石墨选矿(processing of graphite ores)

从石墨矿石中分选出石墨精矿的过程。石墨由元素碳结晶而成，分晶质(鳞片状)和隐晶质(无定型、土状)两类。晶质石墨元的晶体大于1μm，矿石一般较贫，固定碳含量多为3％～5％，高者为20％～25％，需经选矿才能供工业使用。但其性能好，用途广。隐晶质石墨晶体小于1μm，含碳量高，可达60％～90％。石墨具有耐高温、耐腐蚀、可塑、润滑、导电、导热、化学稳定等性能，应用非常广泛。冶金工业主要用石墨制作含石墨耐火材料、炼钢保护渣和石墨坩埚、电极等。晶质石墨分为高纯(含碳>99.9％)、高碳(含碳94％～99％)、中碳(含碳80％～93％)、低碳(含碳50％～79％)各品级，又按鳞片大小分成若干等级，以鳞片大者为优。因此选矿过程中保护鳞片十分重要。其选矿工艺多采用多段磨矿、多段分选，以及时分选出大鳞片产品。隐晶质石墨产品按粒度分为石墨粉和石墨粒，又根据含碳量及杂质含量分成若干等级。

世界生产石墨的国家主要有前苏联、中国、印度、朝鲜、斯里兰卡等。中国的主要产地有黑龙江、湖南、山东、内蒙古、吉林等。

主要选矿方法   有浮选、重选、湿筛、粉碎等，为了获得高纯或高碳产品，还需采用化学选矿提纯。

浮选   石墨选矿的主要方法。对晶质石墨矿石，常使用煤油、柴油、重油、磺酸脂、硫酸脂、酚类、羧酸类作捕收剂，松醇油、1，1，3-三乙氧基丁烷、醚醇等作起泡剂。工艺流程为多段磨矿、多段分选、中矿集中返回、逐次返回或集中逐次返回。对隐品质石墨矿石，常用煤油、煤焦油作捕收剂，樟油、松油作起泡剂，碳酸钠作调整剂，水玻璃和氟硅酸钠作抑制剂。

精矿化学提纯   有湿法、干法和高温提纯三种。湿法提纯是在矿石中加氢氧化钠在500℃或加碳酸钠在800℃温度下与硅酸盐类矿物生成可溶性硅酸盐，再经水浸除去，另用盐酸或硫酸溶除金属氢氧化物沉淀。也可用氢氟酸溶出硅酸盐矿物和金属杂质。干法提纯是将活性化学气体通入矿石中，将矿石中的灰分转化为易挥发物并从矿石中逸出。高温提纯是将石墨精矿置于电炉中在隔绝空气条件下加热到2500℃，将杂质蒸发出去。

其他方法   摇床选矿用于除去黄铁矿或预先提取大鳞片石墨。湿筛用以提取大鳞片石墨。矿石中如伴生有黄铁矿，可用丁基黄药作捕收剂进行浮选回收；金红石可用摇床一磁选一电选回收。

工艺流程   因矿石性质及对产品质量要求而异，有单一浮选，浮选一化学处理，直接磨粉一浮选等流程。鳞片石墨选矿工艺与无定型石墨又有所不同。

鳞片石墨选矿工艺流程   鳞片石墨矿石入选品位较低，一般为12％～15％，且在选矿中应注意保护鳞片，故需多段磨矿多段分选。其工艺过程包括：(1)准备作业(粗、细破碎和粗磨)；(2)浮选作业(粗选、扫选和各次精选)；(3)精矿处理(脱水、烘干、筛分、包装)。图1为中国山东南墅石墨矿选矿厂浮选鳞片石墨的工艺流程。原矿中主要矿物为鳞片石墨，脉石矿物为方解石、绿泥石、透闪石、斜长石、石榴子石，高岭石等。采用四段磨矿五次精选的浮选流程。捕收剂为萜烯醇和三乙氧基丁烷，用石灰调节矿浆pH值至8～9，从含碳4％～5％0的原矿中选出品位约89％的精矿，回收率80％左右。为获得高纯石墨和高碳石墨产品，该矿将部分浮选精矿通过湿法化学提纯使品位提到98％以上。

无定形石墨选矿工艺流程   无定形石墨矿石原矿品位较高，一般为30％～90％，但由于石墨嵌布粒度细，提高品位却比较困难。对高品位石墨常不设分选作业，中国的石墨矿大多属此类。无定形石墨选矿的一般工艺过程为：原矿破碎-磨矿-浮选-脱水-干燥-磨粉-分级-包装。奥地利凯塞斯堡隐品质石墨矿选矿工艺包括直接磨粉的干法流程和浮选湿法流程(图2)。该矿处理的原矿含碳量为30％～80％。浮选采用煤油作捕收剂，松油和浮选油作起泡剂，矿浆pH值为8，获精矿含碳90％～92％。干法流程生产低碳石墨。