廣西某堆積型鋁土礦干法選礦工業(yè)試驗研究

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司，廣西 百色 533700）

廣西堆積型鋁土礦選礦目前普遍采用水洗物理選礦工藝。該工藝方法在堆積型鋁土礦選礦領(lǐng)域已應(yīng)用30年以上，生產(chǎn)技術(shù)成熟，但缺點也明顯：設(shè)計的工藝設(shè)備趨向大型化，附屬設(shè)備及設(shè)施較多，建設(shè)場地面積大，基建投資大，檢修及維護(hù)費用高；成品礦含泥含水高，常為16%～18%，增加冶煉成本；尾礦泥漿在排泥庫內(nèi)自然沉降慢，即使已經(jīng)堆存10～20年的排泥庫，其庫底泥層的固含率也僅為50%左右，為流塑狀，造成泥土流失的同時還存在極大安全隱患。因此，降低鋁土礦選冶成本及處置尾礦泥漿顯得尤為迫切和重要。

目前，烘干工藝在相關(guān)領(lǐng)域已有成熟應(yīng)用先例，廣西某鋼鐵廠對紅土鎳礦采用旋風(fēng)烘干工藝進(jìn)行礦泥脫水已有多年，且效果良好。但鋁土礦干法選礦技術(shù)尚處于零星研究狀態(tài)，未見有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的報道。本次試驗針對廣西堆積型鋁土礦的特點設(shè)計烘干和礦泥分離工藝，尋求通過烘干及分離研究，為實現(xiàn)鋁土礦干法選礦及尾礦處置提供技術(shù)支撐。

1 試驗原材料及裝置

1.1 礦石特征

廣西某堆積型鋁土礦[1]由鋁土礦塊和粘土膠結(jié)物構(gòu)成，鋁土礦塊占30%～40%，粘土占60%～70%。粘土多為紅色、褐黃色，具有一定的粘性和可塑性。粘土膠結(jié)物中除夾有小于0.1cm的一水硬鋁石外，還含有三水鋁石、一水軟鋁石、鮞綠泥石、高嶺石、針鐵礦等。礦塊大小懸殊，個別大者達(dá)100cm～200cm，一般1cm～15cm，＞5cm含量占39.51%，0.1cm～5cm占60.49%。

1.2 礦石主要成分組成

經(jīng)水洗工藝處理后所得成品礦礦石成分分析如表1所示。

礦石中S、CaO、MgO和P2O5的平均含量分別為0.037%、0.63%、0.18%和0.1%，參照《鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0202-2002），均低于工業(yè)指標(biāo)的要求。

1.3 含泥含水分析

根據(jù)《鋁土礦含水、含泥檢測規(guī)程》，檢測原礦含水率為17.22%，含泥率46.41%，水洗法成品礦含水率8.15%，含泥率8.56%。樣品來自廣西華銀鋁業(yè)有限公司采場及成品礦堆場。

1.4 干選系統(tǒng)試驗裝置

（1）烘干設(shè)備：Ф2200×20000；進(jìn)氣溫度：≤800℃；功率：30kW；重量：56t。

（2）除塵設(shè)備：型號：布袋除塵；風(fēng)量：120000m3/h；入口氣體含塵濃度：＜1000 g/m3；底部配置螺旋輸送機(jī)。

表1 礦石的主要化學(xué)組分含量

1.5 燃料

本試驗所用燃料為：無煙煤粉，依據(jù)GB/T212-2008，GB/T 213-2008，GB/T 214-2007，檢測煤粉各項指標(biāo)如表2所示。

表2 煤樣檢測數(shù)據(jù)表

表3 干選成品礦成分結(jié)果

2 工業(yè)試驗工藝設(shè)計

鋁土礦原礦通過干法選礦工藝[2]。原礦通過格篩將≤100mm部分礦石輸送至烘干設(shè)備，≥100mm部分礦石因含泥少可單獨篩出，在此不作為試驗礦石。燃料經(jīng)燃燒機(jī)充分燃燒后提供熱量到烘干系統(tǒng)，礦石物料在爐頭溫度750℃～800℃供熱條件下進(jìn)行烘干，烘干后的礦石經(jīng)過礦泥分離器分離后進(jìn)入細(xì)碎循環(huán)系統(tǒng)，烘干及篩分后所得1mm～15mm礦石即為成品礦石，篩分及除塵器所得＜1mm部分為尾礦。

3 結(jié)果與討論

3.1 原礦處理能力及成品礦含泥含水率分析

礦石物料在烘干筒內(nèi)要達(dá)到快速烘干的目的，需使物料與氣流接觸面積增大，以提高干燥速率并促進(jìn)物料前進(jìn)[3]。由此，烘干時的理想狀態(tài)應(yīng)為：礦石隨著滾筒翻滾應(yīng)力作用下達(dá)到滾筒內(nèi)最高點后拋落，并形成礦石“幕簾”狀，熱流平穩(wěn)通過幕簾截面，使得礦石能均勻快速的受熱烘干。為摸索該系統(tǒng)處理能力，在保證烘干效果情況下，將燃燒機(jī)開到極限值，工藝平均處理能力可達(dá)到121t/h，成品礦平均含水率2.94%、含泥率4.65%，兩項指標(biāo)均小于鋁土礦水洗法行業(yè)要求。

3.2 燃料消耗

根據(jù)試驗結(jié)果，燃料平均單耗為67.61Kg/t成品礦，同時鋁土礦原礦含礦率越高，燃料消耗將逐漸變低，有利于降低烘干工藝成本。

3.3 風(fēng)量試驗

系統(tǒng)的風(fēng)量不能過高或者過低，過高時會帶走熱量外排，造成熱量損失，過低時會造成已飽和的熱蒸氣沒有及時排出，對礦石烘干不利。在原礦小時處理量121噸的試驗條件下，合適的助燃系統(tǒng)排風(fēng)量為10000m3/h及烘干機(jī)排風(fēng)量為100000m3/h。

3.4 干選鋁土礦成品礦成分分析

經(jīng)干選工藝分選后所得鋁土礦成品礦成分如表3所示：

從表3看出，成品礦A/S稍微上升，主要是礦石SiO2含量有所下降，說明礦石干選后有利于礦泥的篩分，同時S含量有所上升，但小于氧化鋁生產(chǎn)工藝要求的＜0.30%。

3.5 礦石綜合回收率分析

對干法選礦試驗中尾泥礦樣取樣后用1mm篩進(jìn)行濕篩法分析，根據(jù)堆積型鋁土礦行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，將＜1mm的鋁土礦樣品定為鋁土礦尾礦，分析結(jié)果如下表4所示。

表4 干法選礦尾礦含礦率統(tǒng)計表

從表4看出，干法選礦尾泥品中≥1mm含量為3.01%。由此可推算，1000g尾泥中含≥1mm的礦量為30.1g，可折算干法選礦回收率約為96%。

堆積型鋁土礦生產(chǎn)中，礦石回采時損失率約為5%，則干法選礦礦石綜合回收率為91%，與水洗法礦石綜合回收率相當(dāng)。

3.6 干選尾礦成分分析

干選后所得尾泥成分分析如表5所示。

參照土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995），所取尾礦樣均達(dá)到了三類土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。處理后的土壤與正常土壤各成分的差別不大，可回收利用于采空區(qū)復(fù)墾回填。

3.7 干選礦石對溶出效果的影響分析

對比表1和表3，可以看出，干選后礦石Al2O3稍微上升，SiO2稍微下降，導(dǎo)致A/S有所上升，含硫量稍微上升，有機(jī)質(zhì)稍微下降，但各指標(biāo)都在拜耳法工藝要求控制的范圍內(nèi)。以此礦石和水洗礦石進(jìn)行高壓溶出對比試驗。

（1）試驗條件：礦石粒度-63um=72-75%,溶出溫度為266℃，保溫50min,自然降溫30min,C/S=1.3。

（2）試驗用石灰：取自廣西華銀鋁業(yè)有限公司生產(chǎn)現(xiàn)場，經(jīng)研磨粉化后分析，石灰中的有效CaO為81.34%，總CaO含量為88.27%。

（3）試驗用循環(huán)母液及一洗液。

3.7.1 對比分析

水洗法礦樣溶出效果相關(guān)分析。

表5 干選尾泥成分?jǐn)?shù)據(jù)表

現(xiàn)場溶出赤泥經(jīng)過熱水洗滌、過濾、烘干并混勻取樣，分析結(jié)果如表8所示。

表7 溶出礦漿及稀釋礦漿化學(xué)成分分析數(shù)據(jù)表

表8 稀釋赤泥化學(xué)成分分析數(shù)據(jù)表

3.7.2 溶出效果分析

根據(jù)鋁土礦A/S及溶出赤泥A/S，分別計算氧化鋁的溶出率、礦耗、堿耗及循環(huán)效率[4]，結(jié)果如下表所示：

表9 溶出效果對比數(shù)據(jù)分析表

3.7.3 干法與水洗法礦樣溶出對比分析

干選成品礦有效降低了含水含泥率，減少了礦石貧化，鋁土礦中Al2O3含量得以提高，SiO2得以降低，提高了礦石A/S。在氧化鋁溶出過程中減少了原礦漿沖淡，提高了溶出率和循壞效率，降低了礦耗、堿耗。

從表9看出，在相同條件下進(jìn)行溶出時，干法礦樣與水洗法礦樣相比，實際溶出率高4.29%，礦耗低0.13t/t.AO，堿耗少了14.48Kg/t.AO，堿液的循環(huán)效率提高5Kg/m3。

4 結(jié)論

本次工業(yè)試驗研究了堆積型鋁土礦干法選礦效果，并對選出的礦石進(jìn)行溶出等檢測分析。由試驗可知，該干選工藝選出的礦石含泥含水率指標(biāo)均小于鋁土礦水洗法行業(yè)要求；礦石采選綜合回收率達(dá)到91%；干選礦石溶出效果較好；尾礦可用于采空區(qū)回填。

依據(jù)以上效果，本次工業(yè)試驗有效實現(xiàn)了堆積型鋁土礦干法選礦，為堆積型鋁土礦干法選礦處置工藝提供了可靠的技術(shù)支持，對鋁土礦冶煉、采空區(qū)充填及干法選礦技術(shù)的研究具有重要參考價值。