高惠民 張凌燕 管俊芳 錢玉鵬 任子杰 邱楊率1

（1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430070；2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430070）

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，非金屬礦各礦種的應(yīng)用途徑日新月異，其戰(zhàn)略意義也逐步提高。世界非金屬礦產(chǎn)的總產(chǎn)值在上世紀(jì)中葉已經(jīng)超過金屬礦產(chǎn)的總產(chǎn)值，部分礦種關(guān)系到國家安全、社會可持續(xù)發(fā)展、高端科學(xué)技術(shù)以及信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物工程、環(huán)境工程等領(lǐng)域的高速發(fā)展，對社會與國家發(fā)展具有重要意義。

近20年來，武漢理工大學(xué)礦物加工與材料系致力于非金屬礦的選礦提純技術(shù)與方法研究，非金屬礦選礦課題組對常見10余種礦石（石墨礦、石英礦、螢石礦、膨潤土、高嶺土、白云母礦、長石礦、絹云母礦、伊利石礦、藍(lán)晶石紅柱石和矽線石礦、滑石礦、重晶石礦等）的工藝礦物學(xué)、工藝流程、浮選藥劑等方面開展了大量的研究工作，先后承擔(dān)了多項(xiàng)國家科技支撐計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金，國家“973”項(xiàng)目和多項(xiàng)橫向課題等研究項(xiàng)目，積累了豐富的理論成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。以《國家新材料發(fā)展規(guī)劃》和《建材工業(yè)“十三五”發(fā)展指導(dǎo)意見》中被列為非金屬礦戰(zhàn)略資源的石墨、石英、螢石三種礦石為例，從基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法、新型藥劑、工藝實(shí)踐等方面系統(tǒng)論述課題組的工作，旨在和廣大同行一起努力，為我國非金屬礦資源的高效利用提供有力技術(shù)支撐。

1 石 墨

石墨是新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)不可或缺的關(guān)鍵原材料，關(guān)乎我國未來戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的核心競爭力和國防軍工安全，被譽(yù)為“21世紀(jì)支撐高新技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略資源”。很多發(fā)達(dá)國家都將石墨列為關(guān)鍵礦產(chǎn)，并實(shí)施了一系列戰(zhàn)略部署，我國也在2016年將石墨列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄。石墨是由碳原子組成的具有六方環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的層狀晶體，有六方相2H和三方相3R兩種多型。石墨結(jié)構(gòu)層內(nèi)碳原子由sp2雜化成鍵，并形成一個層面內(nèi)的離域π鍵；而結(jié)構(gòu)層之間則是靠van der Waals力鏈接，層狀結(jié)構(gòu)和多鍵型化學(xué)鍵性決定了其獨(dú)特的物化特性，如有一組完全的底面解理{001}、良好的導(dǎo)電性等［1-3］。石墨獨(dú)特的物化特性使其能夠應(yīng)用于國計(jì)民生的各個領(lǐng)域，具有十分重要的工業(yè)價值［4-7］。

石墨具有良好的天然疏水性，因此常采用浮選法進(jìn)行選別，同時為了保護(hù)石墨鱗片，石墨的選礦一般采用階段磨浮流程，經(jīng)多次再磨多次精選流程，得到最終石墨精礦產(chǎn)物［1］。多次磨礦的目的是梯次解離夾在石墨鱗片間的脈石礦物，減少磨礦時脈石礦物對石墨鱗片的破壞，再通過多次精選獲得合格品位的石墨精礦。目前石墨選礦的研究主要集中于以下3個方面：①保護(hù)石墨大鱗片選礦設(shè)備與工藝，如“層壓粉碎”及粗粒浮選設(shè)備的研究與開發(fā)；②中細(xì)鱗片及隱晶質(zhì)石墨浮選工藝，如浮選柱及選擇性聚團(tuán)浮選在石墨浮選中的應(yīng)用研究；③新型石墨浮選藥劑，如復(fù)配捕收劑、乳化煤油及抑制劑等在石墨浮選中的應(yīng)用研究。但以上研究主要側(cè)重于選礦工藝方面的研究，較少涉及石墨浮選基礎(chǔ)理論。課題組在石墨浮選機(jī)理方面開展了較為深入的研究，同時，根據(jù)石墨礦石結(jié)晶形態(tài)的不同，對大鱗片石墨、細(xì)鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨的選礦提純工藝分別展開了一系列研究，取得了良好的工業(yè)實(shí)踐效果［8-9］。

1.1 大鱗片石墨分選工藝

工業(yè)上一般將鱗片粒徑大于0.15 mm的晶質(zhì)石墨稱為大鱗片石墨，大鱗片石墨因?yàn)榫哂懈玫墓I(yè)性能而市場價值更高，課題組通過合理地選擇磨礦介質(zhì)、改進(jìn)浮選流程和改變浮選藥劑、分級磨?。?0］等途徑保護(hù)石墨鱗片，從而提高精礦中大鱗片石墨產(chǎn)率。

何富超等以莫桑比克東部地區(qū)某石墨礦為研究對象進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究［11］。原礦中石英和長石類含量高，嵌布粒度較大，為了降低石英和長石在磨礦過程中對石墨大鱗片的破壞，采用棒磨磨礦，控制粗磨磨礦細(xì)度為-0.300 mm含量46.88%。浮選工藝流程如圖2（a）所示，最終精礦固定碳含量為96.13%、回收率為97.54%。精礦中0.300～0.850 mm粒級含量為31.43%，0.180～0.300 mm粒級含量為52.98%，與顯微鏡下線測粒度分布結(jié)果相比，破碎和磨礦過程使+0.180mm粒級含量僅下降了12.93%，有效地保護(hù)了大鱗片石墨。

針對坦桑尼亞某大鱗片石墨礦，何培勇等［12］對傳統(tǒng)磨浮流程進(jìn)行了優(yōu)化，采用分質(zhì)分選的工藝，及時分離已充分解離的石墨大鱗片，避免了后續(xù)再磨過程對石墨大鱗片的破壞，大幅提升了最終精礦產(chǎn)品的大鱗片石墨含量，最終精礦中+0.180 mm粒級含量為44.43%，+0.15 m粒級含量為53.94%，圖2（b）為優(yōu)化后的浮選工藝流程。

1.2 細(xì)粒級石墨分選工藝

近些年來，細(xì)鱗片石墨資源的開發(fā)與利用越來越受到重視。課題組對來自澳大利亞西澳珀斯、我國內(nèi)蒙古包頭［13］、黑龍江蘿北［14］、內(nèi)蒙古巴彥淖爾［15］等地的石墨礦石進(jìn)行研究，通過加強(qiáng)粗磨的磨剝強(qiáng)度、適當(dāng)延長浮選流程等方法，取得了良好的浮選指標(biāo)。

針對澳大利亞西部某細(xì)鱗片石墨礦，課題組在開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將中礦1、中礦2、中礦3合并后進(jìn)行再磨再選，再選精礦與精選4尾礦合并后返回精選1；中礦4返回至粗選；中礦6返回至精選2。最終精礦固定碳含量為90.50%、回收率為92.46%，有效提高了石墨回收率。圖3為閉路工藝流程［16］。

1.3 隱晶質(zhì)石墨浮選

隱晶質(zhì)石墨為晶體直徑小于1 μm，在顯微鏡下難以分辨晶型的石墨，也稱為微晶石墨或者土狀石墨。隱晶質(zhì)石墨因其與脈石礦物嵌布緊密，難以充分單體解離。針對此特點(diǎn)，課題組采用高效攪拌磨或行星磨等磨礦設(shè)備實(shí)現(xiàn)細(xì)磨，使脈石礦物與石墨充分單體解離，從而提高浮選精礦品質(zhì)。

吉林某地區(qū)隱晶質(zhì)石墨礦原礦固定碳含量較低，黏土礦物含量高，石墨與脈石礦物交織、密切共生，單體解離困難。課題組采用降低粗磨磨礦細(xì)度、增加再磨次數(shù)等手段，通過一段粗磨、1次粗選、7次再磨、8次精選的開路工藝流程獲得的精礦固定碳含量為86.78%、回收率為53.93%，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行閉路試驗(yàn)，工藝流程見圖4，閉路試驗(yàn)最終精礦固定碳含量為85.21%，回收率則大幅上升至81.32%［17］。

2 石 英

石英是一種重要的非金屬礦物，主要成分為二氧化硅，無色透明、油脂光澤、具有旋光性，常含有少量雜質(zhì)成分而變成半透明或不透明晶體，質(zhì)地堅(jiān)硬。石英物理化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫、耐腐蝕、透光性和絕緣性好，在電子信息、光學(xué)光源、光伏能源、航空航天等領(lǐng)域是不可或缺的關(guān)鍵性材料，在我國的高端制造方面具有重要的戰(zhàn)略地位。由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光纖、太陽能光伏、航空航天、玻璃、陶瓷、冶金、建材等多個領(lǐng)域。近年來受到國家宏觀政策的刺激和國際形勢的影響，以及半導(dǎo)體光通訊、光伏新能源行業(yè)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，全國對石英材料特別是對高純石英材料的需求日益增長，石英行業(yè)受到關(guān)注的程度顯著提高，石英生產(chǎn)技術(shù)水平也大幅提升。

國內(nèi)外學(xué)者對石英的選礦和提純過程進(jìn)行了大量的探索，葛鶴松等［18］在對粉石英選礦的研究中采用擦洗、旋流器脫泥、浮選、混合酸浸的選礦工藝獲得品位大于99%的高純硅微粉產(chǎn)品。鐘森林等［19］在對東南亞某石英砂選礦研究中采用擦洗脫泥—1粗1精螺旋選別—ZQS磁選后，獲得SiO2品位為99.61%的石英精砂，達(dá)到光伏玻璃用石英砂的要求。李成福等［20］在對青海某脈石英礦選礦提純研究中采用煅燒、水淬、破碎、粉碎、磁選、浮選、酸浸、洗滌、脫水干燥等工藝將石英礦的SiO2含量從99.04%提高到99.91%，達(dá)到了高純石英砂的要求。筆者研究團(tuán)隊(duì)長期進(jìn)行石英礦的工藝礦物學(xué)和選礦提純研究，對廣西合浦［21-23］含石英尾礦和湖北紅安［24］、貴州貴定［25］、湖北棗陽、湖北蘄春、安徽銅陵［26］等地石英石礦進(jìn)行了分選提純研究，有較深的技術(shù)積累，研究成果顯著。

2.1 石英工藝礦物學(xué)研究

石英礦一般為透明、半透明、白色或黃褐色，通常以顆粒狀或顆粒的集合體產(chǎn)出，常伴生云母、長石、綠泥石、蒙脫石、高嶺石、伊利石、鋯石、赤鐵礦、褐鐵礦等礦物。含鐵雜質(zhì)組分會顯著影響石英或石英制品的白度或透明度，石英提純過程主要是降低鐵質(zhì)和其它雜質(zhì)的含量。課題組曾對蘄春、棗陽等地石英原礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究。對蘄春地區(qū)石英研究發(fā)現(xiàn)，其為粗粒半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)，石英顆粒一般較干凈，含少量細(xì)小包裹體，在風(fēng)化表面局部有鐵污染，呈黃褐色，Al主要分布于石英晶體中，而Fe、Ti含量少主要分布于石英顆粒間隙中，經(jīng)粉碎—酸處理后達(dá)到高純石英指標(biāo)，SiO2含量達(dá)99.99%，F(xiàn)e含量低至 1.44 μg/g，Al含量低至 22.38 μg/g。對棗陽地區(qū)石英研究發(fā)現(xiàn)，其為典型的粗粒他形粒狀結(jié)構(gòu)，礦石局部鐵污染嚴(yán)重，石英粒徑為0.03～0.67 mm，電子探針分析表明Al主要分布于石英晶體中，而Fe、Ti在石英晶體及顆粒間隙均有分布，經(jīng)反浮選法和酸法聯(lián)合處理可達(dá)到高純石英指標(biāo)，SiO2含量達(dá)99.95%，F(xiàn)e含量低至2.80 μg/g，Al含量低至33.65 μg/g［26］。圖 5為石英的嵌布特征照片。

在對河北、安徽的石英研究中發(fā)現(xiàn)，礦石SiO2含量達(dá)99.7%以上，含有少量白云石、白云母，極少量的黏土礦物，石英中有可見的流體包裹體，可分為4種，包括液相、氣相、氣液兩相和三相包裹體，其中液相成分為H2O，氣相成分為CO2，氣液兩相成分為H2O和CO2，三相成分為H2O、CO2和固相，經(jīng)過加熱到一定溫度可以將以氣液兩相為主的包裹體去除，將石英加工成更高純度的級別［27-29］。

在對江西修水石英選礦試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，石英包裹體是以絹云母為主的礦物包裹體和氣液包裹體，采用“擦洗—脫泥—磁選—浮選—分級”進(jìn)行提純試驗(yàn)，對于+0.104 mm產(chǎn)物進(jìn)行“酸浸—爆破”試驗(yàn)，確定酸配比H2SO4、HNO3、HF質(zhì)量比為65∶25∶10時獲得SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.98%，對-0.104mm粒級產(chǎn)物進(jìn)行“擦洗”試驗(yàn)，獲得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.90%的超細(xì)硅微粉［30］。

2.2 包裹體對石英浮選的影響

石英在生長發(fā)育過程中，受地質(zhì)環(huán)境的影響在構(gòu)造中會形成一定量的包裹體，粒度較細(xì)，總體積一般小于晶體體積的0.1%。YUAN等［31］通過對安徽某地兩種包裹體豐度不同的石英研究發(fā)現(xiàn)，石英包裹體是影響石英表面性質(zhì)和浮選行為的重要因素之一，流體包裹體豐度高的石英比流體包裹體豐度低的石英具有更大的負(fù)電位，吸附Fe3+和SDS更多，故流體包裹體豐度越高的石英越有可能與Fe3+充分結(jié)合，越易上浮。

2.3 難免離子對石英浮選的影響

在石英浮選過程中，由于礦物的溶解、浮選藥劑的使用以及回水的循環(huán)等因素，礦漿中難免會存在一些金屬離子，如Fe3+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，其在不同pH條件下對石英的浮選行為產(chǎn)生的影響不同。史文濤等［32］在藍(lán)晶石與石英分離試驗(yàn)的研究中發(fā)現(xiàn)，在酸性介質(zhì)、石油磺酸鈉體系下，無論Fe3+和Al3+濃度的高低，均對石英有活化作用，其中Fe3+在濃度為4.0×10-4mol/L時活化作用最大，而Ca2+和Mg2+則隨著濃度的增大，對石英的抑制作用逐漸加強(qiáng)。

在對Mg2+離子對油酸鈉捕收石英浮選的研究中發(fā)現(xiàn)，在堿性介質(zhì)中，在有Mg2+存在的情況下油酸鈉才能吸附在石英表面，通過對Zeta電位分析表明，Mg2+對石英表面吸附的油酸鈉有活性位點(diǎn)，因此具有活化作用，有效活化成分為MgOH+，其中Mg2+的濃度為3.75×10-4mol/L時活化作用最大［33］。

在Al3+離子對油酸鈉浮選石英的影響中發(fā)現(xiàn)，在無Al3+活化的情況下，油酸鈉對石英沒有捕收作用，但Al3+過量會消耗油酸鈉，影響對石英的捕收，在堿性介質(zhì)下，Al3+濃度為3×10-4mol/L時捕收效果最好，主要活化成分為Al（OH）3沉淀［34］。

2.4 高嶺土尾礦提純石英技術(shù)

砂質(zhì)高嶺土資源在開采與分選過程中會產(chǎn)生大量的含石英尾礦，大量尾礦的堆存侵占土地、破壞生態(tài)環(huán)境，因此對尾礦中的石英砂進(jìn)行提純回收，提高資源利用率的同時降低了環(huán)境污染壓力。對含石英高嶺土尾礦的處理主要是根據(jù)石英應(yīng)用方向的不同而有針對性地進(jìn)行提純。胡廷海等［21］為使廣西合浦石康某高嶺土尾礦中石英砂達(dá)到光伏玻璃用砂的要求，對其進(jìn)行提石英除鐵試驗(yàn)研究，試驗(yàn)流程如圖6所示。研究發(fā)現(xiàn)，此尾礦Fe2O3含量較高且主要賦存于云母及電氣石中，通過在酸性介質(zhì)中用混合胺和煤油反浮選云母，在偏堿性介質(zhì)中用油酸鈉反浮選電氣石，最終將 Fe2O3含量由 113 μg/g降至 74 μg/g，SiO2含量達(dá)到99.89%。劉思等［22］還對合浦石康另一高嶺土尾礦進(jìn)行石英砂選礦提純試驗(yàn)研究，首先進(jìn)行擦洗除去顆粒表面的薄膜鐵，然后進(jìn)行棒磨控制礦石粒度，再進(jìn)行高梯度強(qiáng)磁選、浮選以及酸擦洗聯(lián)合工藝，得到0.6～0.1 mm的高白石英砂，SiO2含量達(dá)到99.91%。

廣西合浦沙崗某高嶺土尾砂中亦含有大量的石英，為了充分利用該尾砂資源，在對尾砂進(jìn)行粒度分析和顯微鏡分析后，依據(jù)各粒級石英的特點(diǎn)，對大于0.6 mm的石英按照“擦洗—分級—磨礦—分級—高梯度磁選—反浮選—酸洗”原則流程分別進(jìn)行提純，確定多產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，得到光伏玻璃用超白砂、TFT-LCD基板石英粉原料等產(chǎn)品，極大地提高了尾礦的附加值，原則工藝流程如圖7所示［23］。

3 螢 石

螢石是一種重要的戰(zhàn)略非金屬礦資源，又名氟石，主要成分為CaF2，是氟化學(xué)工業(yè)重要的基本原料，廣泛應(yīng)用于冶金、煉鋁、玻璃、陶瓷、水泥、化學(xué)等工業(yè)，其產(chǎn)品氫氟酸及氟樹脂、氟橡膠、氟涂料、含氟精細(xì)化學(xué)品等在航空航天、醫(yī)藥行業(yè)、電子電力、軍事工業(yè)等多個領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，對國家安全、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展有重要影響。隨著高端精細(xì)氟化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，作為工業(yè)中提取氟元素的主要來源，螢石的選別提純受到了極大的重視，其技術(shù)生產(chǎn)水平也獲得長足進(jìn)步。

螢石為等軸晶系，多呈立方體、八面體，具有玻璃光澤，純凈的螢石為無色，由于晶格缺陷或晶體中雜質(zhì)的不同，常見的還有綠色、紫色等。螢石常與石英、重晶石、方解石等礦物伴生，由于這些礦物中Ca2+、Ba2+同屬于堿土金屬同一族，使得螢石與重晶石、方解石等礦物具有類似的浮選性質(zhì)［35］，造成了螢石與脈石礦物的分離困難。眾多學(xué)者圍繞這一核心問題，展開了大量的研究工作，如：HU等［36］認(rèn)為方解石表面的鈣離子密度大于螢石，且晶格陰離子對磷酸根離子和焦磷酸根離子的競爭作用低，進(jìn)而導(dǎo)致磷酸根離子和焦磷酸根離子吸附在方解石表面，造成方解石受到抑制；張國范等［37］針對某碳酸鹽型螢石礦，采用稀硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值為7.5，抑制劑水玻璃用量為1 500 g/t以及捕收劑油酸鈉用量400 g/t的藥劑制度，經(jīng)過1粗9精、中礦順序返回的閉路浮選流程后，最終得到了回收率為89.35%、CaF2含量為94.44%的螢石精礦，為螢石選別提純提供了豐富的基礎(chǔ)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。課題組結(jié)合工業(yè)實(shí)際，開展了螢石晶體結(jié)構(gòu)與可浮性差異、螢石浮選新藥劑等研究工作，取得了良好的生產(chǎn)實(shí)踐效果。

3.1 螢石晶體結(jié)構(gòu)與可浮性差異研究

礦物的表面性質(zhì)與其晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，ZHENG等利用分子動力學(xué)模擬研究了油酸鈉在CaF2不同表面上的吸附構(gòu)象和相互作用能，結(jié)果表明：油酸鈉以環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)與螢石（111）平面結(jié)合為穩(wěn)定，而在螢石（110）表面受到了限制，該發(fā)現(xiàn)為通過選擇性磨礦提高螢石可浮性提供了科學(xué)依據(jù)［38］。

另一方面，天然螢石由于其晶體中雜質(zhì)的不同，通常呈現(xiàn)出不同的顏色，這些不同顏色的螢石可浮性存在差異。ZHENG等以油酸鈉作為捕收劑，系統(tǒng)研究了無色、綠色和紫色螢石的的浮選行為。研究結(jié)果表明：無色螢石具有較低的油酸鈉吸附量和表面粗糙度，但其可浮性優(yōu)于綠色和紫色螢石，紫色螢石具有高的油酸鈉吸附量和表面粗糙度，但浮選的回收率低于其他兩種螢石，原因在于，當(dāng)pH＜IEP時，紫色螢石表面電位最低，與油酸鈉作用后，電位下降幅度也最?。?9］。該研究結(jié)果為系統(tǒng)研究有色螢石中微量或稀土元素及不同顏色螢石晶格缺陷對其表面性質(zhì)的影響提供了有益的借鑒。

3.2 螢石浮選藥劑

3.2.1 磺酸鹽基螢石浮選捕收劑

針對油酸和氧化石蠟皂等常規(guī)螢石浮選捕收劑存在的水溶性差的缺點(diǎn)，筆者課題組利用磺酸鹽基捕收劑的高溶解度和極佳的耐低溫性，系統(tǒng)研究烷基磺酸鹽和石油磺酸鹽對螢石浮選的影響。研究結(jié)果表明，在pH＜10時，十二烷基硫酸鈉（C12）和十二烷基苯環(huán)酸鈉（C12B）對螢石的捕收效果優(yōu)于癸烷磺酸鈉（C10）和十六烷基磺酸鈉（C16）。原因在于，烷基磺酸鹽對螢石的親和力隨烷基鏈長的增加而增強(qiáng)，C12B由于其在磺酸鹽疏水尾端苯的存在，可以降低表面張力，從而提高其對螢石的活性，而過長的主鏈長度會降低藥劑在礦漿中的溶解度，影響螢石的浮選［40］，這為新型烷基磺酸鹽基浮選捕收劑的設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。在螢石和重晶石分離過程中，石油磺酸鈉展現(xiàn)了良好的低溫捕收性能、在浮選溫度為5℃、pH=11時，六偏磷酸鈉能選擇性地抑制螢石而不影響重晶石的浮選，這為兩者的分離提供了新的解決方案［41］。

3.2.2 重晶石、方解石特效抑制劑

針對常見難分離的重晶石-螢石型螢石礦，筆者課題組通過探究不同藥劑對礦物的作用，取得了較好的效果。以Fe3+改性淀粉作為抑制劑，油酸鈉為捕收劑，在pH=7的溶液環(huán)境中，改性淀粉可以有效抑制重晶石，降低其與油酸鈉的結(jié)合，從而提高螢石的回收率［42］。在湖南某鉛鋅尾礦綜合回收螢石和重晶石的項(xiàng)目中，喻福濤等發(fā)現(xiàn)YZ-4栲膠與水玻璃、硫酸鋁組合對重晶石有顯著的選擇性抑制作用［43］。對于螢石、重晶石和方解石共生的礦石，發(fā)現(xiàn)檸檬酸和酸性水玻璃的抑制作用均具有選擇性，檸檬酸對重晶石無抑制作用，對螢石、方解石有強(qiáng)烈的抑制作用；酸性水玻璃對方解石有強(qiáng)烈的抑制作用，但對螢石、重晶石無抑制作用；單寧酸和玉米糊精對螢石、重晶石、方解石有程度不同的抑制作用，單寧酸在用量較大情況下對螢石和方解石的抑制作用較強(qiáng)；玉米糊精對方解石的抑制作用較強(qiáng)［44］。除探究單一抑制劑的作用，REN等還以橡椀栲膠萃取物和氟硅酸鈉為抑制劑、油酸鈉為捕收劑對螢石、重晶石和方解石共生的礦石進(jìn)行浮選。試驗(yàn)表明：橡椀栲膠萃取物對方解石有較強(qiáng)的抑制作用，氟硅酸鈉對重晶石有很強(qiáng)的抑制作用。通過連續(xù)浮選，這兩種藥劑可以有效實(shí)現(xiàn)螢石與重晶石和方解石的分離，試驗(yàn)結(jié)果與分子動力學(xué)（MD）模擬相吻合［45］。

3.2.3 EPE型嵌段共聚物的分散與浮選特性

在石英型螢石礦中，石英表面帶負(fù)電，螢石表面帶正電，在靜電引力作用下，微細(xì)粒石英易與螢石發(fā)生異相凝聚，常規(guī)分散劑水玻璃、六偏磷酸鈉會對螢石產(chǎn)生一定的抑制作用，造成兩者的分離困難，QIAN等采用EPE型雙親嵌段共聚物Pluoric F-127，同時吸附在螢石和石英顆粒表面，形成梳狀吸附層，利用空間位阻作用，強(qiáng)化兩者的分散，同時由于F-127的非離子型表面活性劑特性，降低了油酸鈉間的吸附排斥力，促進(jìn)了捕收劑在螢石表面的吸附，從而提高螢石精礦指標(biāo)（見圖8）［46］，該研究結(jié)果為開發(fā)新型浮選藥劑，解決其他類型礦泥罩蓋體系提供了新的方法和思路。

3.3 螢石浮選工藝實(shí)踐

基于上述的基礎(chǔ)研究，筆者課題組對于不同地區(qū)、不同類型的螢石礦，選擇合適的浮選工藝和浮選藥劑，提高螢石資源的回收率和品位，獲得了較為豐富的實(shí)踐成果。

3.3.1 典型螢石選礦實(shí)踐

對于典型的螢石礦進(jìn)行浮選方案探索的過程中，筆者課題組采用“粗選—精選—掃選”結(jié)合的方式，探究磨礦細(xì)度、調(diào)整劑用量、抑制劑用量和捕收劑用量對浮選試驗(yàn)的影響，優(yōu)化工藝參數(shù)。在對泰國某地的螢石礦進(jìn)行選礦研究時，采用粗細(xì)粒分級，分別進(jìn)行“磨礦—1次粗選5次精選”的選礦流程，可獲得品位分別為97.47%和92.34%的螢石精礦［47］，工藝流程見圖9。

3.3.2 尾礦回收螢石選礦實(shí)踐

在浙江金華某地的低品位螢石尾礦回收螢石的項(xiàng)目中，常規(guī)浮選手段無法取得良好的浮選指標(biāo)。為高效回收該螢石尾礦資源，采用分級—浮選試驗(yàn)流程，粗粒級（+0.020 mm）采用常規(guī)浮選工藝，細(xì)粒級（-0.020 mm）采用疏水聚團(tuán)浮選工藝，分別獲得了CaF2品位為96.65%的制酸級和品位81.10%的冶金級螢石精礦，總回收率達(dá)76.80%，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合回收［48］。

3.3.3 難選重晶石型螢石選礦實(shí)踐

在研究重慶黔江地區(qū)的重晶石-螢石型螢石礦項(xiàng)目中，因?yàn)榈V石中重晶石的顆粒較粗，使用重選加浮選的聯(lián)合分選流程，通過1粗2精的浮選流程和螺旋溜槽粗選—搖床精選、溜槽中礦再磨返回至搖床的重選流程分別得到BaSO4品位為95.14%、回收率為90.12%和BaSO4品位為95.04%、回收率為88.57%的重晶石精礦，可以在獲得較高品位重晶石精礦的同時回收伴生的螢石［49］。以武陵山區(qū)典型螢石礦為研究對象，采用在堿性環(huán)境中混合浮選去除方解石和石英、在酸性環(huán)境中分離螢石與重晶石的工藝流程（見圖10），試樣經(jīng)1粗7精1掃獲得CaF2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.80%、CaF2回收率為81.98%的螢石精礦，達(dá)到了YB/T5217-2005螢石精礦FC-97A質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；同時回收得到BaSO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.84%、BaSO4回收率為87.05%的重晶石精礦，達(dá)到了化工用優(yōu)-2質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了螢石、重晶石、方解石、石英的有效分離，為武陵山區(qū)典型螢石礦的綜合利用提供了參考［50］。

3.3.4 細(xì)粒嵌布螢石選礦實(shí)踐

內(nèi)蒙古某螢石礦的CaF2含量達(dá)63.93%。但由于螢石嵌布粒度較細(xì)，脈石礦物主要是石英、方解石和云母，屬于石英—螢石—方解石型難選礦石。通過改性脂肪酸鹽YSB-2為捕收劑，在常溫（24℃）下，采用弱堿性（pH=9.0）1次粗選，弱酸性（pH=6.0）7次精選的堿酸工藝流程，獲得了品位為98.70%、回收率為89.20%、SiO2含量為0.93%、CaCO3含量小于0.37%的高品級螢石精礦［51］。

4 結(jié) 論

針對石墨、石英、螢石三種常見非金屬礦，盡管武漢理工大學(xué)非金屬礦選礦課題組在工藝礦物學(xué)、工藝流程、浮選藥劑等方面開展了大量的研究工作，積累了一些技術(shù)方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但仍需進(jìn)行全面深入的基礎(chǔ)研究，并攻克多項(xiàng)技術(shù)瓶頸。

（1）針對石墨選礦工藝流程長，“短流程”及高效再磨工藝及裝備的研發(fā)仍是未來的研究方向，同時，也應(yīng)進(jìn)行石墨礦物與浮選藥劑作用機(jī)理、不同成因石墨的晶體化學(xué)特征及其對浮選行為的影響等基礎(chǔ)理論研究，豐富和完善天然石墨浮選理論體系，為天然石墨浮選工藝的優(yōu)化指引方向、提供理論基礎(chǔ)及支持；

（2）針對不同類型和不同成因石英礦，進(jìn)行深入工藝礦物學(xué)研究，以及工藝礦物學(xué)對可選性、純度極限等的指導(dǎo)和評價能力研究，開展石英礦的分類分級選礦提純技術(shù)，伴生雜質(zhì)的低成本環(huán)保去除技術(shù)，含氟酸性廢水的低廢渣處理技術(shù)和深度除氟技術(shù)研究；加強(qiáng)超高純石英優(yōu)質(zhì)原料的擴(kuò)展與選礦提純技術(shù)探究。以縮小我國與西方發(fā)達(dá)國家在整體技術(shù)水平上的差距，盡早擺脫對國外優(yōu)質(zhì)原料的依賴；

（3）完善螢石與主要脈石礦物基因礦物學(xué)研究，開發(fā)高選擇性、耐低溫捕收劑和環(huán)保高效抑制劑，開展復(fù)雜組份浮選礦漿調(diào)控技術(shù)研究，以適應(yīng)不同生產(chǎn)地區(qū)螢石礦選別提純，解決螢石浮選中存在的礦泥罩蓋、難免離子等問題，為螢石高效選別提供理論指導(dǎo)，提高螢石精礦品位。

未來應(yīng)在以上方面，聯(lián)合高校、研究院所和生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行重大技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)石墨、石英、螢石等非金屬礦產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，為科學(xué)高效回收利用戰(zhàn)略性非金屬礦資源提供科學(xué)依據(jù)，以保障國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)安全和國防安全。