劉俊星

（1.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.中鋁山東分公司礦業(yè)公司，山東 淄博 255072）

低品位三水鋁石型鋁土礦選礦試驗(yàn)研究

Mineral separation test study of gibbsite bauxite ore with low grade

劉俊星1，2

（1.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.中鋁山東分公司礦業(yè)公司，山東 淄博 255072）

在低溫拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝中，三水鋁石型鋁土礦的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響其生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，而評(píng)價(jià)礦石質(zhì)量優(yōu)劣的最主要指標(biāo)是活性鋁與活性硅的比值，即有效鋁硅比。本試驗(yàn)旨在通過選礦的方法，依據(jù)三水鋁土礦的礦石特性，采用分級(jí)浮選流程，提高低鋁硅比三水鋁土礦的有效鋁硅比。試驗(yàn)獲得了較好的技術(shù)指標(biāo)，總精礦的鋁硅比為5.41，有效鋁硅比為11.07 ，三水鋁石的回收率為92.41%。

鋁土礦；三水鋁石；分級(jí)浮選；有效鋁硅比

1 前言

由于優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源日益減少，目前對(duì)中低品位三水鋁石型鋁土礦的開發(fā)利用進(jìn)行了大量的研究，并已取得一定的成功。對(duì)易洗的三水鋁石型中低品位鋁土礦采用工藝簡單的洗礦方法進(jìn)行脫硅，而對(duì)于難洗的三水鋁石型鋁土礦的脫硅研究主要以浮選的方法為主。楊小生、李艷軍等以氧化石蠟皂和塔爾油作捕收劑，碳酸鈉、水玻璃、六偏磷酸鈉等作調(diào)整劑，磨礦細(xì)度-0.074mm占75%時(shí)，碳酸鈉用量4 000g/t、水玻璃2kg/t、六偏磷酸鈉250g/t、捕收劑用量700g/t、浮選礦漿濃度28.57%，精礦回收率達(dá)到63.49%，精礦鋁硅比達(dá)到11.18[1]。陳志友、李旺興等以斐濟(jì)的三水鋁石型鋁土礦洗礦精礦為原料，ZYY作為捕收劑，碳酸鈉和六偏磷酸鈉作調(diào)整劑，在磨礦細(xì)度－0.074mm占86%時(shí)，pH值為9.5、六偏磷酸鈉80g/t、捕收劑用量1 200g/t，精礦的鋁硅比9.06，回收率76.79%[2]。本試驗(yàn)以山東鋁業(yè)公司進(jìn)口的某三水鋁石型鋁土礦為原料，通過采用分級(jí)浮選流程，考察磨礦細(xì)度、捕收劑和調(diào)整劑用量等多因素條件試驗(yàn)，以提高此礦石的有效鋁硅比為目的，探索低鋁硅比三水鋁石型鋁土礦的有效脫硅途徑。

2 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)用三水鋁石型鋁土礦主要含鋁礦物為三水鋁石，含硅礦物主要為高嶺石和石英，并含赤鐵礦、鋁針鐵礦等。原礦礦物含量和化學(xué)組成如表1和表2所示。原礦破碎到-2mm后的粒度組成如表3所示。

表1 原礦礦物含量 %

表2 原礦化學(xué)組成 %

表3 原礦粒度組成

3 選礦試驗(yàn)

通過對(duì)原礦的篩分分析可以發(fā)現(xiàn)，如果原礦沒有經(jīng)過磨礦而直接進(jìn)行分級(jí)，其中鋁硅礦物很難實(shí)現(xiàn)有效分離，各粒級(jí)產(chǎn)品含硅仍然較高；而對(duì)原礦進(jìn)行一定程度的磨礦后發(fā)現(xiàn)，其中的鋁硅礦物分布隨粒度變化呈現(xiàn)出較好的規(guī)律性，尤其大于100目的粗顆粒含硅量得到了明顯降低，但同時(shí)小于100目的細(xì)顆粒中鋁硅礦物的含量隨粒級(jí)變化不大。因此，可以認(rèn)為，若不經(jīng)過磨礦而僅利用分級(jí)洗礦很難實(shí)現(xiàn)礦物的有效脫硅，較好方案應(yīng)該是：原礦經(jīng)過一定程度的磨礦后，先通過分級(jí)，得到一部分粗顆粒直接作為粗粒精礦，而剩下的細(xì)顆粒再進(jìn)行浮選法脫硅，再得到細(xì)粒精礦，兩精礦合并成最終精礦。

3.1 選擇性磨礦試驗(yàn)

磨礦試驗(yàn)主要針對(duì)礦石中三水鋁石和高嶺石礦物結(jié)晶特性和物理性質(zhì)的差異，在不同的磨礦條件下，使一部分易磨的高嶺石礦物優(yōu)先磨碎進(jìn)入細(xì)粒級(jí)礦物中，從而達(dá)到富集礦物的作用，磨礦試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 選擇性磨礦試驗(yàn)結(jié)果

通過選擇性磨礦試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，+100目粒級(jí)的產(chǎn)品中三水鋁石的含量隨著磨礦的加強(qiáng)先增加然后再降低，而高嶺石的相對(duì)含量卻隨磨礦時(shí)間的延長呈先降低而后增加的趨勢；當(dāng)磨礦細(xì)度為+100目含量為27.67%時(shí)，粗粒級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量最好，其中三水鋁石含量為68.1%、高嶺石含量為8.90%。

3.2 細(xì)粒浮選條件試驗(yàn)

3.2.1 碳酸鈉用量試驗(yàn)

在pH調(diào)整劑篩選試驗(yàn)研究中，選擇了Na2CO3和NaOH進(jìn)行對(duì)比，研究結(jié)果表明，采用碳Na2CO3作pH調(diào)整劑，浮選效果明顯優(yōu)于使用NaOH，這主要由于Na2CO3除可調(diào)整礦漿酸堿度外，還能起到分散礦漿、不同程度的抑制硅酸鹽礦物的作用，因此，試驗(yàn)研究最后確定采用Na2CO3作為浮選pH調(diào)整劑。碳酸鈉在鋁土礦浮選中起重要的作用，它可調(diào)節(jié)鋁土礦浮選的適宜pH條件，對(duì)含鋁硅酸鹽礦物起分散作用，減少礦漿中鈣、鎂離子對(duì)鋁土礦浮選的影響。條件試驗(yàn)流程如圖1所示。Na2CO3用量確定試驗(yàn)研究結(jié)果見表5。

圖1 條件試驗(yàn)流程

表5 Na2CO3用量試驗(yàn)條件及結(jié)果

研究結(jié)果表明：堿性條件下，隨著Na2CO3用量的變化，浮選精礦的質(zhì)量變化不明顯，浮選精礦三氧化鋁的品位在53%左右；但是三氧化鋁的回收率卻隨著捕收劑用量的增加呈下降趨勢。綜合考慮，最后確定Na2CO3用量為6 kg/t。

3.2.2 抑制劑種類的篩選及用量試驗(yàn)

浮選實(shí)踐表明，抑制劑用量對(duì)浮選過程有著重要的影響作用。首先，如果用量不夠，脈石礦物抑制效果差，實(shí)現(xiàn)礦物有效分離難；其二，若抑制劑用量太多，既會(huì)造成不必的藥劑浪費(fèi)，也會(huì)使目的礦物受到一定程度地抑制，從而影響浮選效果。試驗(yàn)流程如圖1所示，進(jìn)行了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種不同抑制劑的對(duì)比試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明，使用抑制劑Ⅰ進(jìn)行浮選分離，無論是精礦質(zhì)量，還是產(chǎn)率都能獲得較好選別指標(biāo)，原礦經(jīng)一次粗選，可獲得Al2O3品位為55.98%、SiO2品位為7.19%，Al2O3作業(yè)回收率為69.26%的粗精礦。同時(shí)進(jìn)行了抑制劑Ⅰ用量試驗(yàn)，條件試驗(yàn)流程如圖1所示。抑制劑Ⅰ用量試驗(yàn)研究結(jié)果見表6。

表6 抑制劑Ⅰ用量試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知，隨著抑制劑用量的增加，浮選粗精礦質(zhì)量不斷的提高，但浮選粗精礦產(chǎn)率卻先增加而后減少。當(dāng)抑制劑用量達(dá)1 080g/t時(shí)，此時(shí)原礦篩去+100目顆粒，經(jīng)一次粗選后，浮選粗精礦中三氧化鋁含量高達(dá)56.10%，但此時(shí)浮選精礦的產(chǎn)率卻只有16.09%，浮選尾礦產(chǎn)率為52.80%，說明在抑制高嶺石的同時(shí)，三水鋁石也被抑制。考慮到粗選既要確保較高的回收率，同時(shí)也要求粗精礦具有一定的品位，以便給后續(xù)精選作業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)，因此，最后確定抑制劑最佳用量為600g/t原礦。

3.2.3 捕收劑用量試驗(yàn)

進(jìn)行了捕收劑種類篩選試驗(yàn)研究，在試驗(yàn)過程中固定pH調(diào)整劑Na2CO3用量6 000g/t，抑制劑Ⅰ用量600g/t，磨礦細(xì)度約-100目占65%。條件試驗(yàn)流程如圖1所示，捕收劑用量試驗(yàn)研究結(jié)果見表7。

表7 捕收劑用量試驗(yàn)條件及結(jié)果

研究結(jié)果表明，最初隨著捕收劑用量的增加，浮選精礦中Al2O3的品位略有下降，Al2O3回收率卻有較大的增加；但當(dāng)捕收劑用量達(dá)200g/t時(shí)，浮選精礦中Al2O3回收率和Al2O3品位變化趨向于平緩；但當(dāng)捕收劑用量繼續(xù)增大超過300g/t時(shí)，大量硅礦物開始上浮，導(dǎo)致浮選精礦質(zhì)量明顯下降，其中浮選精礦Al2O3品位只有49.56%、而SiO2含量卻高達(dá)9.81%，因此，確定粗選最佳捕收劑用量為200g/t，此時(shí)浮選精礦產(chǎn)率36.19%、Al2O3品位55.14%、SiO2含量為7.74%。

3.2.4 綜合開路試驗(yàn)

在一系列條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定各選別階段最佳工藝參數(shù)，進(jìn)行綜合開路試驗(yàn)研究，試驗(yàn)流程如圖2所示。試驗(yàn)研究結(jié)果如表8所示。

綜合開路試驗(yàn)研究結(jié)果表明：原礦磨至-100目占64.17%時(shí)，+100目作為精礦1，而-100目產(chǎn)品再進(jìn)入浮選，通過一粗一掃一精的原則流程，可獲得Al2O3含量57.93%、含二氧化硅6.60%、產(chǎn)率為31.54%的浮選精礦，總精礦產(chǎn)率為67.37%，此時(shí)浮選尾礦中的SiO2含量已達(dá)40.17%，浮選脫硅效果良好。綜合開路試驗(yàn)研究結(jié)果見表8。

圖2 綜合開路試驗(yàn)流程

表8 綜合開路試驗(yàn)研究結(jié)果 %

3.3 閉路試驗(yàn)

在確定原則工藝流程和各種條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加一次精選，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室全流程閉路試驗(yàn)，閉路試驗(yàn)流程如圖3所示，各產(chǎn)品礦物組成分析見表9，閉路試驗(yàn)研究結(jié)果見表10。

圖3 閉路試驗(yàn)流程

閉路試驗(yàn)結(jié)果表明：精礦1中三水鋁石的品位為65.90%、高嶺石含量6.70%、有效鋁的回收率為40.11%；精礦2中三水鋁石的品位為70.90%、高嶺石含量12.40%、有效鋁的回收率為52.29%；最終精礦中三水鋁石的品位為68.64%、高嶺石含量9.82%、有效鋁的回收率為92.40%、有效鋁中+100目含量為45.21%?？偩V的鋁硅比達(dá)5.41，有效鋁硅比為11.07，三水鋁石的回收率為92.41%，閉路試驗(yàn)結(jié)果指標(biāo)良好。

表9 閉路試驗(yàn)各產(chǎn)品礦物組成分析 %

表10 閉路試驗(yàn)研究結(jié)果

4 結(jié)語

（1）某地進(jìn)口的三水鋁石型鋁土礦主要含鋁礦物為三水鋁石，少量的為一水軟鋁石；含硅礦物主要為高嶺石和石英，并含赤鐵礦、鋁針鐵礦等。

（2）針對(duì)礦石中三水鋁石和高嶺石礦物結(jié)晶特性和物理性質(zhì)的差異，在不同的磨礦條件下，可以使一部分易磨的高嶺石礦物優(yōu)先磨碎進(jìn)入細(xì)粒級(jí)礦物中，從而達(dá)到含鋁礦物在粗粒級(jí)富集的目的。

（3）依據(jù)礦石性質(zhì)特點(diǎn)，采用分級(jí)浮選流程，獲得了總精礦的鋁硅比達(dá)5.41，有效鋁硅比為11.07，三水鋁石的回收率為92.41%的良好試驗(yàn)效果。

[1]楊小生.浮選方法提高三水鋁石鋁硅比的研究[J].金屬礦山，2006,31(5):14-17.

[2]陳志友.三水鋁石型鋁土礦的浮選脫硅試驗(yàn)研究[J].輕金屬，2008，(7):7-10.

TD92

A

2010-08-31

劉俊星(1980-)，男，山西臨猗人，在讀工程碩士，工程師，主要從事鋁土礦選礦及生產(chǎn)管理工作。

Abstract:In the alumina producing process by Bayer at low temperature,the quality of gibbsite bauxite ore will directly affect pro?duction economical-technical indexes,and the main indexes of evaluating the ore quality are the ratio of active aluminum and ac?tive silicon,that is effective Al-Si ratio.According to the ore characteristics of gibbsite bauxite ore,adopting classification and flo?tation method to improve the effective Al-Si ratio of gibbsite bauxite ore with low Al-Si ratio.The test has obtained better techni?cal indexes,and the Al-Si ratio of total concentrate is 5.41,the effective Al-Si ratio is 11.7,and the recovery rate of gibbsite is 92.41%.

Key words:bauxite;gibbsite;classification and flotation;effective Al-Si ratio

1672-609X（2011）02-0012-05