云南某中低品位鋁土礦脫硅試驗(yàn)研究

魏兆斌，張建強(qiáng)，張站云，杜五星

(1.中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司，河南 鄭州 450041；2.國(guó)家鋁冶煉工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450041)

鋁土礦是生產(chǎn)鋁金屬及其他含鋁材料的重要原料，隨著我國(guó)鋁工業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)鋁土礦的供應(yīng)日趨緊張[1]。2019年中國(guó)鋁土礦進(jìn)口量超過1億噸，鋁土礦對(duì)外依存度不斷提高。云南省具有一定鋁土礦資源儲(chǔ)量，不過隨著礦石的開采與利用，現(xiàn)存鋁土礦品位不斷降低，為解決我國(guó)鋁土礦供需矛盾，有必要開展鋁土礦脫硅提質(zhì)研究[2]。

脫硅方法主要有物理法、化學(xué)法[3]和生物法[4]，物理脫硅中浮選脫硅具有處理量大、成本低、脫硅效果好的特點(diǎn)。本文將云南某中低品位鋁土礦作為脫硅試驗(yàn)研究對(duì)象，為該地域鋁土礦的經(jīng)濟(jì)利用提供技術(shù)參考。

1 原礦性質(zhì)

對(duì)原礦礦樣進(jìn)行化學(xué)、礦物組成檢測(cè)分析，檢測(cè)結(jié)果見表1和表2。

表1 原礦主要化學(xué)組成及鋁硅比

表2 原礦礦物組成 %

由表1和表2可知，原礦Al2O3和SiO2的含量分別為43.01%、9.74%，鋁硅比為4.42，屬于中低品位鋁土礦。原礦中有價(jià)鋁礦物為一水硬鋁石，含硅脈石礦物為高嶺石、綠泥石及石英，含硅脈石礦物中高嶺石占比達(dá)到63%。高嶺石可浮性較差，因此處理該礦石宜采用正浮選脫硅流程[5]。

2 試驗(yàn)與討論

以下通過單因素試驗(yàn)，考察了磨礦細(xì)度、六偏磷酸鈉用量、捕收劑類型及用量等對(duì)浮選結(jié)果的影響，確定了原礦浮選脫硅的最佳工藝流程。

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度(-0.074 mm含量)表征著磨礦產(chǎn)品的礦物解離程度。磨礦細(xì)度太小，浮選指標(biāo)難以提高；磨礦細(xì)度太大，則會(huì)導(dǎo)致過磨，產(chǎn)生大量的次生礦泥，惡化浮選指標(biāo)。當(dāng)?shù)V石中礦物的嵌布粒度較粗時(shí)，較低的磨礦細(xì)度即可實(shí)現(xiàn)目的礦物與脈石礦物的單體解離；相反，當(dāng)嵌布粒度較細(xì)時(shí)，則需要較高的磨礦細(xì)度。為確定合適的磨礦細(xì)度，在浮選礦漿pH為9，六偏磷酸鈉用量為60 g/t，捕收劑用量為800 g/t的條件下進(jìn)行一次粗選，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖1可知，精礦Al2O3回收率與磨礦細(xì)度為正相關(guān)，精礦A/S、尾礦A/S與磨礦細(xì)度為負(fù)相關(guān)。當(dāng)磨礦細(xì)度大于97.04%時(shí)，尾礦A/S和精礦Al2O3回收率變化緩慢，精礦A/S下降幅度無(wú)明顯變化。考慮到磨礦細(xì)度與球磨機(jī)的能耗呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系[6]，磨礦細(xì)度97.04%較為合適。

2.2 六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)

在鋁土礦的浮選過程中，六偏磷酸鈉對(duì)含硅脈石礦物上浮有抑制作用。為確定六偏磷酸鈉的用量，在磨礦細(xì)度為97.04%，礦漿pH為9，捕收劑用量為800 g/t的條件下進(jìn)行一次粗選，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2可知，精礦Al2O3回收率與六偏磷酸鈉用量負(fù)相關(guān)，精礦A/S、尾礦A/S與其用量正相關(guān)。當(dāng)用量超過60 g/t時(shí),Al2O3回收率下降較快，尾礦A/S增加較快，這是因?yàn)榱姿徕c對(duì)一水硬鋁石的浮選也有抑制作用[7]。因此，浮選試驗(yàn)的六偏磷酸鈉用量確定為60 g/t。

圖2 六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

2.3 捕收劑類型試驗(yàn)

捕收劑是影響礦物可浮性的主要因素。為進(jìn)行有效的浮選，針對(duì)不同類型的礦石要采用不同的捕收劑使礦物表面疏水化。為找到適合的捕收劑，進(jìn)行不同類型的捕收劑條件試驗(yàn)，試驗(yàn)采用的捕收劑包括ZYY-B1、ZYY-B2、ZYY-B3、ZYY-B4。在磨礦細(xì)度為97.04%、礦漿pH為9、抑制劑用量為60 g/t、捕收劑用量為1200 g/t的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 捕收劑類型試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可知，ZYY-B2型捕收劑對(duì)該鋁土礦具有較好的捕收效果，在精礦A/S最大的同時(shí)尾礦A/S也最低，且精礦Al2O3回收率較高。因此，試驗(yàn)確定使用ZYY-B2捕收劑。

2.4 捕收劑用量試驗(yàn)

捕收劑用量不足，將導(dǎo)致目的礦物的回收率不高；用量過多，會(huì)降低捕收劑的選擇性，降低精礦品位，并且會(huì)造成捕收劑的浪費(fèi)。為確定捕收劑用量，在磨礦細(xì)度為97.04%，礦漿pH為9，六偏磷酸鈉用量為60 g/t的條件下進(jìn)行一次粗選，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可知，精礦Al2O3回收率與捕收劑用量正相關(guān)，精礦A/S、尾礦A/S與用量負(fù)相關(guān)。當(dāng)用量超過800 g/t時(shí)，精礦A/S下降較快，而回收率增加較慢。因此，確定浮選粗選脫硅捕收劑的用量為800 g/t。

2.5 浮選脫硅開路試驗(yàn)

在以上試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行浮選脫硅開路試驗(yàn)研究，試驗(yàn)流程為“一次粗選+兩次精選+一次掃選”開路流程。試驗(yàn)流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖5 浮選脫硅開路試驗(yàn)流程圖

試驗(yàn)結(jié)果表明，原礦經(jīng)“一次粗選+兩次精選+一次掃選”浮選脫硅開路試驗(yàn)，可得到產(chǎn)率為66.36%，A/S為7.39，Al2O3回收率78.26%的精礦和A/S為1.47的尾礦。

表3 浮選脫硅開路試驗(yàn)結(jié)果

2.6 浮選脫硅閉路試驗(yàn)

在較佳條件下進(jìn)行浮選脫硅閉路試驗(yàn)，閉路試驗(yàn)流程為“一次粗選+兩次精選+一次掃選”，中礦順序返回。試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖6 閉路試驗(yàn)流程

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：原礦經(jīng)“一次粗選+兩次精選+一次掃選”閉路試驗(yàn)可得到產(chǎn)率為70.11%，A/S為7.32，Al2O3回收率為80.29%的精礦和A/S為1.69的尾礦。

對(duì)原礦浮選脫硅閉路試驗(yàn)精礦、尾礦產(chǎn)品進(jìn)行礦物組成分析，分析結(jié)果見表5。

表5 閉路試驗(yàn)產(chǎn)品礦物組成分析結(jié)果 %

由表5可知，浮選脫硅可以實(shí)現(xiàn)一水硬鋁石在精礦中富集，脈石礦物高嶺石和石英在尾礦中富集，含鐵礦物在尾礦中富集，但對(duì)銳鈦礦、金紅石的分選效果差。較好地實(shí)現(xiàn)了有用礦物與脈石礦物的分離。

3 結(jié) 論

(1)原礦石Al2O3含量為43.01%、SiO2含量9.74%，A/S為4.42，屬于中低品位鋁土礦。原礦石中含鋁有用礦物為一水硬鋁石；含硅礦物為高嶺石、綠泥石和石英。

(2)在磨礦細(xì)度97.04%，六偏磷酸鈉用量60 g/t，捕收劑ZYY-B2用量為1100 g/t的條件下，原礦經(jīng)“一次粗選+兩次精選+一次掃選”浮選脫硅閉路試驗(yàn)，可得到產(chǎn)率為70.11%、Al2O3含量為49.26%、SiO2含量為6.73%、A/S為7.32的精礦和A/S為1.69的尾礦，精礦滿足拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的要求，為該類型鋁土礦資源的利用提供了技術(shù)參考。