劉長淼,吳東印,馮安生,郭珍旭
(1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所,河南 鄭州 450006;2.國土資源部多金屬礦評價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450006)
鋁土礦是氧化鋁工業(yè)的主要原料,全世界90%以上的氧化鋁是以鋁土礦為原料生產(chǎn)的[1]。我國鋁土礦資源十分豐富,現(xiàn)有工業(yè)儲(chǔ)量居世界第7位,主要集中分布在山西、河南、貴州和廣西四省區(qū)。我國的鋁土礦資源98%以上屬于一水硬鋁石型鋁土礦,具有高鋁、高硅、低鐵、低鋁硅比的特點(diǎn),絕大多數(shù)礦石的鋁硅比(A/S:礦石中Al2O3和SiO2的質(zhì)量含量之比值)在6以下[2]。河南地區(qū)鋁土礦富礦較少,以中低品位礦石為主[3]。為了有效利用大量的中低品位鋁土礦,目前比較流行的做法是,通過選礦的方法預(yù)先脫除部分硅質(zhì)脈石提高鋁硅比,再采取先進(jìn)的拜耳法(或石灰拜耳法)工藝生產(chǎn)氧化鋁,目前經(jīng)改良的石灰拜耳法對原料鋁硅比的要求可下降至7左右[4],大大降低了鋁土礦選礦的難度。
目前,鋁土礦選礦預(yù)脫硅的主要方法是浮選脫硅,分為正浮選和反浮選,其中正浮選應(yīng)用最廣。正浮選脫硅中常常采用油酸、烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸鹽和羥肟酸等作為捕收劑。張國范等[5]研究了油酸鈉對一水硬鋁石和高嶺石的作用機(jī)理,認(rèn)為礦物表面的Al3+活性點(diǎn)的豐度導(dǎo)致了兩種礦物的可浮性差異,為鋁土礦的正浮選提供了理論依據(jù)。陳湘清等[6]研究了HZ捕收劑在低品位鋁土礦中的應(yīng)用,針對鋁硅比為4.4的原礦,獲得了鋁硅比為8.51,氧化鋁回收率達(dá)到79.31%的精礦指標(biāo)。張國范等[7]研究了RL捕收劑在低品位鋁土礦中的應(yīng)用,也取得了較好的試驗(yàn)指標(biāo)。近年來針對鋁土礦正浮選捕收劑的研究不是很多,筆者經(jīng)過大量的藥劑篩選和復(fù)配,研制出一種新型捕收劑ZMC,該藥劑系油酸等脂肪酸的改性產(chǎn)物,筆者將就ZMC捕收劑在鋁土礦正浮選中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)試驗(yàn),以期為鋁土礦正浮選技術(shù)工藝的進(jìn)步略盡綿力。
試驗(yàn)中使用的鋁土礦有三種,分別來自新密礦區(qū)(I號(hào)樣)和河南分公司選廠(II號(hào)樣),兩種礦樣的XRD分析圖譜如圖1和圖2所示,化學(xué)分析結(jié)果如表1所示??芍獌煞N礦樣皆為一水硬鋁石型鋁土礦,主要含鋁礦物為一水硬鋁石,主要含硅脈石為伊利石、高嶺石和石英等。原礦鋁硅比(A/S)分別為4.50和2.99,屬中低品位鋁土礦。
試驗(yàn)中以鄭州所自制藥劑ZMD-1為鋁硅酸鹽脈石礦物的抑制劑,ZMD-1系磷酸鹽的改性產(chǎn)物,以碳酸鈉為pH調(diào)整劑,以新型陰離子型捕收劑ZMC捕收劑,進(jìn)行鋁土礦的正浮選試驗(yàn)。
表1 鋁土礦樣品原礦化學(xué)元素分析
圖1 I號(hào)鋁土礦原礦XRD分析圖譜
圖2 II號(hào)鋁土礦原礦XRD分析圖譜
為了查明新型捕收劑ZMC的正浮選性能,試驗(yàn)中針對I號(hào)和II號(hào)鋁土礦進(jìn)行了浮選開路試驗(yàn),其鋁硅比分別為4.50和2.99,根據(jù)浮選效果,來考察ZMC捕收劑處理不同品級(jí)鋁土礦時(shí)的捕收性能。試驗(yàn)按圖3所示流程圖進(jìn)行,試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
圖3 捕收劑ZMC性能驗(yàn)證開路試驗(yàn)流程
由試驗(yàn)結(jié)果可知,采用捕收劑ZMC,針對I號(hào)樣,取得了A/S為8.79,氧化鋁回收率為77.87%的精礦,針對II號(hào)樣,取得了A/S為6.58,氧化鋁回收率為62.11%的精礦,說明ZMC的捕收能力和選擇性都較高,可以作為鋁土礦正浮選捕收劑。
由開路試驗(yàn)結(jié)果可知,采用ZMC捕收劑,針對不同品級(jí)的鋁土礦,正浮選都取得了較好的試驗(yàn)結(jié)果。在開路試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,針對兩種鋁土礦,進(jìn)行了更為詳細(xì)的浮選閉路試驗(yàn),其中由于開路試驗(yàn)中,II號(hào)樣精礦的鋁硅比沒有達(dá)到7,因此閉路試驗(yàn)中浮選工藝進(jìn)行了微調(diào)。試驗(yàn)按圖4和圖5所示流程進(jìn)行,試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
由表3所示結(jié)果可知,閉路試驗(yàn)取得了較好的工藝指標(biāo)。使用ZMC捕收劑,針對原礦鋁硅比為4.5左右的鋁土礦,獲得了鋁硅比7.04,氧化鋁回收率92.16%的精礦;針對原礦鋁硅比為3左右的鋁土礦,獲得了鋁硅比7.72,氧化鋁回收率70.56%的精礦。
表2 捕收劑ZMC性能驗(yàn)證開路試驗(yàn)結(jié)果
圖4 I號(hào)鋁土礦正浮選閉路試驗(yàn)
圖5 II號(hào)鋁土礦正浮選閉路試驗(yàn)
表3 捕收劑ZMC性能驗(yàn)證閉路試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)對象產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%品位/%Al2O3SiO2A/S回收率/%Al2O3SiO2I號(hào)鋁土礦精礦86.83 65.87 9.36 7.04 92.16 61.90 尾礦13.17 36.94 37.98 0.97 7.84 38.10 原礦100.00 62.06 13.13 4.73 100.00 100.00 II號(hào)鋁土礦精礦59.1667.208.717.7270.5627.25尾礦40.8440.6233.681.2129.4472.75原礦100.0056.3418.912.98100.00100.00
1)試驗(yàn)中兩種鋁土礦系中低品位鋁土礦,礦石類型主要為一水硬鋁石型,主要含鋁礦物為一水硬鋁石,主要含硅礦物為伊利石和高嶺石等。
2)采用ZMC捕收劑,針對原礦鋁硅比為4.5左右的鋁土礦,獲得了鋁硅比7.04,氧化鋁回收率92.16%的精礦;針對原礦鋁硅比為3左右的鋁土礦,獲得了鋁硅比7.72,氧化鋁回收率70.56%的精礦。
3)針對不同品級(jí)的鋁土礦,正浮選閉路試驗(yàn)取得了優(yōu)異的工藝指標(biāo),說明ZMC系一水硬鋁石型鋁土礦的優(yōu)良捕收劑。
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