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武汉理工大学教授高惠民谈石墨选矿技术现状与趋势(一)
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-10-04 09:15:56    浏览次数:
 
    石墨,作为我国传统的非金属矿物已有多年的采、选、应用历史。随着世界工业正在突飞猛进的向前发展,人们对石墨也开发了许多新用途,如锂电池天然石墨负极材料、柔性石墨产品、膨胀石墨环保材料、石墨烯等。如今,石墨已然被国内外视为重要的工业矿物原料之一,在各行各业发挥着重要作用,国际市场需求量逐年增长。
    我国石墨资源丰富,储量和产销量均居世界首位。工业上,根据结晶形态不同,将天然石墨分为三类:致密结晶状石墨;鳞片石墨;隐晶质石墨。致密结晶状石墨又叫块状石墨,此类石墨结晶明显晶体肉眼可见,颗粒直径大于0.1mm,比表面积范围集中在0.1~1m2/g,晶体排列杂乱无章,呈致密块状构造,按晶体大小可分为粗粒和细粒。该类型石墨含碳量一般大于60%,有时达80%~98%,可直接用作一般石墨的原料,对这类型石墨的浮选工艺研究较少。
    鳞片石墨由于具有独特的物理化学性能,价值尤为突出。其纯度越高,鳞片越大,性能就越好,使用价值就越高,应用范围也就越广。因此,探索石墨浮选中如何保护石墨晶体不被破坏,合理选择再磨工艺,提高大鳞片产率及精矿质量,是鳞片石墨选矿发展的主流趋势。  
    而隐晶质石墨由于其可浮性较差,石墨粒度细,一般浮选较为困难的特点,其选矿研究重点一直在于寻求最优工艺提高精矿品位、回收率。为了处理某些低固定碳含量的隐晶质石墨,近年也出现了一些新的工艺,如疏水絮凝浮选、选择性絮凝等。
1 石墨选矿研究现状
    石墨的选矿方法主要有浮选、重选、电选等。目前常用的是浮选,浮选处理后可得固定碳含量为90~97%的石墨精矿,若要继续提高石墨的固定碳含量,则需采用其他提纯方法,如高温碱熔酸浸法,HF 酸浸,混酸酸浸,高温提纯和氯化焙烧等。各选矿方法简要介绍见表1
1.1 晶质石墨浮选工艺研究现状
    晶质石墨包含致密结晶状石墨和鳞片石墨两类。致密结晶状石墨矿由于储量少、原矿固定碳含量高,一般直接开采利用或手选后直接利用,对这类石墨的浮选工艺研究较少。鳞片石墨浮选通常采用阶段磨矿、阶段选别工艺流程。近年来鳞片石墨的浮选工艺取得重要进展,包括浮选设备的研究、浮选药剂、大鳞片保护工艺研究、鳞片石墨磨矿的研究等,出现了很多鳞片石墨浮选的新工艺,主要是有超声强化浮选工艺、快速浮选工艺、分级浮选工艺、无捕收剂浮选工艺和剪切絮凝浮选工艺等。

1.1.1 浮选设备研究
    传统的浮选机对鳞片石墨浮选效率低、且工艺流程复杂,为了解决这一问题,很多学者对浮选设备进行了研究,取得了一定的成果。浮选柱、充填式浮选机在石墨选矿中得到了应用。
    吴一善、B.C.ACHARYA等采用浮选柱对石墨矿浮选进行研究,结果表明,浮选柱具有比普通浮选机更好的浮选效果,浮选柱浮选可提高精矿质量,减少精选次数、简化工艺流程,降低生产成本。
1.1.2 浮选药剂的研究
    石墨浮选常用到的药剂主要有调整剂石灰、捕收剂煤油、起泡剂2#油。近年来,对这类药剂的研究也很多,出现了一批高效低价的可替代药剂。
    柴油、煤油、液体石蜡、重油及其它烃类油是石墨浮选应用较多的捕收剂。目前大多数选厂主要是用煤油和柴油作为石墨捕收剂。近年来,专家们研制出了多种新型石墨捕收剂,如MF、MB25、GB、MB158、DF 等。金蝉等用大庆石油生产的副产物混合烃,加其它辅助成分合成一种含有羟基和磺酸基,兼具捕集性和起泡性的高效复合型新型药剂,新药剂对石墨浮选试验结果表明:新药剂与传统药剂相比,最终石墨精矿的固定碳含量和回收率均较高,具有良好的浮选性能。
    石墨浮选常用的起泡剂目前主要有2#油、4#油、甲酚酸、樟脑油等,目前选厂应用最多的起泡剂是2#油。近年来出现的新型起泡剂主要有MIBC、TEB、145混合醇、仲辛醇、杂醇等。
    陈新江利用杂醇作起泡剂浮选石墨,研究结果表明:在相同条件下,与2#油相比,杂醇浮选石墨精矿回收率较高。
    石墨浮选常用的调整剂根据其作用可分为矿浆pH 值调整剂、矿浆分散剂、抑制剂、表面活性剂等。矿浆pH 调整剂主要有生石灰、碳酸钠、氢氧化钠等;矿浆分散剂有水玻璃、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠等;抑制剂有水玻璃、酸性水玻璃;表面活性剂主要有PF-100,十二烷基硫酸钠和石油磺酸钠。
    张凌燕等以生石灰、碳酸钠作pH 调整剂对黑龙江鹤岗地区石墨矿进行了浮选试验研究,结果表明:生石灰作为pH 调整剂时浮选效果最好,精矿固定碳含量和回收率均较高。
    方和平,郑水林等对阴离子表面活性剂,如十二烷基硫酸钠和石油磺酸钠强化石墨浮选进行了研究,发现添加少量上述表面活性剂,可降低石墨表面zeta 电位,增强石墨疏水性,对煤油具有乳化、分散作用,可降低煤油用量,能显著提高石墨精矿回收率。
1.1.3 保护石墨大鳞片工艺研究
    石墨鳞片的大小直接影响石墨的性能,因此鳞片石墨浮选过程中不仅要提高精矿固定碳含量和回收率,还得考虑石墨鳞片的保护问题。目前,对石墨浮选过程中石墨鳞片的保护研究也取得了一定的进展。
    袁慧珍从磨矿入手,用不同形状的磨矿介质对石墨矿磨矿保护大鳞片进行了研究。研究结果表明:筒棒介质在石墨矿的磨矿中对保护大鳞片有着独到之处。

    杨香风对选矿过程中石墨晶体保护进行了研究,结果表明:采用台式振动磨作为粗精矿再磨设备,再磨介质为钢球:柱=1:2时再磨效率较高、对石墨晶体保护效果较好。
    D.P.PATIL等对Rajpura-Dariba地区石墨矿进行了选矿试验研究,结果表明:通过浮选和重选联合工艺可使最终石墨精矿达到高碳石墨标准,同时能有效地保护石墨大鳞片。


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