大鳞片石墨的产率及精矿质量，国内外研究人员从磨矿设备、磨矿介质、重选工艺、浮选工艺、再磨工艺等方面进行了大量的研究，都已取得可喜的进展。影响大鳞片破损和精矿品位的因素很多，如磨矿介质、磨矿细度、再磨段数、浮选设备等，目前研究工作主要都集中在磨矿设备和再磨段数以及浮选新工艺方面。
2.1 磨矿设备与介质
在石墨选矿中，磨矿效果的好坏直接影响精矿品位高低和大鳞片产率的多少，因此，合理选择再磨设备是至关重要的。不同形状的磨矿介质对保护石墨大鳞片有不同影响。研究结果表明，由于磨矿介质的形状不同，介质与矿物接触的方式不同，其磨矿效率和对石墨大鳞片的保护程度也不同。球磨再磨机并不能有效地实现保护石墨大鳞片的目的，因此，对再磨设备的合理选择进行探讨是非常重要的。
袁慧珍从磨矿入手，用球、棒、柱及筒棒四种不同形状的磨矿介质对石墨磨矿过程中保护大鳞片石墨进行了研究，选别流程仅采用了一次磨矿、一次粗选、三次精选。其研究结果表明，筒棒介质在石墨的磨矿中对保护大鳞片效果优于其他介质，不过磨矿效率要低于其他介质。
谢朝学指出如果石墨选矿采用筒棒介质磨矿、充填式浮选机选别，可提高大鳞片的回收率，又可提高粒矿质量，在同等条件下可减少1～2次精选作业，通过减少选别作业来达到保护大鳞片石墨的目的。
宋广业从鳞片石墨的破磨特性出发进行研究，结果发现沿石墨结晶层面旋加碾磨力的盘磨机、碾磨机等能较好地适应鳞片石墨的层状结晶特性，起到保护大鳞片的作用。呈线接触的棒磨机比呈点接触的球磨机磨矿效果好。此外，适当降低球磨机的转速，采用长筒体的管磨机和小球，均对提高大鳞片产率有好处。另有学者研究发现，振动磨与砂磨机作为石墨精矿再磨设备，磨矿作用方式和碾磨机相似，也能保护石墨大鳞片。
刘文质用新型的立式磨机进行工业试验，研究发现立式磨矿机能作为一种高碳石墨选矿新设备，并能提高大鳞片保护率。
米国民等分析石墨矿的破碎理论，选用高效立式螺旋搅拌磨或振动磨作为石墨再磨设备进行试验研究，认为立式螺旋搅拌磨不但磨矿效率高，而且对保护石墨大鳞片、提高精矿品位很有好处。立式螺旋搅拌磨是我国最近发展起来的一种新型高效磨矿设备。易操作，稳定可靠，目前已有多家单位生产这种设备。
杨香风发现在最佳药剂条件下浮选所得粗精矿为原料，分别采用锥形球磨机、行星式球磨机、搅拌球磨机、台式振动磨对粗精矿进行再磨介质以及介质不同配比对保护石墨晶体的影响，结果表明，搅拌球磨机磨矿后品位提高最大，振动磨及柱介质对石墨晶体保护效果最佳。在最佳的再磨工艺条件下，进行粗精矿再磨细度、开路试验、中矿返回方式以及闭路试验，最终获得石墨精矿固定碳96.34%，回收率94.11%，+0.15mm级别产率16.17%(固定碳含量95.43%)，尾矿固定碳0.69%的优良选别指标。这在石墨再磨设备选择上属较为系统的探索研究。
2.2 重选
重选也能起到提早回收鳞片石墨，保护鳞片结构的作用。有资料显示，以石英为主的脉石密度约2.6，而纯净的石墨鳞片密度是2.24，两者密度相差不大，比值较小，属极难选矿物，仅靠密度差几乎无法分离。但经试验表明，矿石采用摇床选别，除密度差起作用外，不同形状矿物也可以起到富集作用。在密度接近的前提下，石墨鳞片由于迎水面积大则受水的阻力大，下沉速度慢，居床面上层，而迎水面小的脉石受水的阻力小，下沉速度快，居床面底层。因此石墨鳞片受床面横向水流的作用力大，受纵向水流作用力小，而脉石矿物则相反，从而产生明显分带，达到了分选的目的。
Patil等对印度Rajpura-Dariba地区的石墨矿进行试验研究，通过单一浮选，石墨精矿无法达到要求的品位，采用浮选和重选联合工艺可使最终石墨精矿达到高碳用石墨标准。亦有研究者采用浮选—摇床—浮选流程，将粗选精矿进入摇床作业，能有效地起到分级和富集大鳞片石墨的作用，避免了大鳞片的过磨和脉石对它的损坏。该流程较好地解决了不必要的再磨和避免脉石损坏石墨鳞片的问题，有效提高了大鳞片石墨的产出率。
2.3 磨—浮新工艺
鳞片石墨具有非极性矿物表面，用中性油类捕收剂比较容易浮选，这只是针对单体解离好的石墨矿。但是石墨本身具有润滑性，磨矿时与脉石单体分离困难。特别是对其细粒级的选别，用普通浮选机选别效率低，且工艺流程长(一般是三磨七选)，因此应选择一种保护大鳞片多收早收而又简 单的工艺或新方法。
许多研究者为寻求一种保护大鳞片多收早收而又简单的工艺流程或新方法，进行了大量的研究工作，已取得可喜的进展，如用充填式浮选柱浮选鳞片石墨，提早回收大鳞片石墨；也有学者采用充填式浮选机进行浮选研究，能减少石墨精选次数，起到保护大鳞片的作用。
此外，岳成林进行了鳞片石墨快速浮选工艺流程试验研究。试验结果表明，与普通浮选工艺相比，快速浮选工艺能够使近80% 粗精矿减少一次再磨，且使石墨精矿品位提高1.15%、回收率提高4.28%、石墨大鳞片的产率也得到显著提高和保护。保护石墨大鳞片的措施是在选别过程中采用再次磨矿再次选别的流程，把每次磨矿得到的单体解离的石墨及时选出来，防止再磨鳞片遭到破坏。
刘渝燕等针对山东省某晶质石墨矿采用阶段磨矿阶段选别预先分目这一新工艺进行选别，获得了不同粒级的高碳石墨产品，同时提高了石墨大鳞片产率。有后续研究者也采用阶段磨矿阶段选别试验和阶段磨矿阶段选别预先分目试验，研究结果表明阶段磨矿是保护石墨大鳞片的有效方法，同时，结合预先分目能更好地提高石墨大片率。
岳成林分析传统的磨矿工艺，研究了鳞片石墨大片在磨矿过程中的破坏规律，发现石墨含量在20%～40%时，再磨对大片的破坏较小，提出新的磨浮工艺，用振动磨代替球磨，使用两段再磨代替原来的四段再磨，精选次数也由原来的五次减少为三次。再磨和精选次数减少，简化工艺流程、降低了选别过程中大鳞片石墨损失率。内蒙古自治区矿产实验研究所针对内蒙古某地晶质石墨矿进行鳞片石墨选矿工艺研究，为保护鳞片石墨，采用了预先选别选矿工艺，石墨精矿品位和回收率比普通浮选法分别提高.46%和3.59%。
肖伟丽对石墨矿进行分级磨矿浮选工艺研究，大鳞片石墨和细鳞片石墨分开磨矿—浮选的工艺即采用混目粗选，分级磨矿浮选工艺对黑龙江省鸡西柳毛鳞片石墨矿进行选别，获得不同粒级的高碳石墨产品，同时提高大鳞片石墨产率。这些都是采用新工艺选别鳞片石墨来起到保护石墨鳞片的作用，研究方式越来越新，效果也越来越好。
李哲在石墨浮选工艺的研究中利用自行装配的真空浮选装置来研究鳞片石墨的矿化、泡沫层中颗粒团聚特性以及鳞片石墨浮选矿化方式，泡沫层脱水规律，还用超声波外场技术对石墨分选的调浆、药剂乳化等进行强化。构建多段磨矿、分级浮选、超声波强化的鳞片石墨的浮选新工艺。此工艺能保护石墨大鳞片并能提高细颗粒的选择性。
3 分析与展望
从资料中可以看出，现在越来越多的人重视对石墨大鳞片的保护研究，这是一个良好趋势。
(1)在石墨选矿的磨机选择上，振动磨、立式搅拌磨、棒磨机等具有剥磨剪切作用力的设备，对石墨 大鳞片保护作用较好；在磨矿介质的选择上，采用棒、筒棒等柱介质对石墨大鳞片的保护磨矿较好。其原因是因为磨机对石墨的作用力是剥磨，剪切力，容易从矿物与脉石的结合处产生效果，使之既达到了矿物的单体解离，又起到了保护鳞片的效果；而磨矿介质是因为对矿物的磨矿方式是线与面的接触，因此在磨矿时，防止点接触而破坏石墨鳞片。目前，大多数石墨选厂所用的磨矿设备大都是砂磨机、塔式磨、振动磨等十几年前甚至更长年前的旧设备，需要新型石墨再磨设备，特别是新型石墨再磨搅拌磨机的替代。
(2)在重选工艺选别鳞片石墨上，虽然石墨和脉石的密度相似，但大鳞片石墨在摇床上受阻力大，沉降速度慢，而脉石矿物颗粒小，沉降速度快，所以能使之与脉石分离，预先分出大鳞片石墨达到保护大鳞片的作用。但因现在矿物资源都趋于贫、细、杂，所以重选在现时的石墨选别中较少使用，一般采用浮选流程。
(3)在石墨选矿工艺上，保护大鳞片石墨一般采用新型选别工艺，如阶段磨矿阶段选别快速浮选、多段磨矿—分级浮选—超声波强化的鳞片石墨的浮选、混目粗选后分级磨矿浮选等工艺，其保护原理大致相同，既减短选别流程，提前并快速地分选出大鳞片石墨，又防止在再磨再选过程中使鳞片遭到破坏。鳞片石墨性能优越，应用前景广阔，而我国大鳞片石墨资源少，价值高，保护石墨大鳞片的研究虽有所成果，但仍未广泛引用于工业中。保护石墨资源特别是大鳞片石墨应得到更广泛的重视。
►欢迎进入【粉体论坛】
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
|
