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1、石墨选矿及晶体保护 学生姓名：陈冬冬 指导教师：罗立群 第一部分 概述 第二部分 石墨的用途 第三部分 石墨资源 第四部分 石墨选矿 第五部分 晶体保护 第六部分 参考文献 一 石墨的性质： 1化学构成 石墨是元素碳的一种同素异形体，碳质元素结晶矿物，它的晶体 格架为六边形层状结构，属于导电体。 2 形态特性 石墨质软，黑灰色；有油腻感，可污染纸张。自然界中纯净的石 墨是没有的，其中含有SiO2、AI2O3 、FeO 、CaO、 P2O5 、 气体 、等杂质。 二 石墨的分类：（晶体形态 ） 1致密晶体状石墨 即块状石墨，颗粒直径0.1毫米，晶体排列杂乱无章，呈致密块状。这种：石墨品位 很高，
2、一般含碳量为6065%有时达8098%但其可塑性和油腻性补如鳞片石墨好。 2 鳞片石墨 石墨晶体呈鳞片状，这是在高强度的压力下变质而成的，有大鳞片和细鳞片之分。此 类石墨矿石的特点是品位不高，一般在23，或1025之间。是自然界中可浮性 最好的矿石之一，经过多磨多选可得高品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、 可塑性均比其他类型石墨优越；因此它的工业价值最大。 3 隐晶质石墨 又称非晶质石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，比表面积范围集中 在1-5m2/g，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特 点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性也差。品位较高。一般的6
3、080。少数高达90 以上。矿石可选性较差。 三 石墨特性： 1 耐高温性 石墨的熔点3850+50，沸点4250 ，热膨胀系数小。 2 导电导热性 石墨的导电性壁一般非金属矿高一百倍。 3 润滑性 取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。 4 化学稳定性 能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 5 可塑性 石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。 6 抗热震性 温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。 石墨生产出来的各种材料应用于冶金、石油化工、机械工业、电子产 业、核工业、国防等领域 1 耐火材料 由于具有耐高温、高强度，可制造石墨坩埚，炼钢中做钢锭保护剂，冶金炉的内衬。 2
4、炼钢增碳剂 在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。 3 导电材料 电气工业用作制造电极、电刷、碳棒、石墨垫圈、电话零件、电视显像管涂层等。 4 耐磨润滑材料 可以制成活塞杯、密封圈和轴承，运转补用加润滑油。 5 耐腐蚀材料（化学稳定性） 制成热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、冷却器、加热器、过滤器泵、合成纤维等 。 6 锻造、翻砂、压膜及高温冶金材料（热膨胀系数小） 玻璃器的铸模，使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸精确表面光洁；压膜和烧结用的 瓷舟等。 7 原子能工业和国防工业 具有良好的中子减速剂用于原子反应堆中，固定燃料火箭喷嘴、导弹鼻锥等 。 8 防垢防锈材料 防止锅炉结垢
5、，石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。 9 电极材料 取代铜作为电极，优势在于：加工速度更快、重量更轻、放电损耗更小。 10 新兴高科技材料 理想的密封材料、节能环保材料。 11 其他用途 玻璃和造纸的磨光剂、制造铅笔、墨汁、油漆、人造金刚石等等。 一 世界资源 据美国地质调查局2011年资料，世界石墨储量超过80000万吨。已发现石墨资源相对集 中分布在中国、捷克、墨西哥、巴西、朝鲜、印度和马达加斯加。其中，中国、印度 及巴西三个国生产的石墨所占世界总产量的90% 一 中国资源 我国的石墨资源相当丰富，探明的矿区有106处，截至1996年底 止：全国累计探明B+C+D级晶质石墨
6、矿物储量17701万吨和隐晶质石 墨矿石储量4853万吨；共计22554万吨；据有关资料综合估计，中国 晶质石墨矿物资源量可达三四亿吨，隐晶质石墨矿石资源量近亿吨， 总资源量近5.5亿吨，居世界第1位，中国石墨储量占世界的70%以上 。 中国石墨资源分布比较广，全国20个省（区）有石墨产出，其中 黑龙江省拥有可开发石墨储量2200万吨多、山东省有可开发石墨储量 1200万吨，内蒙古有可开发石墨储量400万吨；隐晶质石墨分布在湖 南省和吉林省。 石墨选矿方法 晶质石墨的选矿: 晶质石墨天然可浮性较好,目前多用浮选法.在选别方法上采用 多段磨矿、多次选别的工艺以便尽早选出大鳞片石墨.浮选常用捕收剂
7、为煤油、 柴油等，起泡剂为二号油、四号油等,调整剂为石灰、碳酸钠，抑制剂为水玻璃. 隐晶质石墨选矿: 隐品质石墨晶体极小，石墨颗粒常常嵌布在粘土中，分离很困 难。由于原矿品位高(一般含碳60-80)，因此许多石墨矿山将采出的矿石直 接进行粉碎加工，出售石墨粉产品. 除浮选外，还可采用静电选矿法,但处理能力较小.由于电选给矿需要干燥和精密 分级,在潮湿环境中对高压电源难于管理,微细粒部分难于处理等原因,没有实际生 产. 鳞片石墨也可用风选处理,但回收率不高.在严重缺水地区可用风选使石墨初步富 集，然后将粗精矿送到水源丰富的地区精选,像新疆哈密石墨矿就适合用风选 浮选联合流程. 工艺流程 1.晶质
8、石墨选矿流程 由于石墨矿石的硬度一般为中硬或中硬偏软，品位一般在2%10%之 间，破碎流程比较简单，常采用三段开路、两段开路或一段破碎流程。以 加工风化矿为主的中小矿山，则不经破碎而直接送入球磨。浮选工艺流程 一般为多段磨矿、多段选别、中矿顺序(或集中)返回的闭路流程。多段流 程有三种形式，即精矿再磨、中矿再磨和尾矿再磨。晶质石墨多采用精矿 再磨流程，正常情况下选矿作业回收率可达80%左右。有些矿山也曾尝试 中矿再磨流程，但效果不明显。个别小厂也有采用开路或半开路浮选流程 ，因丢弃尾矿点过多。选矿回收率很低，一般只有40%50%。 2.隐晶质石墨选矿加工流程 虽然隐晶质石墨矿石品位较高，但难以
9、分选。在中国，通常都是将 开采出来的石墨矿石经过简单的手选后，直接粉碎成产品出售。一般 流程为：原矿粗碎中碎烘干磨矿分级包装。 常用技术设备 晶质、非晶质石墨矿石粗碎多采用颚式破碎机，中、细碎多 采用圆锥破碎机或锤式破碎机，磨矿采用球磨机、研磨机或振 动磨。浮选常采用A型或JJF型、CHF型、XJK型浮选机。产品 脱水常采用各种离心脱水机或折带式过滤机。产品分级多采用 高方筛，少数采用平面摇动筛、旋回筛，其中高方筛本是粮食 工业定型设备，在矿物加工中是石墨产品分级所特有的筛分设 备。 石墨超细粉碎采用雷蒙磨、高速冲击式粉碎机和气流粉碎 机。 石墨选矿实践 山东南墅石墨矿 主要设备有：颚式破碎机
10、(600mm900mm)用于粗碎，锤式破碎机 (800mm800mm 2台)用于中细碎，格子型球磨机(1500mm3000mm 3台)用于原矿粗磨并与耙式分级机(6000mm1200mm)组成闭路，溢流 型球磨机(1200mm3000mm 2台，900mm300mm 1台)和卧式离心 碾磨机(1500mm3000mm 1台)用于粗精矿再磨，CHF-14浮选机(4台) 用于粗选，XJK-2.8浮选机(34台)用于精选和扫选，刮刀卸料离心脱水 机(WG-1200-2型8台)用于精矿脱水，刮板烘干机和沸腾干燥机用于干 燥，高方筛(FSP-4型2台)用于产品筛分分级。 经过上述流程： 选矿厂原矿处理量
11、约3435万t/a，原矿粒度为450mm，入磨粒 度为15mm，入选粒度小于0.15mm占60%65%。原矿品位4.39% 4.45%，精矿品位88%89%，回收率约80%，尾矿品位0.6% 0.8%。 保护石墨大鳞片研究现状 鳞片石墨可浮性很好，但由于在选别过程中要注意保护 石墨大鳞片尽量不被破坏，由此给石墨选矿带来很大难度。 传统选别方法是将粗精矿经过多段再磨再选，争取将能收的 早收。实际上，由于这种复杂磨矿一浮选工艺流程使得已经 单体解离的大鳞片遭到严重破坏，因此多段磨矿多段选别并 不能很好的保护石墨鳞片。 为此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，许多专家、教授和选矿
12、工程技术人员进行了这 方面的研究工作，有的己经取得了可喜的进展。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，目前研究主要都集中磨矿设备和再磨段 数上。 磨矿设备对保护大鳞片的研究 在石墨选矿中，再磨效果的好坏，直接影响精矿品位高低 和大鳞片产率的多少，因此合理选择再磨机是至关重要的。不 同形状的磨矿介质对保护石墨大鳞片有不同的影响。研究结果 表明，由于磨矿介质的形状不一样，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一样。球磨再 磨机并不能有效地实现保护大鳞片石墨的目的，因此，对再磨 设备的合理选择进行探讨是非常重要的。有研究者从磨
13、矿入手 ，用球几棒、柱及筒棒四种不同形状的介质进行比较，对石墨 矿磨矿保护大磷片进行了研究，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，它与矿物接触方式 主要为面接触。 浮选工艺研究 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。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流程或新方法。岳成林对山东某小规 模鳞片石墨矿采用采用一段粗磨，粗精矿经过三段再磨，四次 精选的选矿工艺，获得品位达到90.43%的鳞片石墨精矿。该工艺
14、 流程简单，大片产率高，生产的精矿品位符合中碳石墨要求，从而为 开发利用山东东部零散存在的鳞片石墨矿资源提供了技术可行性。 再磨工艺研究 我国曾借鉴前苏联的经验，采用了一段粗磨，粗精矿再经过多段 再磨多段选别的选矿工艺，实践证明这种再磨工艺能够获得较高品 位精矿且能有效地降低大片石墨损失率，但工艺流程太长，生产成 本较高。岳成林等对现行鳞片石墨再磨工艺进行改进，新工艺再磨 采用两段振动磨代替传统工艺的四段球磨，简化了工艺流程，石墨 鳞片损失率降低，生产指标稳定，同时也明显提高了最终石墨精矿 的品位。 在总再磨时间不变的条件下，增加再磨段数虽然对提高最 终精矿品位影响不大，但它能显著地提高最终精
15、矿中大片石墨 (+0.18mm)的产率，也就是多段再磨对保护石墨大片作用显著。多 段再磨能够提高大片产率主要是因为它能够降低磨矿过程中脉石矿 物对石墨片的破坏作用。 重选对保护大鳞片的研究 大鳞片石墨具有很多特殊性能，因此经济价值高，在国际 市场上竞争力大。在选别过程中，石墨鳞片由于硬度小而极易受到 破坏。影响大鳞片石墨产率主要有两个因素：一是磨矿过程中再磨 工艺复杂导致不必要的过磨，一是磨矿过程较硬的脉石破坏石墨鳞 片，因此，选别过程中应尽可能早回收己经解离的大鳞片。有资料 显示，以石英为主的脉石比重约2.6，而纯净的石墨鳞片比重是2.24 ，两者比重相差不大，比值较小，属极难选矿物，仅靠比
16、重差几乎 无法分离。有试验表明，矿石采用摇床选别，除比重差起作用外， 不同形状矿物也可以起到富集作用。 在比重接近的前提下，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。D.P.PATIL等对 Rajpura一Dariba所在地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一 摇床一浮选流程，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量。 l屈
