貴州某鋁土礦浮選脫硫脫硅試驗(yàn)研究

劉安榮 彭 偉 劉洪波 王振杰

（貴州省冶金化工研究所，貴州 貴陽 550016）

鋁是世界上第二大常用金屬，用量僅次于鋼材，金屬鋁的應(yīng)用涉及材料加工、食品包裝、建筑用料等。金屬鋁是由鋁土礦經(jīng)一系列開采、冶煉工藝制備得到。貴州省是我國鋁土礦資源最為豐富的省份之一，其已探明的鋁土礦資源儲(chǔ)量超過6億t，居全國第三，而清鎮(zhèn)地區(qū)是貴州省鋁土礦儲(chǔ)量最高的地區(qū)，該地區(qū)鋁礦物主要以沉積型一水硬鋁石為主，雜質(zhì)中往往含有黃鐵礦和高嶺土等，屬典型的高硅高硫鋁土礦［1-3］。對低鋁硅比、高硫鋁土礦脫硅、脫硫最穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法是浮選法，但是通常都是硫、硅分脫或先脫硫后脫硅；硫、硅分脫雖然脫除效果好，但是往往只針對只含一種雜質(zhì)的鋁土礦，先脫硫后脫硅方法雖能同時(shí)脫除兩種雜質(zhì)，但是該工藝流程較長，增加生產(chǎn)成本。本文針對貴州某高硫高硅鋁土礦采用同時(shí)脫硫脫硅工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究，以期為此類鋁土礦的開發(fā)利用提供技術(shù)支撐［4-13］。

1 試驗(yàn)條件

1.1 礦石性質(zhì)

礦樣由貴州清鎮(zhèn)某鋁土礦提供，將礦樣先經(jīng)人工破碎再經(jīng)機(jī)械碎磨至試驗(yàn)要求粒度，作為試驗(yàn)用樣。取5 kg具有代表性的礦樣送檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行礦石主要礦物組成分析和主要化學(xué)成分分析。試樣化學(xué)成分和礦物組成分析結(jié)果分別如表1、表2所示。

由表1可見，礦樣中Al2O3含量為58.36%，S含量為1.85%，SiO2含量為11.37%，鋁硅比為5.13，其余雜質(zhì)組分含量較低。礦石的硫、硅含量較高，屬于典型的高硫高硅鋁土礦，且鋁硅比較低，欲想達(dá)到拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝標(biāo)椎（鋁硅比>7），必須進(jìn)行脫硫脫硅處理。

由表2可見：一水硬鋁石為礦石的主要有用礦物，其含量達(dá)到54.24%；而脈石礦物主要有綠泥石、高嶺石、石英、伊利石等，其中的含硫礦物以黃鐵礦為主。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備及藥劑

試驗(yàn)設(shè)備：MTB500電子天平；XMB?200×240濕式棒磨機(jī)；XFD型單槽浮選機(jī)；DL-5C盤式真空過濾機(jī)；DHG-101-2A數(shù)顯恒溫鼓風(fēng)干燥箱。

試驗(yàn)藥劑：pH調(diào)整劑為碳酸鈉（Na2CO3），分析純；活化劑為硫酸銅（CuSO4·5H2O），分析純；抑制劑為無機(jī)高分子聚合硅酸鹽；脫硅捕收劑為自制的胺類混合捕收劑（主要含十二胺和十八胺）；脫硫捕收劑為混合陰離子捕收劑PG-20，自制；起泡劑為2#油，工業(yè)級。

1.3 試驗(yàn)方法

礦石屬于典型的高硫高硅鋁土礦，針對此特征考慮采用先浮選脫硫后浮選脫硅的工藝處理，綜合考察各種浮選藥劑制度對脫硫、脫硅效果的影響，通過探索試驗(yàn)，最終擬采用的浮選試驗(yàn)流程如圖1所示。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：調(diào)整劑Na2CO3用量為3 000 g/t，活化劑CuSO4·5H2O用量為80 g/t，抑制劑無機(jī)高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，脫硫捕收劑PG-20用量為300 g/t，脫硅胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t。考察不同磨礦細(xì)度對脫硫脫硅效果的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出：隨著-0.074 mm粒級含量越來越高，鋁土礦粗精礦Al2O3回收率和鋁硅比均先上升后下降，S含量則先下降后上升；當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm粒級含量達(dá)到76.18%時(shí)，粗精礦Al2O3回收率和鋁硅比均達(dá)到最大值，S含量則達(dá)到最小值，繼續(xù)增大磨礦細(xì)度，反而使粗精礦的回收率和鋁硅比有所下降。因此，最終選擇磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級含量76.18%，此時(shí)Al2O3回收率為74.39%，鋁硅比為7.09。

2.2 調(diào)整劑試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級含量76.18%，CuSO4·5H2O用量為80 g/t，無機(jī)高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，PG-20用量為300 g/t，胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t?？疾觳煌{(diào)整劑Na2CO3用量對脫硫脫硅效果的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，隨著Na2CO3用量的不斷增加，鋁土礦粗精礦Al2O3回收率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，而S含量和鋁硅比則呈現(xiàn)先上升后下降趨勢?？紤]到Al2O3回收率和鋁硅比，最終確定Na2CO3添加量為3 000 g/t，此時(shí)Al2O3回收率為73.95%，鋁硅比為7.2。

2.3 活化劑試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：Na2CO3用量為3 000 g/t，磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級含量76.18%，無機(jī)高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，PG-20用量為300 g/t，胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t，考察不同活化劑用量對脫硫脫硅效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4可以看出，隨著CuSO4·5H2O用量的增加，粗精礦Al2O3回收率和S含量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，鋁硅比則呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢。綜合考慮粗精礦中Al2O3回收率、S含量和鋁硅比的指標(biāo)，確定CuSO4·5H2O 添加量為 80 g/t，此時(shí) Al2O3回收率為74.56%，鋁硅比為7.04。

2.4 抑制劑試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級含量76.18%，Na2CO3用量為3 000 g/t，CuSO4·5H2O用量為80 g/t，PG-20用量為300 g/t，胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t。考察不同抑制劑用量對脫硫、脫硅效果的影響，結(jié)果見圖5。

由圖5可以看出，隨著無機(jī)高分子聚合硅酸鹽用量的增加，粗精礦中Al2O3回收率和S含量均呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，但鋁硅比則呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢。因此，綜合考慮粗精礦浮選指標(biāo)，最終選擇無機(jī)高分子聚合硅酸鹽添加量為900 g/t，此時(shí)Al2O3回收率為74.48%，鋁硅比為7.11。

2.5 脫硫捕收劑用量試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級含量占76.18%，Na2CO3用量為3 000 g/t，CuSO4·5H2O用量為80 g/t，無機(jī)高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t?？疾觳煌琍G-20用量對浮選效果的影響，結(jié)果見圖6。

由圖6可以看出，隨著PG-20用量的增加，粗精礦Al2O3回收率和S含量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，鋁硅比則呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢。因此，綜合考慮粗精礦Al2O3回收率、S含量和鋁硅比的指標(biāo)，確定PG-20添加量為300 g/t，此時(shí)Al2O3回收率為74.55%，鋁硅比為7.02。

2.6 脫硅捕收劑用量試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級含量76.18%，Na2CO3用量為3 000 g/t，CuSO4·5H2O用量為80 g/t，無機(jī)高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，PG-20用量為300 g/t，2#油用量為80 g/t?？疾觳煌奉惢旌喜妒談┯昧繉γ摴栊Ч挠绊?，結(jié)果見圖7。

由圖7可以看出，隨著胺類混合捕收劑用量的增加，鋁土礦粗精礦Al2O3回收率和S含量均呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，鋁硅比則呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢。綜合考慮粗精礦指標(biāo)，確定胺類混合捕收劑用量為150 g/t，此時(shí)Al2O3回收率為74.44%，鋁硅比為7.08。

2.7 閉路試驗(yàn)

根據(jù)條件試驗(yàn)結(jié)果擬采用圖8所示1粗2精2掃流程，進(jìn)行閉路試驗(yàn)，所得試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可以看出，采用圖8所示的工藝流程和藥劑制度處理，所得鋁土礦精礦中Al2O3含量為64.68%、S含量為0.2%、SiO2含量為8.96%、鋁硅比為7.22、Al2O3回收率為84.92%，脫硫率達(dá)到91.67%，脫硅率達(dá)到39.60%，所得鋁土礦精礦符合冶煉氧化鋁的原料品質(zhì)要求。

3 結(jié)論

（1）貴州清鎮(zhèn)某鋁土礦石Al2O3含量為58.36%，S含量為1.85%，硅含量為11.37%，鋁硅比為5.13，屬典型的高硅高硫鋁土礦，礦石的含鋁礦物為一水硬鋁石，含量為54.24%；脈石礦物主要有高嶺石、綠泥石、伊利石、石英等，含硫礦物以黃鐵礦為主。

（2）礦樣在磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級含量76.18%條件下，以Na2CO3為調(diào)整劑，CuSO4·5H2O為活化劑，無機(jī)高分子聚合硅酸鹽為抑制劑，PG-20為脫硫捕收劑，胺類混合捕收劑為脫硅捕收劑，2#油為起泡劑。采用1粗2精2掃閉路流程處理，可得到Al2O3含量為 64.68%、S含量為 0.2%、SiO2含量為8.96%、鋁硅比為7.22、Al2O3回收率為84.92%的鋁土礦精礦，脫硫率達(dá)到91.67%，鋁硅比提高了2.09。該方法可為此類型鋁土礦的開發(fā)和利用提供理論支持和借鑒。