低品位三水铝石型铝土矿选矿试验研究

艾光华，刘俊星

（1．江西理工大学，江西 赣州341000；2．太原理工大学，山西 太原030024）

随着国内低温拜耳法生产氧化铝产能的迅速扩大，对进口三水铝土矿的需求也越来越大。据中国海关的数据统计，2009年全国进口铝矿石约1970万t，2010年上半年进口铝矿石约1400万t。与进口铝矿石数量不断增长不同的是，其质量出现很大程度的下降。主要表现在矿石有效铝硅比的降低，对低温拜耳法生产氧化铝的经济性造成了很大的负面影响。

由于优质铝土矿资源日益减少，目前对中低品位三水铝石型铝土矿的开发利用开展了大量的研究，并已取得一定的成功。对易洗的三水铝石型中低品位铝土矿，采用工艺简单的洗矿方法进行脱硅；而对于难洗的三水铝石型铝土矿的脱硅研究，主要以浮选的方法为主。杨小生、李艳军等以氧化石蜡皂和塔尔油作捕收剂，碳酸钠、水玻璃、六偏磷酸钠等作调整剂，磨矿细度75%－200目时，碳酸钠用量4 000g／t、水玻璃2kg／t、六偏磷酸钠250 g／t、捕收剂用量700 g／t、浮选矿浆浓度28．57%，精矿回收率达到63．49%，精矿铝硅比达到11．18［1］。陈志友、李旺兴等以斐济的三水铝石型铝土矿洗矿精矿为原料，ZYY作为捕收剂，碳酸钠和六偏磷酸钠作调整剂，在磨矿细度86%－200目时，p H值为9．5，六偏磷酸钠80g／t，捕收剂用量1200 g／t，精矿的铝硅比9．06，回收率76．79%［2］。本试验以山东铝业公司进口的某三水铝石型铝土矿为原料，通过采用分级浮选流程，考察磨矿细度、捕收剂和调整剂用量等多因素条件试验，以提高此矿石的有效铝硅比为目的，探索低铝硅比三水铝石型铝土矿的有效脱硅途径。

1 矿石性质

此三水铝石型铝土矿主要含铝矿物为三水铝石，含硅矿物主要为高岭石和石英，并含赤铁矿、铝针铁矿等。原矿矿物含量和化学组成见表1和表2。原矿破碎到－2mm后的粒度组成见表3。

表1 原矿矿物含量／%

表2 原矿化学组成／%

表3 原矿粒度组成

2 试验方法

通过对原矿的筛分分析可以发现，如果原矿没有经过磨矿而直接进行分级，其中铝硅矿物很难实现有效分离，各粒级产品含硅仍然较高；而对原矿进行一定程度的磨矿后发现，其中的铝硅矿物分布随粒度变化呈现出较好的规律性，尤其大于100目的粗颗粒含硅量得到了明显降低，但同时，小于100目的细颗粒其中铝硅矿物的含量随粒级变化不大。因此，可以认为，若不经过磨矿而仅仅利用分级洗矿，很难实现矿物的有效脱硅。较好方案应该是：原矿经过一定程度的磨矿后，先通过分级，得到一部分粗颗粒直接作为粗粒精矿，而剩下的细颗粒再进行浮选法脱硅，再得到细粒精矿，两精矿合并成最终精矿。

3 选矿试验

3.1 选择性磨矿试验研究

磨矿试验主要针对矿石中三水铝石和高岭石矿物结晶特性和物理性质的差异，在不同的磨矿条件下，使一部分易磨的高岭石矿物优先磨碎进入细粒级矿物中，从而达到富集矿物的作用。详细的磨矿试验结果，如表4所示。

通过选择性磨矿试验研究发现，＋100目粒级的产品中，三水铝石的含量随着磨矿的加强先增加然后再降低，而高岭石的相对含量却随磨矿时间的延长呈先降低而后增加的趋势；当磨矿细度为＋100含量为27．67%时，粗粒级产品质量最好，其中三水铝石含量为68．1%，高岭石含量为8．90%。

表4 选择性磨矿试验研究结果

3.2 细粒浮选条件试验

3．2．1 碳酸钠用量试验研究

在p H调整剂筛选试验研究中，选择了Na2CO3和NaOH进行对比。研究结果表明，采用Na2CO3作p H调整剂，浮选效果明显优于使用NaOH时，这主要由于Na2CO3除可调整矿浆酸碱度外，还能起到分散矿浆、不同程度的抑制硅酸盐矿物的作用。因此，试验研究最后确定采用Na2CO3作为浮选p H调整剂。碳酸钠在铝土矿浮选中起重要的作用，它可调节铝土矿浮选的适宜p H条件，对含铝硅酸盐矿物起分散作用，减少矿浆中钙、镁离子对铝土矿浮选的影响。条件试验流程如图1所示。Na2CO3用量确定试验研究结果见表5。

研究结果表明：碱性条件下，随着Na2CO3用量的变化，浮选精矿的质量变化不明显，浮选精矿三氧化铝的品位在53%左右；但是，精矿中三氧化铝的回收率却随着捕收剂用量的增加呈下降趋势。综合考虑，最后确定Na2CO3用量为6000g／t。

图1 条件试验流程

3．2．2 抑制剂种类的筛选及用量试验研究

浮选实践表明，抑制剂用量对浮选过程有着重要的影响作用。首先，如果用量不够，脉石矿物抑制效果差，实现矿物有效分离难；其二，若抑制剂用量太多，既会造成不必的药剂浪费，也会使目的矿物受到一定程度地抑制，从而影响浮选效果。试验流程见图1，进行了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同抑制剂的对比试验研究。研究结果表明，使用抑制剂Ⅰ进行浮选分离，无论是对精矿质量，还是对产率都能获得较好选别指标。原矿经一次粗选，可获得Al2O3品位为55．98%、SiO2品位为7．19%、Al2O3作业回收率为69．26%的粗精矿。同时，进行了抑制剂Ⅰ用量试验，条件试验流程见图1。抑制剂Ⅰ用量试验研究结果见表6。

表5 Na2 CO3用量试验条件及结果

表6 抑制剂Ⅰ用量试验结果

由表6可知，随着抑制剂用量的增加，浮选粗精矿质量不断的提高，但浮选粗精矿产率却先增加而后减少。当抑制剂用量达1080g／t时，此时原矿筛去＋100颗粒，经一次粗选后，浮选粗精矿中三氧化铝含量高达56．10%，但此时浮选精矿的产率却只有16．09%，浮选尾矿产率为52．80%，说明在抑制高岭石的同时，三水铝石也被抑制了。考虑到粗选既要确保较高的回收率，同时也要求粗精矿具有一定的品位，以便给后续精选作业奠定良好的基础。因此，综合考虑，最后确定抑制剂最佳用量为600 g／t原矿。3．2．3 捕收剂用量试验研究

进行了捕收剂种类筛选试验研究，在试验过程中，固定p H调整剂Na2CO3用量6000g／t，抑制剂Ⅰ用量600g／t，磨矿细度约65%。捕收剂用量和试验结果如表7所示。条件试验流程见图1。

研究结果表明，最初随着捕收剂用量的增加，浮选精矿中Al2O3的品位略有下降，Al2O3回收率却有较大的增加；但当捕收剂用量达200g／t时，浮选精矿中Al2O3回收率和Al2O3品位变化趋向于平缓；但当捕收剂用量继续增大超过300g／t时，大量硅矿物开始上浮，导致浮选精矿质量明显下降，其中浮选精矿Al2O3品位只有49．56%、而SiO2含量却高达9．81%。因此，最后确定粗选最佳捕收剂用量为200g／t，此时浮选精矿产率36．19%、Al2O3品 位 55．14%、SiO2含 量为7．74%。

3．2．4 综合开路试验研究

我国经济社会不断发展，养老服务体系不断完善、居民生活水平不断提高，但我国各区域之间经济发展仍不平衡，产业结构之间仍存在很大差异。本文对我国区域产业结构分布及特征进行深入实证分析研究，得出如下结论。

在前面一系列条件试验的基础上，确定了各选别阶段最佳工艺参数，进行综合开路试验研究，综合开路的试验流程见图2。试验研究结果见表8。

综合开路试验研究结果表明：原矿磨至－100目占64．17%时，＋100目作为精矿1，而－100目产品再进入浮选，通过一粗一扫一精的原则流程，可获得Al2O3含量57．93%、含二氧化硅6．60%、产率为31．54%的浮选精矿，总精矿产率为67．37%，此时浮选尾矿中的二氧化硅含量已达40．17%，浮选脱硅效果良好。综合开路试验研究结果见表8。

3.3 闭路试验

在确定原则工艺流程和各种条件试验的基础上，并增加一次精选，进行了实验室全流程闭路试验，闭路试验流程如图3所示，各产品矿物组成分析见表9，闭路试验研究结果见表10。

表7 捕收剂用量试验条件及结果

表8 综合开路试验研究结果

图2 综合开路试验流程

图3 闭路试验流程

表9 闭路试验各产品矿物组成分析

O

尾矿 25．82 32．78 17．06 30．9 16．2 8．8 11．3 49．80 9．60

6．38 2．08

表10 闭路试验研究结果

闭路试验结果表明：精矿1中三水铝石的品位为65．90%、高岭石含量6．70%、有效铝的回收率为40．11%；精矿2中三水铝石的品位为70．90%、高岭石含量12．40%、有效铝的回收率为52．29%；最终精矿中三水铝石的品位为68．64%、高岭石含量9．82%、有效铝的回收率为92．40%、有效铝中＋100目含量为45．21%。总精矿的铝硅比达5．41，有效铝硅比为11．07，三水铝石的回收率为92．41%，闭路试验结果指标良好。

4 结语

（1）某地进口的三水铝石型铝土矿主要含铝矿物为三水铝石，少量的为一水软铝石；含硅矿物主要为高岭石和石英，并含赤铁矿、铝针铁矿等。

（2）针对矿石中三水铝石和高岭石矿物结晶特性和物理性质的差异，在不同的磨矿条件下，可以使一部分易磨的高岭石矿物优先磨碎进入细粒级矿物中，从而达到含铝矿物在粗粒级富集的目的。

（3）依据矿石性质特点，采用分级浮选流程，获得了总精矿的铝硅比达5．41，有效铝硅比为11．07，三水铝石的回收率为92．41%的良好试验效果。

［1］ 杨小生．浮选方法提高三水铝石铝硅比的研究 ［J］．金属矿山，2006，31 （5）：14－17．

［2］ 陈志友．三水铝石型铝土矿的浮选脱硅试验研究 ［J］．轻金属，2008 （7）：7－10．