Полный процесс флотации графита: превращение сырой руды в высокоуглеродистый концентрат

Природная графитовая руда, добываемая в шахтах, обычно содержит лишь 5–15 % фиксированного углерода, что значительно ниже требований для промышленных применений, таких как огнеупорные материалы и аноды литий-ионных аккумуляторов. Ключевым методом обогащения низкосортной сырой графитовой руды до высокоуглеродистого концентрата с содержанием углерода 90 % или даже 95 % и выше является флотация, которая использует естественные гидрофобные свойства природного чешуйчатого графита для «отделения» частиц графита от пустой породы с помощью пузырьков воздуха. Как производитель природного чешуйчатого графита, обладающий более чем 30-летним глубоким опытом в графитовой отрасли, мы в данной статье опишем полный процесс флотации графита.

Природный чешуйчатый графит обладает превосходной естественной плавучестью, что и является основой процесса флотации. Принцип флотации прост: мелкоизмельченная руда натурального чешуйчатого графита смешивается с водой с образованием суспензии. После добавления флотационных реагентов поверхности частиц графита становятся гидрофобными, в то время как пустые породы, такие как кварц и полевой шпат, остаются гидрофильными. В суспензию вводится воздух для образования пузырьков; гидрофобные частицы природного чешуйчатого графита прилипают к этим пузырькам и поднимаются на поверхность суспензии, образуя пенный слой, который затем счищается граблями и становится концентратом, в то время как гидрофильные примеси остаются в суспензии в виде хвостов. Преимущества процесса флотации заключаются в его высокой степени отработанности, относительно простом оборудовании, а также низком энергопотреблении и низких затратах; в настоящее время это стандартный процесс для почти всего природного чешуйчатого графита в промышленном производстве.

Флотация природного чешуйчатого графита не осуществляется за один этап, а проходит по схеме «многоступенчатое измельчение и многоступенчатое разделение». Это связано с тем, что чешуйки графита плотно срастаются с пустой породой; одна стадия измельчения не позволяет освободить все частицы графита, что делает необходимым поэтапное измельчение и разделение. Типичная технологическая схема выглядит следующим образом: после дробления сырая руда поступает на первую стадию измельчения. После измельчения до определенной степени тонкости руда проходит грубую флотацию с получением грубого концентрата и хвостов; затем грубый концентрат поступает на повторное измельчение (второй этап измельчения) для дальнейшего разрушения оставшихся сращенных частиц, после чего следует очистка; этот процесс повторяется несколько раз, причем за каждым этапом измельчения следует соответствующий этап флотации. Некоторые руды природного чешуйчатого графита требуют пяти циклов повторного измельчения и шести или даже восьми циклов обогащения, чтобы повысить содержание фиксированного углерода с уровня в десятки процентов до примерно 95 процентов.

В процессе флотации необходимо добавлять три основных реагента: во-первых, сборщики, такие как керосин или дизельное топливо, которые повышают гидрофобность поверхности природного чешуйчатого графита, облегчая прилипание частиц к пузырькам; во-вторых, пенообразователи, такие как сосновое масло (масло № 2), которые стабилизируют пузырьки и позволяют им образовывать достаточно толстый слой пены в шламе; и, в-третьих, ингибиторы, такие как жидкое стекло, которые подавляют флотацию пустой породы, например кварца, тем самым повышая качество концентрата. Дозировка этих реагентов должна быть точно отрегулирована с учетом свойств руды и степени измельчения; недостаточная дозировка приводит к низким коэффициентам извлечения, тогда как избыточная дозировка может затруднять флотацию графита или увеличить затраты.

Степень измельчения является одним из наиболее важных контрольных параметров в процессе флотации. Чем мельче измельчение, тем полнее освобождение графита от пустой породы и тем выше качество концентрата; однако чрезмерное измельчение может разрушить структуру крупных чешуек природного чешуйчатого графита, снижая ценность продукта. В реальных производственных условиях необходимо найти баланс — обеспечить достаточное высвобождение отдельных частиц графита при минимальном повреждении чешуек. Например, регулирование степени измельчения на этапе грубого измельчения не только обеспечивает более высокие содержания и коэффициенты извлечения, но и оставляет возможность для последующего повторного измельчения и повторного отбора. Для природного чешуйчатого графита с крупными чешуйками используется оборудование для более щадящего повторного измельчения, такое как вертикальные мешалки, чтобы свести к минимуму повреждение чешуек.

От низкосортной сырой графитовой руды до высокоуглеродистого концентрата процесс флотации является первым этапом очистки природного чешуйчатого графита и критически важным этапом, определяющим качество продукции. Благодаря многоступенчатому измельчению и многоступенчатой сепарации в сочетании с точным режимом применения реагентов и контролем степени измельчения содержание углерода в натуральном чешуйчатом графите можно повысить с примерно 10–20 процентов до более 95 процентов. Наша продукция из природного чешуйчатого графита изготавливается в строгом соответствии с отлаженным процессом флотации, что обеспечивает стабильную и контролируемую чистоту и размер частиц для каждой партии.