重晶石是一种重要的非金属矿物原料,它的主要成分是硫酸钡,通过对重晶石原矿进行选矿提纯获取钡和钡化物,再进一步制作成钻井泥浆加重剂、锌钡白颜料等。重晶石选矿提纯方法主要有六种,分别是:手选法、重选法、浮选法、磁选法、煅烧法和联合选矿法。
按照矿床成因的不同,可以将重晶石分为四种类型,即沉积型矿床、、火山沉积型矿床、热液型矿床和残积型矿床。其中,残积型重晶石属于易选矿石,重选法即可完成选矿过程,而另外三种类型的重晶石矿,则需要除重选以外的其它选矿提纯方法配合,才能完成选矿。
手选法是一种依赖人工操作的选矿方法,工人通过重晶石与脉石矿物的颜色和密度差异来辨别。这种方法只适用于部分品位高、质量稳定的重晶石,手选法要求重晶石粒度在30~150mm之间,BaSO4>92%。虽然手选法操作简单,无需设备投资,但是生产效率低、资源浪费严重、对矿石品位要求高也是不争的事实,因此这种方法仅适用于小规模选矿厂,不具有普遍适用性。
重选法可以说是重晶石选矿提纯非常常见且适用性很强的一种选矿方法。这是因为,重晶石的伴生矿物常见有石英、方解石、萤石、铁矿物、硫化物和轻质脉石矿物。其中石英和方解石的密度都比较低,用重选法分离非常适合;萤石的密度虽然与重晶石接近,但是通过优化重选工艺参数,也可以实现萤石分离;其它一些轻质脉石矿物(云母、长石)等,也可以通过重选法分离。
重选法可根据所用设备的不同分为跳汰重选、摇床重选和溜槽重选,根据矿石颗粒的不同,矿石粒度较粗,介于2mm~20mm之间时,可采用跳汰重选,而小雨2mm的细粒矿物,则应选用摇床或螺旋溜槽来完成重选流程。
虽然重选法可以去除部分杂质,但是重选法仅适用于部分易选重晶石矿,很多脉石矿物无法依靠重选去除,此时就要用到浮选法了。重晶石的比重为4-4.6,可浮性较好,浮选法主要依据重晶石与伴生矿物间的表面物理化学性质的差异来进行分选。
我国重晶石矿贫矿多、富矿少,已探明储量的矿床有80%以上与其他矿种伴生。多数重晶石矿嵌布粒度细,适合用浮选法,另外,对于重选尾矿的分选,也应采用浮选法。常用的重晶石浮选工艺流程主要有正浮选法和反浮选法两种,其中反浮选法的目的是除去碱金属硫化物。
重晶石浮选过程按吸附形式可分为两种:
(1)用脂肪酸烷基硫酸盐、烷基磺酸盐等阴离子捕收剂,以化学吸附的形式在重晶石矿物表面进行吸附,从而与其他伴生矿物分离。
(2)用阳离子胺类捕收剂,以物理吸附的形式来浮选重晶石。胺类捕收剂捕收效率低,对矿泥影响极敏感,因采用阴离子捕收剂较为理想。通常,可在球磨机中添加NaOH调整pH值为8-10,水玻璃作为调整剂加入矿浆中,在固体浓度40%-50%的条件下用油酸类捕收剂进行重晶石浮选。
重晶石磁选法主要依据重晶石与氧化铁类矿物的表磁性差异来进行分选,常用来选出一些含铁矿物如菱铁矿的重晶石矿。磁选法通常与重选法联合使用,以生产作为要求含铁很低的钡基药品的重晶石原料。
煅烧法是一种通过高温处理来改善重晶石品质的工艺,主要用来提升重晶石的纯度和白度。煅烧法主要用于去除重晶石中的杂质和有机物,煅烧过程中也会优化重晶石的结构,进一步提升纯度和产品品质。将重晶石原矿进行精选和破碎之后可进行煅烧,煅烧温度应达到1100℃~1400℃。
硫化矿伴生的重晶石矿常采用重选-浮选联合工艺流程。以重晶石-石英-方解石型矿石选别为例,浮选-重选联合工艺流程中,通过向浮选槽中加入硅酸钠和捕收剂去除石英杂质,得到重晶石和方解石混合矿石,然后根据方解石等脉石矿物与重晶石的密度差异,采用跳汰机、摇床等重选设备进行重选作业,最终得到重晶石精矿。
总之,随着人们对重晶石矿开采的不断深入,高品位富矿已经越来越少,未来我们面对的都是品位低的贫矿,如何充分利用这些逐渐减少的矿产资源,避免浪费是选矿行业的重要议题。手选法和重选法虽然成本低,但显然已经不适合现在的矿石品位,未来更多的是应用磁选、浮选和联合选矿工艺,才能尽可能地避免资源浪费,使有限的资源更大的为人类所用。
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