龍禮珠

(浙江省工業(yè)設(shè)計(jì)研究院)

浙江省螢石礦選礦現(xiàn)狀及發(fā)展探討

龍禮珠

(浙江省工業(yè)設(shè)計(jì)研究院)

介紹了浙江省螢石礦資源分布情況、選礦工藝特點(diǎn)，并就該省螢石礦選礦行業(yè)發(fā)展中存在的問題進(jìn)行了分析，提出了應(yīng)加強(qiáng)螢石礦選礦工藝技術(shù)研究、加快螢石礦綜合利用示范基地建設(shè)和資源整合、提高現(xiàn)有螢石礦資源綜合利用率等提高螢石資源開發(fā)利用水平的措施。

螢石 選礦工藝 發(fā)展方向

螢石也稱氟石，又稱為“第二稀土”，成分為氟化鈣。螢石廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材、光學(xué)、醫(yī)藥和國防工業(yè)等領(lǐng)域。我國螢石礦資源豐富，截至2007年底，我國螢石礦基礎(chǔ)儲量3 401.48萬t，資源量12 061萬t，居世界第三位[1-2]。浙江省不僅是螢石礦的重要生產(chǎn)基地，也是螢石成品礦需求大省，因此開展螢石礦采、選技術(shù)研究，對提高螢石礦綜合利用水平十分必要。

1 螢石礦資源分布情況和礦石特點(diǎn)

1.1 螢石礦資源分布情況

目前，浙江省已有43個(gè)縣(市)共發(fā)現(xiàn)螢石礦產(chǎn)地650多處，礦點(diǎn)約80個(gè)，已探明資源儲量的礦區(qū)68處，資源儲量礦石量1 886.6萬t，其中基礎(chǔ)儲量751.2萬t，居全國第三位[2-5]。大型螢石礦床15個(gè)(礦石量200萬t以上)，中型礦床37個(gè)(礦石量30萬t以上)，主要分布在德清、余姚、象山、嵊州、新昌、仙居、麗水、諸暨、東陽、義烏、金華、永康、武義、龍泉、遂昌、江山和常山等縣(市)，其中麗水市分布最廣，螢石儲量和開發(fā)利用量均居全省之首。但這些礦床CaF2平均品位一般在35%～45%，少部分在25%左右，而CaF2品位大于65%、可直接作為冶金級塊礦的富礦儲量越來越少，螢石礦床(點(diǎn))多，儲量少，少數(shù)縣市資源儲量雖然大，但雞窩礦多，礦點(diǎn)規(guī)模小，相對分散，部分礦點(diǎn)年開采量不足0.5萬t，不利于建設(shè)規(guī)模選礦廠，如常山縣等。

1.2 螢石礦主要礦床類型

(1)硅酸鹽類螢石礦床，又稱石英-螢石型礦床。該類礦床為含礦熱液沿地層裂隙充填到硅質(zhì)巖石的裂縫中冷凝后形成，屬于中、低溫?zé)嵋旱V床，礦石呈塊狀、條帶狀、角礫狀或晶族狀，共生礦物主要為石英，少量方解石、黃鐵礦和高嶺土，CaF2含量較高，最高可達(dá)70%～80%，浙江省內(nèi)70%左右礦床屬此類型。

(2)碳酸鹽類螢石礦床。又稱石英-螢石-碳酸鹽(重晶石或者方解石)型。該類礦床是含氟熱液侵入石灰?guī)r裂隙中與石灰?guī)r發(fā)生交代作用而形成的，礦石中螢石呈致密塊狀、角礫狀或侵染狀分布，共生礦物有方解石、石英和重晶石等，CaF2含量一般比較低，平均在35%～45%，省內(nèi)遂昌縣和龍泉縣大部分螢石礦礦床屬于該類型。

(3)多金屬共生螢石礦床。由多種成因類型螢石生成，介于矽卡巖晚期至中期之間，屬中溫?zé)嵋旱V床，伴生礦物有方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦、石英、重晶石及云母，CaF2含量一般為14%～16%，遂昌坑口、坑西螢石礦部分礦床(體)屬于該類型[5-7]。

1.3 螢石礦礦石性質(zhì)

螢石脈常見為無色(白色)透明或略帶淺綠、淡紫等雜色，紫外光照下螢石可見藍(lán)紫色熒光反應(yīng)。根據(jù)不同礦床類型與不同脈石共生，其嵌布粒度相差很大，從粗到細(xì)均有分布，粗者達(dá)數(shù)厘米，細(xì)者只有0.014 mm，甚至更細(xì)。螢石礦石主要結(jié)構(gòu)有半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)，他形粒狀結(jié)構(gòu)和碎粒碎粉狀結(jié)構(gòu)；主要脈石石英或者方解石嵌布粒度一般為0.01～2 mm[5,6,8]。

1.4 螢石礦可選性

浙江省單一(石英-螢石型，下同)螢石礦可選性比較好，如武義、常山等地，螢石精礦品位和回收率均分別在97%和80%以上，但少部分低品位、細(xì)粒嵌布的單一螢石礦特別難選，如浙江武義雞舍灣螢石礦，目前還未被開發(fā)利用。硅酸鹽類螢石礦相對單一螢石礦選礦難度稍微大些，螢石礦精礦品位和回收率均相對較低[4-5,8-10]。經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的開采和加工，浙江省單一的中、高品位螢石礦資源越來越少，大部分屬于難選低品位螢石礦以及碳酸鹽類螢石礦，如遂昌橫坑、坑口和處塢碳酸鹽類螢石礦。在單一螢石礦中，如浙江武義雞舍灣螢石礦，螢石礦物儲量達(dá)200多萬t，但由于礦物結(jié)晶細(xì)小，嵌布微細(xì)，螢石不易單體解離，目前尚難開發(fā)利用。這些資源大約有3 000 t，大部分未計(jì)算在浙江省螢石礦資源儲量內(nèi)。此外還有未計(jì)算在儲量內(nèi)的低品位殘留礦600萬t，地表遺留貧礦300萬t以及含CaF2大于13%的庫存尾礦 1 000萬t[4-5,9-10]。

2 螢石礦礦產(chǎn)資源采、選現(xiàn)狀

浙江省螢石礦資源豐富，開采歷史悠久。螢石選礦則是從1971年建成的東風(fēng)螢石公司浮選廠開始。全省選礦雖然起步晚，但發(fā)展速度快。截至到2000年底全省實(shí)發(fā)螢石礦采礦許可證368個(gè)(正常生產(chǎn)259個(gè))，分布于8市所轄34個(gè)縣(市)；全省建有螢石浮選廠74家，日處理能力累計(jì)6 100 t，年處理能力達(dá)到200萬t左右，2000年生產(chǎn)粉精礦40萬～45萬t[3，5]。據(jù)中國螢石專業(yè)委員會統(tǒng)計(jì)，到2010年，浙江省仍有螢石礦山96家，螢石礦選礦廠28家[1]。根據(jù)浙江省螢石礦行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，全省螢石產(chǎn)品70%以上為化工級，主要供給本省氟化工企業(yè)，少部分產(chǎn)品供出口或用作冶煉助劑[2,3,5]。

3 螢石礦選礦工藝特點(diǎn)

3.1 螢石礦選礦工藝流程

浙江省內(nèi)大部分螢石選礦廠采用一段球磨分級、粗選、2次掃選和6～7次精選浮選工藝流程，中礦一般采用順序返回，如常山、開化和武義等地螢石選礦廠；部分規(guī)模大或者碳酸鹽類和細(xì)粒嵌布的螢石礦選礦廠除增加了粗選精礦再磨工序，其他工藝流程基本相同，如浙江巨化化工礦業(yè)公司和龍泉、武義難選螢石礦選礦廠等[9]。

浙江省內(nèi)一般單一、易選螢石礦選礦工藝流程中均采用中礦順序返回，對應(yīng)含硫螢石礦等浮選工藝流程其浮選精選尾礦全部返回掃選再選，以降低精礦硫含量，如巨化化工礦業(yè)有限公司和原嵊州市螢石精選廠。中礦集中返回再磨的流程比較復(fù)雜，適用于螢石嵌布粒度細(xì)，對精礦質(zhì)量要求高的選礦廠，如原浙江東風(fēng)螢石公司選礦廠[9,10]。

3.2 螢石礦浮選藥劑和藥劑制度

3.2.1 浮選藥劑

捕收劑：浙江省內(nèi)螢石礦選礦(包括部分碳酸鹽類螢石礦選礦，下同)主要還是采用油酸作為浮選捕收劑，僅有少數(shù)難選螢石礦選礦廠小規(guī)模使用了新型捕收劑。例如浙江巨化化工礦業(yè)公司使用了W系列捕收劑作為難選螢石礦浮選捕收劑；龍泉砩礦有限責(zé)任公司使用了KY-110新型捕收劑作為碳酸鹽類螢石礦浮選捕收劑。

抑制劑：浙江省內(nèi)螢石礦選礦主要還是采用傳統(tǒng)的水玻璃作為浮選抑制劑，少部分難選螢石礦浮選采用酸化水玻璃、水玻璃+腐殖酸鈉組合、水玻璃+ZnSO4或者SH作為浮選抑制劑。例如原浙江東風(fēng)螢石礦用水玻璃+硫酸抑制方解石；龍泉砩礦有限責(zé)任公司用水玻璃+腐殖酸鈉抑制碳酸鈣(方解石)；遂昌某碳酸鹽類螢石礦浮選精選分別用水玻璃+ZnSO4或SH抑制碳酸鈣。.

調(diào)整劑：浙江省內(nèi)螢石礦選礦浮選基本上還是保持礦漿呈弱堿性環(huán)境，常用碳酸鈉作為調(diào)整劑[10-12]。

3.2.2 藥劑制度

單一螢石礦浮選藥劑制度基本相同，一般為：油酸500～800 g/t,水玻璃1 000～1 200 g/t，碳酸鈉800～1 000 g/t，如浙江巨化化工礦業(yè)公司選礦廠和開化縣福璇螢石有限公司選礦廠。碳酸鹽類螢石礦根據(jù)其礦石性質(zhì)變化和可浮性差異，浮選藥劑制度也隨之變化。遂昌某碳酸鹽類螢石礦選礦廠藥劑制度：粗選油酸用量為200～300 g/t、水玻璃為 800 g/t、碳酸鈉為1 400 g/t、精選水玻璃為200 g/t、ZnSO4為500 g/t。龍泉氟礦有限責(zé)任公司某碳酸鹽類螢石礦選礦廠浮選藥劑制度：粗選KY-110用量為250 g/t、碳酸鈉為500 g/t，水玻璃為800 g/t、腐殖酸鈉為200 g/t，掃選KY-110用量為100 g/t，Ⅰ-Ⅵ次精選每次補(bǔ)加水玻璃300 g/t[11]。

4 螢石礦選礦存在的問題

(1)易選螢石礦面臨枯竭，部分螢石選礦廠面臨停產(chǎn)。隨著螢石礦礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，浙江省中、高品位及單一螢石礦將面臨枯竭，加上全省螢石礦礦山接替資源勘探工作相對滯后，因此預(yù)計(jì)不到五年全省將只剩下低品位、高鈣、高硅難選螢石礦，低品位殘留礦石，地表遺留貧螢石礦和多年來庫存的尾礦。與此同時(shí)，由于省內(nèi)缺乏相應(yīng)的選礦研發(fā)機(jī)構(gòu)，無法及時(shí)并有針對性地對螢石礦進(jìn)行系統(tǒng)地選礦工藝試驗(yàn)和技術(shù)研究，目前全省只有金石資源集團(tuán)有限公司等少數(shù)企業(yè)對螢石礦進(jìn)行過系統(tǒng)地探索性試驗(yàn)和小規(guī)模開發(fā)利用。因此，全省部分螢石礦選礦廠未來幾年將面臨原料短缺，甚至停產(chǎn)的危險(xiǎn)[4-5]。

(2)缺乏螢石礦選礦專業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)，螢石礦選礦工藝技術(shù)相對落后。浙江省是我國螢石礦資源開發(fā)利用基地之一，九十年代以前浙江省螢石選礦工藝技術(shù)研究和應(yīng)用一直處于全國領(lǐng)先地位，但自從2000年浙江省冶金研究所改制開始，全省螢石礦選礦工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用基本停頓，目前全省螢石礦選礦工藝技術(shù)和技術(shù)裝備水平大部分還停留在90年代的水平。而同樣是螢石礦資源大省的湖南，由于有中南大學(xué)等科技實(shí)力雄厚的高校及研究機(jī)構(gòu)，低品位難選螢石礦開發(fā)利用等工作已經(jīng)走在浙江省的前列，名列全國前茅。

(3)采、選能力不平衡，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，環(huán)境污染嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，浙江省建有74家浮選廠，年生產(chǎn)能力在200萬t左右。而省內(nèi)部分縣市礦點(diǎn)多、規(guī)模小，少數(shù)礦山年開采量不足0.5萬t，因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足選礦廠生產(chǎn)的需求。而且由于礦山規(guī)模小，礦點(diǎn)分散，造成采礦、運(yùn)輸成本偏高，最終導(dǎo)致部分螢石礦選礦廠經(jīng)濟(jì)效益低下。企業(yè)效益差，缺乏資金對選礦廠進(jìn)行技術(shù)更新和工藝改造升級，技術(shù)裝備水平低，“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象普遍存在，環(huán)境污染嚴(yán)重，少數(shù)選礦廠缺乏必要的尾礦處理設(shè)施和合格的尾礦庫，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，將危及周邊居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全[12-14]。

(4)原礦性質(zhì)不穩(wěn)定，選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差。由于近年來浙江省單一、易選螢石礦資源越來越少，部分螢石選礦廠只有處理外購螢石原礦，甚至到外省去收購礦石。由于不同產(chǎn)地礦石性質(zhì)和可選性不一樣，不僅增加了選礦難度，而且工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差，部分產(chǎn)品達(dá)不到化工級或者優(yōu)級產(chǎn)品要求，經(jīng)濟(jì)效益明顯下降。此外，少數(shù)企業(yè)仍然沿襲原有工藝生產(chǎn)流程和藥劑制度來處理低品位、難選螢石礦和碳酸鈣類螢石礦，精礦質(zhì)量和回收率都相對較低，不僅企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，而且資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

5 螢石礦選礦的發(fā)展方向

浙江省應(yīng)加大螢石礦地質(zhì)勘探的投入，確保礦山接替、資源勘探工作有序進(jìn)行；充分發(fā)揮螢石行業(yè)協(xié)會的作用，加強(qiáng)技術(shù)交流和信息溝通，促進(jìn)企業(yè)加快采、選工藝新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備的引進(jìn)和應(yīng)用工作；嚴(yán)格螢石礦采、選行業(yè)準(zhǔn)入制度，加快礦產(chǎn)資源整合力度，組建螢石采、選企業(yè)集團(tuán)，提高企業(yè)規(guī)模效益；按照國土部和財(cái)政部的要求，加快螢石礦綜合利用示范基地的建設(shè)，提高礦產(chǎn)綜合利用率和社會效益。

5.1 加快螢石礦選礦工藝技術(shù)更新步伐

(1)強(qiáng)化預(yù)先選別工藝研究，恢復(fù)地質(zhì)品位，提高選別效果。針對目前螢石礦貧、雜、細(xì)的特點(diǎn)，應(yīng)該借鑒鐵礦行業(yè)預(yù)先選別的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化螢石礦拋尾工藝的研究工作，按照“早收多收，早拋多拋”的原則，盡量提高螢石礦入選品位。具體可從以下幾個(gè)方面展開：①根據(jù)礦山實(shí)際,因地制宜，小規(guī)模礦山或者坑口離選礦廠比較遠(yuǎn)的礦山應(yīng)該在坑口現(xiàn)場進(jìn)行破碎和手選，盡量將廢石拋選干凈；規(guī)模大一些且礦石運(yùn)距短的企業(yè)可以將手選地點(diǎn)設(shè)置在選礦廠內(nèi)；②利用螢石礦和脈石比重差異，可以考慮利用重選工藝進(jìn)行拋尾；如原浙江省冶金研究所研制的直徑156 mm三產(chǎn)品重介質(zhì)渦流分選器,用于原東風(fēng)螢石公司低品位螢石礦預(yù)選工藝,使螢石品位從處理前的 40%左右,提高到50%左右,拋廢率30%,CaF2損失率6%～7%。通過重介質(zhì)預(yù)選,可改善進(jìn)入浮選的礦石質(zhì)量,為獲得高品級螢石精礦創(chuàng)造條件,同時(shí)也可以降低磨浮成本和提高經(jīng)濟(jì)益[13]；③利用螢石礦和脈石可磨性差異，可在球磨機(jī)出料端加裝磨尾篩，既可篩除鋼球，減少對分級機(jī)葉片的磨損，又可以篩除5%～10%的脈石；該工藝在省內(nèi)部分選廠實(shí)施后，效果良好。

(2)多碎少磨，減少電耗和物耗，降低生產(chǎn)成本。目前浙江省螢石礦選礦廠礦石入磨粒度一般為25 mm，只有少數(shù)新建選礦廠或者規(guī)模在年處理量10萬t以上的選礦廠入磨粒度控制在15 mm以下，入磨粒度普遍較粗。根據(jù)“多碎少磨”的破碎磨礦原則，如果全省將螢石礦破碎最終粒度控制在12 mm以下，每噸精礦降低成本5～10元以上，效益可觀。因此，應(yīng)盡可能降低破碎最終產(chǎn)品粒度。

(3)增加機(jī)械脫泥工序，提高入選品位，降低藥劑消耗。浙江省螢石礦大部分含泥，含泥量在5%～10%，尤其是再選尾礦，含泥量更高。含泥量高不僅消耗浮選藥劑、影響選別效果和降低精礦品位，而且浮選時(shí)需加入大量的分散劑和絮凝劑，不利于后續(xù)過濾作業(yè)及回水的重復(fù)利用。螢石礦脫泥，原采用水玻璃作為分散劑對礦泥進(jìn)行分散或利用粗精礦再選進(jìn)行脫泥。在機(jī)械脫泥工藝上朱良文進(jìn)行了探索[15]，效果良好。浙江省龍泉砩礦有限責(zé)任公司在尾礦再選工藝中采用濃縮機(jī)脫泥，可以脫去6%左右的礦泥，效果良好。閆飛旗在浮選含泥礦石時(shí)不脫泥加入礦泥分散劑ANP-6，雖然效果好，但增加了成本，也不利于回水利用[12]。

(4)提高磨礦分級效率，減少泥化和過粉碎現(xiàn)象。目前全省普遍采用磨礦、螺旋分級組成的磨礦分級流程，磨礦效率低。應(yīng)該分別對螢石及主要脈石礦物進(jìn)行可磨性分析，然后根據(jù)分析指標(biāo)選擇合理的磨礦分級流程，提高分級效率，減少泥化和過粉碎現(xiàn)象。

(5)合理配礦,調(diào)整工藝，不斷提高難選螢石礦的精礦質(zhì)量和回收率。為充分利用有限的螢石礦礦產(chǎn)資源，盡量將單一、易選螢石礦和難選的低品位、細(xì)粒螢石礦或者碳酸鹽類礦石搭配，并不斷優(yōu)化選礦工藝流程和藥劑制度，提高選別指標(biāo)。

(6)采用優(yōu)先選別，中礦再磨單獨(dú)處理工藝，提高難選螢石礦的選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對于部分難選螢石礦，要根據(jù)礦石性質(zhì)、可選性，可以采用優(yōu)先選別，中礦單獨(dú)再磨、再選的工藝，即將選易螢石礦優(yōu)先選出作為化工級或其它優(yōu)級產(chǎn)品，中礦再磨單獨(dú)選別生產(chǎn)出80%～95%級別螢石礦產(chǎn)品，如用于生產(chǎn)冶煉助劑等。這樣既提高了產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，又提高了螢石礦綜合利用率和選礦廠的經(jīng)濟(jì)效益。

(7)大力引進(jìn)和應(yīng)用選礦新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備，提高螢石選礦工藝技術(shù)水平。目前浙江省乃至全國螢石選礦工藝技術(shù)研究和開發(fā)僅僅限于新藥劑或者復(fù)合藥劑方面，在引進(jìn)和應(yīng)用國際、國內(nèi)選礦新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備方面的研究較少，應(yīng)注重引進(jìn)或者研制適合螢石礦選礦方面的新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備。比如引進(jìn)浮選柱代替?zhèn)鹘y(tǒng)的浮選設(shè)備，既可減少設(shè)備數(shù)量，縮短浮選流程，又可改善浮選指標(biāo)。中國礦業(yè)大學(xué)的周曉華等利用旋流-靜態(tài)微泡浮選柱，采用1粗2精的流程，對甘肅某螢石礦進(jìn)行浮選試驗(yàn)，獲得了CaF2品位98%的特級螢石精礦[16]。

5.2 加強(qiáng)礦石性質(zhì)和浮選機(jī)理基礎(chǔ)研究

建議相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)與中南大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、江西理工大學(xué)、廣州有色研究院和北京礦冶研究總院等高校和科研院所的合作，加強(qiáng)低品位難選和碳酸鹽類螢石礦原礦性質(zhì)和浮選機(jī)理研究工作，在此基礎(chǔ)上有針對性地開發(fā)和研制出螢石礦浮選新藥劑，重點(diǎn)是螢石礦新型捕收劑、方解石抑制劑、碳酸鈣類抑制劑和SiO2抑制劑以及組合藥劑的開發(fā)和研制。

5.3 提高安全和環(huán)保意識

根據(jù)浙江省尾礦庫管理要求，今后將嚴(yán)格尾礦庫準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，全省原則上不再新設(shè)立螢石礦尾礦庫。因此建議小型選礦廠參照現(xiàn)有尾砂和廢水處理模式，即尾砂先用螺旋分級機(jī)分級，返砂作為細(xì)砂出售，分級溢流水全部進(jìn)入濃縮機(jī)或者濃密池濃縮，濃縮尾礦利用壓濾機(jī)和帶式過濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾泥(餅)可出售給磚廠制磚，溢流可作為回水利用。螢石礦選礦廠破碎篩分作業(yè)盡量采用濕式篩分或者加裝旋風(fēng)式除塵器。力爭三廢全部零排放。

5.4 加快螢石礦研發(fā)中心的建設(shè)

浙江省國土廳和財(cái)政廳委托浙江省工業(yè)設(shè)計(jì)研究院編制的《浙江省螢石礦綜合利用示范基地建設(shè)總體規(guī)劃》已經(jīng)通過國家級專家評審和批復(fù)，正進(jìn)入實(shí)施階段。建議項(xiàng)目實(shí)施單位按照規(guī)劃要求，在加快螢石礦綜合利用示范基地建設(shè)的同時(shí)，要同步加快研發(fā)中心建設(shè)以及人才引進(jìn)和培養(yǎng)工作，并早日投入使用，為浙江省螢石礦研發(fā)和推廣更多的螢石礦采、選新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備，提高浙江省螢石礦綜合開發(fā)和利用水平。

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2015-05-18)

龍禮珠(1963—)，男，工程師，310052 浙江省杭州市。