混合型鋁土礦浮選脫硅試驗研究

陳占華，陳湘清，李莎莎，馬俊偉

(中國鋁業(yè)鄭州研究院，河南鄭州 450041)

隨著鋁土工業(yè)的快速發(fā)展，優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源消耗殆盡，中、低品位鋁土礦的高效綜合利用已迫在眉睫，選礦拜耳法是中、低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的新工藝技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。隨著資源的貧化，選礦拜耳法將對國內(nèi)、國外氧化鋁技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生重大的影響［1，2］。通過多年的研究表明，浮選脫硅是提高我國中低品位一水硬鋁石型鋁土礦質(zhì)量的一種行之有效的方法［3，4］，目前，一水硬鋁石型鋁土礦正浮選脫硅工藝技術(shù)成熟，已經(jīng)形成了規(guī)?；a(chǎn)［5］。對三水鋁石型鋁土礦，一般采用洗礦方法進(jìn)行脫硅，該法是相對簡單的生產(chǎn)工藝;但對難洗的三水鋁石型礦石，有人采用重選［6］、選擇性磨礦－分級浮選［6，7］、正浮選脫硅［8，9］工藝進(jìn)行了研究，取得了相對良好的指標(biāo)。然而，對一水軟鋁石型及其它混合型鋁土礦的選礦脫硅研究報道較少。

本文以俄羅斯一水軟鋁石、三水鋁石、一水硬鋁石混合型鋁土礦為研究對象，開展詳細(xì)的工藝試驗研究，旨在通過正浮選法達(dá)到提高精礦品位的目的，為我國邁出國門擴(kuò)大可利用的鋁土礦資源提供了技術(shù)支撐。

1 礦石性質(zhì)

試驗礦樣取自俄羅斯某鋁土礦，采用X熒光光譜分析儀(XRF)進(jìn)行了主要化學(xué)元素分析和X射線衍射儀(XRD)進(jìn)行了礦物組成分析，化學(xué)元素分析結(jié)果列于表1，物相分析結(jié)果列于表2，X射線衍射圖如圖1所示。

表1 俄羅斯鋁土礦化學(xué)元素分析 %

圖1 俄羅斯鋁土礦X射線衍射圖

表2 俄羅斯鋁土礦物相組成分析 %

由表1可知，礦樣鋁硅比為4.23，屬于低品位鋁土礦。由圖1、表2可知，俄羅斯鋁土礦主要有用礦物為一水軟鋁石、三水鋁石和一水硬鋁石，三種鋁石含量分別為35.4%、5.0%、3.25%，是一種混合型鋁土礦，硅酸鹽礦物為高嶺石、綠泥石和伊利石，需要通過浮選脫除，并含有赤鐵礦、針鐵礦、生石膏、方解石等礦物。

2 試驗準(zhǔn)備

2.1 試驗藥劑

試驗所用碳酸鈉、六偏磷酸鈉、水玻璃、腐植酸鈉、捕收劑等均為工業(yè)品，其中捕收劑是中國鋁業(yè)鄭州研究院開發(fā)的BKS－1，為黃色透明溶液。

2.2 篩分試驗

篩分試驗用系列標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行濕篩，分別過濾、烘干、稱重、制樣、化驗。

2.3 浮選試驗

浮選試驗在XFD－1.5型單槽浮選機(jī)中進(jìn)行，試驗產(chǎn)品分別過濾、烘干、稱重、制樣并分析Al、Si以計算浮選指標(biāo)。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 原礦篩分試驗

一水硬鋁石型鋁土礦具有明顯的選擇性碎解特性［10］，因此對俄羅斯混合型鋁土礦破碎到3mm以下試驗礦樣進(jìn)行了篩分試驗，考察其碎解特性，篩分結(jié)果列于表3。

表3 俄羅斯鋁土礦原礦篩分分析結(jié)果

由表3可知，俄羅斯混合型鋁土礦破碎兩級分化嚴(yán)重，+0.42 mm粒級的產(chǎn)率為45.6%，－0.021 mm粒級的產(chǎn)率也達(dá)到了26.33%，即粗粒級和細(xì)粒級含量大，而中間粒級含量較少。由各個粒級的化學(xué)元素分析可知，各粒級A/S相差不大，所以該礦石不具有選擇性碎解特性。

因為原礦中－0.074 mm粒級含量達(dá)33.29%，而且－0.021 mm粒級含量達(dá)26.33%，而浮選工藝對于0.010 mm以下的粒級極為困難，由于微細(xì)粒級比表面積大，因此會大大加大捕收劑用量，惡化浮選指標(biāo)。而一水軟鋁石、三水鋁石的硬度為2.5～3.0［11］，容易泥化，為盡量降低泥化，防止過磨，磨礦前先經(jīng)過0.074 mm的篩子進(jìn)行預(yù)先篩分，粗粒進(jìn)入磨機(jī)，－0.074 mm粒級同磨后礦漿合并進(jìn)入浮選。

3.2 調(diào)整劑的選擇和用量試驗

通過磨礦試驗表明，當(dāng)綜合磨礦細(xì)度－0.074 mm含量達(dá)90%時，－0.021 mm的含量達(dá)65%以上，說明礦泥含量較高，在一定程度上會惡化浮選過程，使浮選效果降低，因此采用了加入分散劑強(qiáng)化礦漿分散，使礦泥處于良好的分散狀態(tài)，防止其非選擇性聚團(tuán)，減小礦泥對浮選的影響。

試驗研究系統(tǒng)考察了常規(guī)的調(diào)整劑碳酸鈉、六偏磷酸鈉、水玻璃、腐植酸鈉對浮選的影響，確定了以碳酸鈉和六偏磷酸鈉聯(lián)合處理能夠取得較好的浮選指標(biāo)。當(dāng)入選磨礦細(xì)度－74 μm為90%，碳酸鈉為4 000 g/t原礦(礦漿pH=9.5)，考察了六偏磷酸鈉的用量對浮選脫硅的影響，試驗流程如圖2所示，試驗結(jié)果列于表4。

圖2 六偏磷酸鈉用量試驗流程圖

表4 六偏磷酸鈉用量試驗結(jié)果

從表4試驗結(jié)果可以看出，隨著六偏磷酸用量的增加，浮選精礦A/S逐漸增大，但Al2O3回收率逐漸降低，但是當(dāng)藥劑用量從100 g/t增加到150 g/t時，浮選精礦鋁硅比升高不大，但精礦產(chǎn)率下降達(dá)2.34%，氧化鋁回收率下降達(dá)2.24%。根據(jù)研究表明［12］，隨著六偏磷酸鈉用量的增加，對高嶺石、伊利石、綠泥石等硅酸鹽脈石礦物的抑制作用增強(qiáng)，所以精礦鋁硅比增大，當(dāng)用量大于100 g/t時，六偏磷酸鈉對鋁礦物(一水軟鋁石、三水鋁石、一水硬鋁石)起到抑制作用，精礦回收率下降。因此，六偏磷酸鈉的用量在100 g/t較好，精礦鋁硅比6.41，精礦富集比為1.5，氧化鋁回收率為71.05%。

3.3 捕收劑的用量試驗

試驗所用捕收劑為中國鋁業(yè)鄭州研究院開發(fā)的BKS－1新型鋁土礦捕收劑，藥劑為黃色透明溶液，同傳統(tǒng)的捕收劑相比，具有低用量、低泡沫量、適合低溫使用的特點。

當(dāng)入選磨礦細(xì)度為 －74 μm 90%，碳酸鈉為4 000 g/t原礦(礦漿pH=9.5)，六偏磷酸鈉的用量為100 g/t時，考察了捕收劑用量對浮選脫硅的影響。試驗流程如圖2所示，試驗結(jié)果列于表5。

表5 捕收劑用量試驗結(jié)果

由表5試驗結(jié)果可以看出，精礦Al2O3回收率隨著捕收劑用量的增加而提高，當(dāng)藥劑用量從400 g/t增加到600 g/t時，氧化鋁回收率從47.42%提高到71.05%，提高幅度達(dá)23.63%;當(dāng)捕收劑用量提高到大于800 g/t時，精礦質(zhì)量下降，表明有大量的硅酸鹽礦物上浮，氧化鋁回收率變化趨于平緩，因此，確定捕收劑的用量為 800 g/t，此時精礦鋁硅比為6.14，氧化鋁回收率為73.64%。

3.4 流程結(jié)構(gòu)分析及閉路試驗

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁要求原礦鋁硅比大于7，而一次粗選的浮選精礦如果達(dá)標(biāo)，氧化鋁的回收率較低，因此粗選精礦需要精選一次，同時為了提高氧化鋁的回收率，對粗選尾礦掃選一次，結(jié)合表5的試驗結(jié)果和流程結(jié)構(gòu)分析，確定的實驗室閉路試驗流程如圖3所示，閉路試驗結(jié)果列于表6。

圖3 全流程閉路試驗流程圖

表6 閉路試驗結(jié)果

全流程閉路試驗結(jié)果表明，精礦鋁硅比為7.31，氧化鋁回收率為68.61%，浮選精礦是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的優(yōu)質(zhì)原料。對浮選精礦、尾礦進(jìn)行了物相分析，三水鋁石集中在浮選精礦中，一水軟鋁石和一水硬鋁石在浮選精礦中有一定的富集，尾礦中損失的鋁土礦物主要為一水軟鋁石，說明一水軟鋁石的可選性較差。

4 結(jié)論

1.俄羅斯某鋁土礦主要含鋁礦物為一水軟鋁石、三水鋁石和一水硬鋁石，含硅礦物為高嶺石、綠泥石和伊利石，并含有赤鐵礦、針鐵礦、生石膏、方解石等，是一種低品位混合型鋁土礦。

2.俄羅斯混合型鋁土礦破碎兩級分化嚴(yán)重，各粒級氧化鋁含量和鋁硅比相差不大，不具有選擇性碎解特性。

3.六偏磷酸鈉是混合型鋁土礦較好的調(diào)整劑，但用量過大會抑制鋁礦物，導(dǎo)致精礦氧化鋁回收率下降，適宜用量為100 g/t原礦。

4.BKS－1捕收劑具有較好的捕收性和選擇性，適宜的用量為800 g/t原礦，通過一次粗選一次掃選一次精選的閉路試驗流程，獲得精礦鋁硅比7.31，氧化鋁回收率68.61%的良好指標(biāo)。

5.下一步根據(jù)分子設(shè)計理論，合成開發(fā)一種對一水軟鋁石型鋁土礦具有針對性的捕收劑，進(jìn)一步優(yōu)化浮選指標(biāo)，以便對該種鋁土礦的開發(fā)利用提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

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