田應(yīng)忠，任 朋，郭 鑫

(中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司 國家鋁冶煉工程技術(shù)研究中心,河南 鄭州 450041)

我國鋁土礦資源豐富,已探明的鋁土礦儲(chǔ)量達(dá)23億噸[1]。其中含硫高的一水硬鋁石型鋁土礦儲(chǔ)量達(dá)1.5億噸[2],占總儲(chǔ)量的11.0%左右[3]。隨著氧化鋁行業(yè)的迅速發(fā)展,國內(nèi)鋁土礦資源越發(fā)緊缺,特別是高品位鋁土礦資源量逐漸枯竭,低品質(zhì)鋁土礦資源開發(fā)逐步提上日程。高硫鋁土礦由于硫含量高,在氧化鋁生產(chǎn)過程中硫礦物會(huì)導(dǎo)致氧化鋁過程中結(jié)疤嚴(yán)重、堿耗增加、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、氧化鋁品質(zhì)變差等問題[4],因此高硫鋁土礦不適宜直接拜耳法生產(chǎn)氧化鋁,通過脫硫技術(shù)處理,得到鋁精礦能滿足氧化鋁生產(chǎn)原材料的要求。

1 原礦性質(zhì)分析

1.1 主要化學(xué)元素分析

對(duì)原礦進(jìn)行主要化學(xué)元素分析,結(jié)果見表1。

表1 原礦石主要化學(xué)元素分析結(jié)果 %

由表1中數(shù)據(jù)可知,原礦中氧化鋁含量為63.11%,二氧化硅含量為10.97%,鋁硅比為5.75,硫含量為2.68%,屬于高鋁高硫鋁土礦。

1.2 礦物物相組成分析

考查原礦石的礦物組成及含量,進(jìn)行物相組成分析,分析圖譜見圖1,分析結(jié)果見表2。

圖1 高硫鋁土礦原礦石XRD衍射圖譜

表2 原礦石礦物組成分析結(jié)果 %

由圖1和表2中數(shù)據(jù)可知,礦石中含鋁礦物為一水硬鋁石、伊利石,含鈦礦物為銳鈦礦、金紅石,含硫礦物為黃鐵礦和石膏。

2 浮選脫硫試驗(yàn)研究

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)研究

采用實(shí)驗(yàn)室型球磨機(jī)對(duì)高硫鋁土礦進(jìn)行磨礦,實(shí)現(xiàn)硫礦物的單體解離,同時(shí)盡量減少過磨現(xiàn)象的發(fā)生,進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)研究,考查不同磨礦細(xì)度對(duì)浮選脫硫指標(biāo)的影響,試驗(yàn)流程見圖2,試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)浮選脫硫指標(biāo)影響試驗(yàn)流程圖

由表3中數(shù)據(jù)可知,隨著磨礦細(xì)度的增加,尾礦產(chǎn)率逐漸升高,精礦產(chǎn)率逐漸降低;尾礦中硫含量逐漸降低,精礦中硫含量先降低后升高。主要原因是在磨礦細(xì)度為80.22%時(shí),礦石中的黃鐵礦未能完全單體解離,導(dǎo)致精礦中硫含量偏高;增加磨礦細(xì)度,礦石中硫鐵礦單體解離程度增加,精礦中硫含量逐漸降低;繼續(xù)增加磨礦細(xì)度,礦石中硫礦物及鋁礦石發(fā)生過磨現(xiàn)象,浮選過程中出現(xiàn)夾雜現(xiàn)象,導(dǎo)致尾礦產(chǎn)率升高,精礦硫含量升高。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,選擇磨礦細(xì)度為86.68%,此時(shí)精礦產(chǎn)率為81.38%,硫含量為0.40%。

表3 磨礦細(xì)度對(duì)浮選脫硫指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果

2.2 活化劑種類試驗(yàn)研究

高硫鋁土礦中黃鐵礦因堆放過程中會(huì)發(fā)生酸化現(xiàn)象,使得黃鐵礦表面覆蓋一層氫氧化鐵薄膜,浮選脫硫過程中會(huì)阻礙捕收劑與黃鐵礦進(jìn)行接觸,使得精礦中硫含量偏高,因此浮選過程中需要添加活化劑,增強(qiáng)黃鐵礦與捕收劑的接觸面積,增加分選性能?？疾椴煌罨瘎?duì)高硫鋁土礦浮選脫硫指標(biāo)的影響,進(jìn)行活化劑種類試驗(yàn)研究,試驗(yàn)流程見圖3,試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖3 活化劑種類對(duì)浮選脫硫指標(biāo)影響試驗(yàn)流程圖

表4 活化劑種類對(duì)浮選脫硫指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果

由表4中數(shù)據(jù)可知,活化劑的添加能顯著降低精礦中硫含量,當(dāng)活化劑用量為硫化鈉,用量為100g/t時(shí),所得精礦產(chǎn)率為81.14%,硫含量為0.35%。

2.3 攪拌強(qiáng)度影響浮選脫硫指標(biāo)試驗(yàn)研究

該高硫鋁土礦礦漿分散性能較差,因此考查浮選機(jī)攪拌強(qiáng)度對(duì)浮選脫硫指標(biāo)的影響,試驗(yàn)流程見圖4,試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖4 攪拌強(qiáng)度對(duì)浮選脫硫指標(biāo)影響試驗(yàn)流程圖

由表5中數(shù)據(jù)可知,隨著浮選機(jī)轉(zhuǎn)速的提升,尾礦產(chǎn)率逐漸升高,精礦產(chǎn)率逐漸降低;浮選機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí),尾礦中硫含量相對(duì)較高,礦漿分散性能不佳,導(dǎo)致精礦硫含量偏高,隨著轉(zhuǎn)速的增加,礦漿分散度逐漸提升,浮選脫硫效果增強(qiáng),繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速,使得礦漿浮選機(jī)中翻騰厲害,降低了浮選性能,因此選擇浮選機(jī)轉(zhuǎn)速為2450 rpm。

表5 攪拌強(qiáng)度對(duì)浮選脫硫指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果

2.4 浮選流程試驗(yàn)研究

采用一次粗選一次精選兩次掃選流程進(jìn)行浮選脫硫試驗(yàn)研究,考查浮選脫硫效果,試驗(yàn)流程見圖5,試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖5 浮選流程對(duì)浮選脫硫指標(biāo)影響試驗(yàn)流程圖

表6 浮選流程對(duì)浮選脫硫指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果

由表6數(shù)據(jù)可知,通過一次粗選一次精選兩次掃選試驗(yàn)流程,可以得到產(chǎn)率為75.32%,硫含量為0.22%的精礦產(chǎn)品;尾礦產(chǎn)率為6.11%,硫含量為35.42%,尾礦硫含量未能到達(dá)現(xiàn)在市場(chǎng)銷售硫含量≥38%的試驗(yàn)指標(biāo),為了簡(jiǎn)化流程,試驗(yàn)擬采用一次粗選一次精選一次掃選流程進(jìn)行閉路試驗(yàn)研究。

2.5 閉路試驗(yàn)研究

在磨礦細(xì)度為86.68%,攪拌速度為2450 rpm,礦漿pH為8.0,浮選脫硫活化劑為硫化鈉,用量100 g/t,捕收劑用量480 g/t,起泡劑用量90 g/t的條件下,采用一次粗選一次精選一次掃選試驗(yàn)流程進(jìn)行閉路浮選脫硫試驗(yàn)研究,試驗(yàn)流程圖見圖6,試驗(yàn)結(jié)果見表7。

圖6 浮選脫硫閉路試驗(yàn)流程圖

表7 浮選脫硫閉路試驗(yàn)結(jié)果

由表7結(jié)果可知,原礦硫含量為2.69%的高硫鋁土礦通過一次粗選一次精選一次掃選試驗(yàn)流程,可以得到產(chǎn)率為86.55%,硫含量為0.25%的精礦產(chǎn)品,尾礦產(chǎn)率為13.45%,硫含量為18.36%。

3 結(jié) 論

(1)西南某地高硫鋁土礦含鋁礦物為一水硬鋁石、伊利石,含鈦礦物為銳鈦礦、金紅石,含硫礦物為黃鐵礦和石膏,其中氧化鋁含量為63.11%,二氧化硅含量為10.97%,鋁硅比為5.75,硫含量為2.68%。

(2)對(duì)硫含量為2.69%的高硫鋁土礦,采用一次粗選一次精選一次掃選試驗(yàn)流程,可以得到產(chǎn)率為86.55%,硫含量為0.25%的精礦產(chǎn)品,尾礦產(chǎn)率為13.45%,硫含量為18.36%。

(3)高硫鋁土礦通過浮選脫硫,有效降低了礦石中的雜質(zhì)黃鐵礦,將礦石中硫含量降低至適合于拜耳法生產(chǎn)氧化鋁,提高了氧化鋁生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)為該類型高硫鋁土礦的經(jīng)濟(jì)高效利用提供了較好的技術(shù)支撐。