重慶某鋁土礦反浮選脫硫脫硅工藝技術(shù)研究①

周杰強(qiáng)， 嚴(yán) 崢， 梅光軍， 劉 彩

（1.礦物加工資源與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070； 2.平頂山市華興浮選工程技術(shù)服務(wù)有限公司，河南 平頂山 467000）

我國(guó)鋁工業(yè)飛速發(fā)展，鋁土礦需求量大大提高［1］，加快對(duì)低品位鋁土礦的綜合利用是當(dāng)務(wù)之急。低品位高硫高硅鋁土礦浮選脫硫脫硅一般采用分步脫硫和脫硅技術(shù)［2-4］，先脫硫后脫硅雖能同時(shí)脫除兩種雜質(zhì)，但工藝流程較長(zhǎng)、生產(chǎn)成本較高［5］。 本文針對(duì)重慶某低品位高硫鋁土礦開展了反浮選同步脫硫脫硅工藝技術(shù)研究，取得了良好的技術(shù)指標(biāo)，可為后續(xù)鋁土礦反浮選脫硫脫硅技術(shù)產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣來(lái)自重慶。 巖礦鑒定用的塊礦從原礦樣中挑選出來(lái)，其余礦樣經(jīng)粗碎、中碎、細(xì)碎、混勻工藝處理得到。 對(duì)均化后的試驗(yàn)原礦樣進(jìn)行了化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)礦樣化學(xué)組成分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

從表1 可知，該礦石原礦氧化鋁含量58.58%，二氧化硅含量13.03%，鋁硅比4.50，硫含量達(dá)到0.96%，屬于典型的低品位高硫高硅鋁土礦。

試樣礦物組成分析結(jié)果見表2。 由表2 可以看出，鋁土礦中硅酸鹽脈石礦物以綠泥石、高嶺石、伊利石為主，含硫礦物則以黃鐵礦形式存在。

表2 試樣礦物組成分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

2 試驗(yàn)藥劑、設(shè)備及試驗(yàn)方法

試驗(yàn)藥劑：pH 調(diào)整劑為鹽酸及碳酸鈉（分析純）；活化劑為五水硫酸銅（分析純）；脫硅捕收劑為季銨鹽，脫硫捕收劑為純度90%的丁基黃藥；抑制劑為硅酸鈉（分析純）；起泡劑為純度90%的松醇油；試驗(yàn)用水為常規(guī)自來(lái)水。

試驗(yàn)儀器及設(shè)備：真空過(guò)濾機(jī)（武漢洛克粉磨設(shè)備制造有限公司）；電子天平（上海浦春計(jì)量有限公司）；DHG?9035A 鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；XFGⅡ5?35G 變頻掛槽浮選機(jī)（武漢探礦機(jī)械廠）。

該礦石屬于典型的高硫高硅鋁土礦，針對(duì)此特征，擬采用同步脫硫脫硅的浮選流程。 通過(guò)前期探索試驗(yàn)，確定的粗選試驗(yàn)流程如圖1 所示。 每次稱取150 g礦樣，使用錐型球磨機(jī)磨至適宜細(xì)度后，轉(zhuǎn)移至槽容積0.5 L 的XFG 型掛槽式浮選機(jī)（轉(zhuǎn)速1 800 r／min）中進(jìn)行浮選試驗(yàn)，浮選溫度30 ℃。 添加各種藥劑后均攪拌2 min，在浮選過(guò)程中使用固定刮板轉(zhuǎn)速的機(jī)械刮泡。刮泡結(jié)束后，泡沫產(chǎn)品硫硅尾礦和槽內(nèi)產(chǎn)品鋁精礦分別過(guò)濾、烘干、稱重和化驗(yàn)。

圖1 浮選原則流程

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

浮選礦漿pH 值8.0、活化劑五水硫酸銅用量125 g／t、抑制劑水玻璃用量800 g／t、脫硫捕收劑+脫硅捕收劑總用量320 g／t、起泡劑2＃油用量100 g／t 條件下，考察了磨礦細(xì)度對(duì)反浮選脫硫脫硅指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)鋁精礦指標(biāo)的影響

圖2 結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度增加，鋁精礦回收率迅速增加，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.075 mm 粒級(jí)占77.46%時(shí)，氧化鋁回收率增幅開始減小，氧化鋁品位達(dá)到最大值62.10%，硫品位最低，為0.11%；磨礦細(xì)度繼續(xù)提高，氧化鋁品位呈下降趨勢(shì)，硫品位逐漸增大。 故確定該礦石反浮選同步脫硫脫硅的適宜磨礦細(xì)度為-0.075 mm粒級(jí)占77.46%。

3.2 浮選pH 值試驗(yàn)

磨礦細(xì)度-0.075 mm 粒級(jí)占77.46%，其他條件不變，探究了浮選pH 值對(duì)反浮選同步脫硫脫硅鋁精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 浮選pH 值對(duì)鋁精礦指標(biāo)的影響

圖3 結(jié)果表明，隨著浮選pH 值增加，氧化鋁品位呈降低趨勢(shì)，氧化鋁回收率則逐漸提高，硫品位呈先增加后降低而后緩慢降低的趨勢(shì)。 考慮到酸性條件下浮選設(shè)備易被腐蝕且氧化鋁回收率太低，確定浮選礦漿pH 值為8.0。

3.3 組合捕收劑比例試驗(yàn)

大量浮選實(shí)踐證明，組合捕收劑具有比單一捕收劑更好的效果，捕收劑組合后可使溶液物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯變化［6］。 使用季銨鹽和丁基黃藥作組合捕收劑進(jìn)行反浮選同步脫硫脫硅，捕收劑總用量325 g／t，浮選pH 值8.0，其他條件不變，考察了組合捕收劑質(zhì)量比對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 脫硫捕收劑與脫硅捕收劑質(zhì)量比對(duì)鋁精礦指標(biāo)的影響

圖4 結(jié)果表明，隨著丁基黃藥用量增加，氧化鋁回收率逐漸降低，鋁精礦氧化鋁品位先升高后降低，而硫品位則先降低后增高。 當(dāng)脫硫捕收劑與脫硅捕收劑質(zhì)量比為1.6 時(shí)，氧化鋁品位最高，為62.51%，鋁精礦中硫含量降到最低，為0.11%，確定脫硫捕收劑與脫硅捕收劑質(zhì)量比為1.6。

3.4 組合捕收劑用量試驗(yàn)

脫硫捕收劑與脫硅捕收劑質(zhì)量比為1.6，按圖5 所示流程進(jìn)行了組合捕收劑用量試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

圖5 捕收劑用量試驗(yàn)流程

由表3 可知，隨著組合捕收劑用量增加，鋁精礦回收率和硫含量均下降，降幅越來(lái)越小，鋁硅比則持續(xù)增大。 綜合考慮反浮選鋁精礦指標(biāo)，確定捕收劑藥劑總量325 g／t。

表3 組合捕收劑用量對(duì)反浮選鋁精礦指標(biāo)的影響

3.5 全流程試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一粗兩掃全流程反浮選脫硫脫硅閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖6，結(jié)果見表4。表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果

圖6 閉路試驗(yàn)流程

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率／%品位／%Al2O3 SiO2 S A／S比Al2O3 回收率／%精礦 79.67 62.18 11.61 0.11 5.36 85.10尾礦 20.33 42.65 19.32 4.32 2.21 14.90原礦 100.00 58.21 13.18 0.96 4.42 100.00

由表4 可知，采用一粗兩掃閉路浮選流程處理該礦，可以得到鋁硅比5.36、氧化鋁含量62.18%、硫含量0.11%、氧化鋁回收率高達(dá)85.10%的鋁精礦。 精礦A／S比較原礦提高了0.94，脫硫率達(dá)到92.13%，硫含量遠(yuǎn)低于后續(xù)生產(chǎn)氧化鋁含硫量標(biāo)準(zhǔn)0.5%［7］。 使用組合捕收劑浮選，相比于分步脫硫脫硅，簡(jiǎn)化了流程，使生產(chǎn)成本得以降低。

4 結(jié) 論

1） 對(duì)氧化鋁含量58.21%、硫含量0.96%的低品位高硫高硅鋁土礦，在磨礦細(xì)度-0.075 mm 粒級(jí)占77.46%、浮選pH 值8.0、活化劑五水硫酸銅用量125 g／t、抑制劑水玻璃用量800 g／t、組合脫硫捕收劑用量325 g／t、起泡劑2＃油用量120 g／t 條件下，通過(guò)一粗兩掃閉路反浮選，可以得到氧化鋁品位62.18%、A／S 比5.36、硫含量0.10%、氧化鋁回收率85.10%的鋁精礦。

2） 試驗(yàn)結(jié)果證明，使用組合捕收劑的反浮選技術(shù)路線可行，且流程更為簡(jiǎn)單，可為該礦石的后續(xù)工業(yè)開發(fā)利用提供了技術(shù)支撐。