河南某高硫鋁土礦浮選試驗研究

姚 杰，張建強，劉中原，張站云

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

隨著社會的發(fā)展，鋁土礦消耗日益增加，高硫鋁土礦的開發(fā)迫在眉睫。在我國高硫鋁土礦中，硫大部分是以黃鐵礦形態(tài)存在，而且多數(shù)呈膠質(zhì)態(tài)-膠黃鐵礦和膠黃鐵礦-黃鐵礦的過渡態(tài)；另有部分以石膏等硫酸鹽礦物、磁黃鐵礦、隕硫鐵（FeS）、銅和鋅的硫化礦物等形式存在[1]。鋁土礦中的硫在溶出過程中會以SO32-、SO42-、S2-、S2O32-等形態(tài)存在，在溶出體中主要是S2-、S2O32-，在蒸發(fā)液中主要是SO42-。這些離子的存在會在溶出過程中造成鋁酸鈉溶液的鐵污染，硫化鈉與鐵反應(yīng)生成可溶性的硫代鐵絡(luò)合物，破壞鋼鐵表面的鈍化膜，使其轉(zhuǎn)變成活化狀態(tài)。這些形態(tài)的硫綜合作用，大大加速了鋼在鋁酸鈉溶液中的腐蝕過程[2]。一般情況下，鋁土礦中的硫礦物主要以黃鐵礦的形式存在，而鐵礦物除了黃鐵礦，還有部分鐵的氧化物，這也增加了選礦難度。

硫主要以黃鐵礦形式存在，且硫元素分布較集中，這有利于此種礦物用物理浮選方法分離脫硫[3]。反浮選脫硫方法是利用黃鐵礦與含鋁礦物表面潤濕性的差異，并通過浮選藥劑增加黃鐵礦的疏水性，實現(xiàn)黃鐵礦和含鋁礦物的分離，得到低硫鋁土礦精礦和高硫雜質(zhì)。浮選脫硫方法與焙燒脫硫、加入沉淀劑（氧化鋅或鋇鹽）脫硫方法相比，具有脫硫效率高、生產(chǎn)成本低、工藝簡單、環(huán)保等優(yōu)點。

1 試驗原料與方法

1.1 試驗原料

試驗原料取自河南某地，其主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，主要礦物組成見表2。

表1 礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果%

表2 礦樣主要礦物組成%

由表1、表2數(shù)據(jù)可知，礦樣Al2O3含量為58.36%，鋁土礦中主要含鋁礦物為一水硬鋁石，其余的鋁主要賦存在高嶺石、伊利石等鋁硅酸鹽礦物中，含硫礦物主要是黃鐵礦，黃鐵礦與一水硬鋁石嵌布不均勻，礦物成分多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。通過多元素分析可知，礦樣中全硫含量為1.54%，屬于高硫鋁土礦。

1.2 試驗方法

試驗采用反浮選脫硫工藝。試驗選用XFD-1.5型浮選機，浮選槽容積為1.5L，礦漿濃度為27%，礦漿預(yù)攪拌時間為4min，各藥劑加入后攪拌2min，經(jīng)充分攪拌和充氣，含硫礦物通過泡沫浮出。試驗采用碳酸鈉調(diào)整礦漿pH值，SNS作為調(diào)整劑，硫酸銅作為活化劑，ZBD作為捕收劑，ZYQ作為起泡劑。浮選結(jié)束后，將收集到的鋁土礦精礦和高硫雜質(zhì)分別過濾、烘干、稱重并分析，計算出鋁土礦精礦和高硫雜質(zhì)產(chǎn)率。

2 試驗研究結(jié)果與討論

2.1 磨礦細度試驗

為研究該高硫鋁土礦不同磨礦細度下的浮選效果，對礦樣進行了磨礦細度（-0.074mm含量）試驗，試驗采用1粗1精反浮選流程，礦漿pH值為9，SNS用量1500g/t，硫酸銅用量100g/t，ZBD用量600g/t，ZYQ用量240g/t，試驗結(jié)果見圖1。

圖1 磨礦細度對浮選指標(biāo)的影響

從圖1可以看出，鋁土礦精礦硫含量隨著磨礦細度的提高而降低，說明礦石在細磨的情況下黃鐵礦與鋁礦物解離更充分，有利于黃鐵礦的分選；當(dāng)磨礦細度為-0.074mm 80%～90%時，鋁土礦精礦硫含量為0.22%左右，說明在該磨礦細度范圍內(nèi)，黃鐵礦與鋁礦物解離較充分；繼續(xù)提高磨礦細度會增加生產(chǎn)成本，且會影響鋁礦物的回收。綜合鋁土礦精礦硫含量及產(chǎn)率情況，磨礦細度確定為-0.074mm 80%。

2.2 SNS用量試驗

為研究調(diào)整劑SNS對該高硫鋁土礦反浮選脫硫的效果，進行了SNS用量試驗。試驗采用1粗1精反浮選流程，磨礦細度為-0.074mm80%，礦漿pH值為9，硫酸銅用量100g/t，ZBD用量600g/t，ZYQ用量240g/t，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 SNS用量對浮選指標(biāo)的影響

從圖2可以看出，SNS有利于降低鋁土礦精礦中的硫含量，對浮選脫硫具有一定的促進作用，當(dāng)SNS用量超過1000g/t后，鋁土礦精礦硫含量的變化很?。讳X土礦精礦產(chǎn)率隨著SNS用量的增加而增加，當(dāng)SNS用量超過1000g/t后，鋁土礦精礦產(chǎn)率降低。SNS在浮選過程中，對鋁礦物具有一定的抑制作用，可以提高含硫礦物與ZBD的作用效果，提高含硫礦物的上浮率。綜合鋁土礦精礦硫含量及產(chǎn)率情況，SNS用量確定為1000g/t。

2.3 硫酸銅用量試驗研究

為研究硫酸銅對該高硫鋁土礦浮選效果的影響，進行硫酸銅用量試驗。試驗1粗1精反浮選流程，磨礦細度為-0.074mm80%，礦漿pH值為9，SNS用量1000g/t，ZBD用量600g/t，ZYQ用量240g/t，試驗結(jié)果見圖3。

圖3 硫酸銅用量對浮選指標(biāo)的影響

從圖3可以看出，硫酸銅有利于降低鋁土礦精礦的硫含量，對浮選脫硫具有一定的促進作用，當(dāng)硫酸銅用量超過100g/t后，鋁土礦精礦硫含量變化很小。綜合鋁土礦精礦硫含量及產(chǎn)率情況，硫酸銅用量確定為100g/t。

2.4 ZBD用量試驗研究

對該高硫鋁土礦進行ZBD用量試驗，以確定ZBD的合適用量。試驗流程見圖4，結(jié)果見表3。試驗?zāi)サV細度為-0.074mm80%。

表3 ZBD用量試驗結(jié)果

圖4 ZBD用量試驗流程

由表3可知，隨著ZBD用量的增加，反浮選泡沫硫含量逐漸下降，但均明顯高于鋁土礦精礦硫含量，表明每一次反浮選精選均能降低鋁土礦精礦硫含量；當(dāng)ZBD總用量為600g/t時，鋁土礦精礦硫含量0.30%。綜合考慮，確定ZBD用量為600g/t。

3 結(jié)論

（1）河南某高硫鋁土礦反浮選脫硫效果較好，能夠有效降低鋁土礦精礦硫含量，使鋁土礦精礦硫含量符合氧化鋁生產(chǎn)要求。

（2）磨礦細度為-0.074mm80%時，可以較好地實現(xiàn)礦石中的鋁礦物和含硫礦物的解離，但過細會造成細粒級團聚現(xiàn)象，影響礦粒與藥劑的充分接觸。

（3）試驗在pH=9，SNS用量1000g/t，硫酸銅用量100g/t，ZBD用量600g/t，ZYQ用量240g/t時，采用1粗4精反浮選流程處理，能夠有效脫除礦樣中的硫。