平果铝土矿氧化铝赤泥回收铁精矿的生产实践

彭雪清，黄光洪

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410011）

平果铝土矿氧化铝赤泥回收铁精矿的生产实践

彭雪清，黄光洪

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410011）

平果铝土矿氧化铝赤泥中回收铁精矿的设计与生产实践证明，采用一粗一精的磁选生产流程在提取铁精矿过程中各作业易实现自动控制，流程结构简单，操作维护方便，产品质量有保证。能够有效减少尾矿赤泥的排放，实现资源综合利用，为企业创造较好的经济效益。

氧化铝；赤泥；磁选；铁精矿

赤泥是氧化铝生产中排出的废渣，含有大量有价元素铁、镓、钪、钽、铌、钛等，如何从赤泥中提取有价元素，也愈来愈受到人们的重视。如果能回收利用其中的铁资源，对补充我国的铁矿石资源将有重要意义。因此，对其赤泥开展综合利用如果成功，既可实现废物资源化，形成新的产业点，取得较好的经济效益，同时减少赤泥对环境的污染。

平果铝土矿近年来随着氧化铝产量提高及矿石品位的逐步下降，赤泥产出量逐步上升。2012年与2009年相比，矿石中氧化铝含量从57.31%降低至55%，下降了2.31%，矿石品位从 14.08%降低至11.06%，下降了3.02%，每吨原矿生产一吨氧化铝的赤泥量从1.015 t上升到1.258 t。氧化铝产量从194.25万t提高到252万t，提高了30%，赤泥产量则从197.11万t提高到318.37万t，提高了61.5%。今后，随着矿产资源的逐渐枯竭，矿石品位将进一步下降，赤泥产量也将会大幅增加。

1 赤泥选铁原料性质研究

1.1 原料矿物组成及粒度分布

平果铝赤泥由三部分矿物组成：（1）氧化铁矿物：主要为赤铁矿，其次褐铁矿，少量钛铁矿；（2）氧化铝矿物：主要为三水铝石，其次一水硬铝石；（3）其它矿物：碳酸钙、石灰、水碱、钙钛矿、含水铝硅酸钙等。赤泥粒度为85%～90%的－74 μm、含铁品位在18%～35%。赤泥多元素分析及主要矿物组成分别见表1和表2。

表1 多元素分析结果 %

表2 赤泥中主要矿物相对含量 %

对赤泥原矿矿样以水析分级进行试样粒度分析。赤泥原矿各粒级含量和铁、钛分布见表3。

以上粒度筛析结果表明，赤泥中的矿物粒度较细，小于0.02 mm的微细粒级产率占65%以上，小于0.01 mm的产率占58%，小于0.005 mm的产率占50%以上。各粒级粗细产品的铁品位变化不大，但细粒级占有铁金属量较大，小于0.01 mm的产品铁金属量分布率约占54%。从各粒级矿物分布来看，赤铁矿粗细都有分布，但褐铁矿主要分布在偏粗一些的粒级。TiO2在粗粒级含量较低，在细粒级含量增多，特别－5 μm赤泥TiO2的含量最高。

表3 赤泥各粒级矿物组成

1.2 赤泥中铁的分布

根据矿物定量分析和提取单矿物做铁的含量测定，铁在赤泥中的平衡分配见表4、表5。

表4是基于以浮选法回收铁矿物，回收下限为0.005 mm，则赤泥中以可回收铁（含赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿）占总铁的52%，理论铁品位为61.14%。

表4 铁在赤泥中的平衡分配 %

表5 铁在赤泥中的平衡分配 %

目前的高梯度强磁选机几乎不能回收小于0.01 mm的磁性粒子。－0.01 mm为不可选细泥，铁在各矿物中的平衡分配见表 5，在此条件下，可回收铁占赤泥总铁42.81%左右，理论铁品位60.30%。而实际生产中，由于磁选分离的夹带现象和生产流程中铁的正常损失，将不可能达到上述指标。

1.3 影响铁矿物分选指标的主要因素分析

经过对平果铝土矿氧化铝赤泥的工艺矿物学研究，对影响赤泥中铁矿物分选指标的主要因素分析如下：

1.赤泥中大多数铁矿物粒度极细，－0.01 mm原矿中铁金属量占了54%，脉石中铁占了3.19%，由于目前的磁选技术几乎不能回收小于0.01 mm的弱磁性粒子，因此对该赤泥，至少有57.19%的铁将在磁选尾矿中丢失，铁的理论回收率只能达到42.81%。

2.赤泥中铁矿物有赤铁矿和褐铁矿，赤铁矿和褐铁矿均有电磁性（350～600 mT），褐铁矿的磁性略弱于赤铁矿。赤铁矿单矿物含铁量为64.54%，而褐铁矿单矿物含铁量为50.77%。在＋0.005 mm粒级赤泥中，赤铁矿与褐铁矿之比为3∶1，＋0.005 mm粒级的赤铁矿和褐铁矿完全回收的条件下，精矿铁品位最高能达61.14%；＋0.01 mm粒级赤泥中赤铁矿与褐铁矿之比为2∶1，由于褐铁矿比例增加，完全回收＋0.01 mm粒级的赤铁矿和褐铁矿的条件下，铁精矿的最高品位降至60.30%。但实际上由于磁选对脉石的夹杂，铁精矿品位难以达到60.30%。

3.由于碳酸钙、钙钛矿、含水铝硅酸钙等脉石常与赤铁矿、褐铁矿粘连，部分氧化铁－脉石也具有电磁性，易在磁选过程中进入铁精矿而影响铁精矿品位。

2 选矿试验研究

赤泥矿物是在赤泥洗涤沉降生产流程中截取，选出铁精矿后的赤泥再返回下一段赤泥洗涤沉降槽。根据铁在赤泥中的平衡分配表分析，若采用浮选的方法，回收率比磁选可提高约10%，但是为规避浮选铁精矿浮选药剂对整个氧化铝生产的影响，流程试验以磁选为优先考虑。

2.1 实验室试验

试验是依据赤泥性质来开展的。进行了磁介质、背景场强、冲次的条件比较试验，对冲程进行了考查，依据选定的粗选条件，开展了综合条件试验。

2.1.1 磁选粗选条件比较试验

2.1.1.1 磁介质种类比较试验磁介质种类比较试验结果见表6。

表6 磁介质种类比较试验结果

由试验结果可知网介质回收率最高，Φ1 mm和Φ2 mm棒介质粗精矿品位与回收率各有高低，考虑到将来生产维护方便，使用安全可靠，网介质会堵塞，回收率虽高也不宜采用，Φ2 mm棒比 Φ1 mm棒更耐用，故选用Φ2 mm棒为宜。

2.1.1.2 背景场强比较试验

磁选分选效果与背景场强的选择有关，为获得更好的分选指标，在选定Φ2 mm棒介质条件下，进行了背景场强的比较试验，结果见表7。

表7 背景场强比较试验结果

试验结果表明，粗精矿的品位随着背景场强的提高变化不明显，而回收率有较大的变化，兼顾分选指标，以背景场强1.08 T为宜。

2.1.1.3 冲次比较试验

在选定Φ2 mm棒介质，背景场强1.08 T的条件下，进行了冲次比较试验，结果见表8。

表8 冲次比较试验结果

从冲次比较试验结果可知，冲次 100～150次／min，两者粗精矿品位与回收率高低有差异，从不同着眼点考虑，冲次 100次／min、150次／min均可选用，继续提高冲次，粗精矿品位变化不大，回收率却明显降低，故过高的冲次不宜采用。

2.1.1.4 冲程对比考察试验

粗选试验对冲程4 mm和6 mm作了对比考察，结果见表9。

表9 冲程对比试验结果

考察结果表明，两种冲程分选指标相近，在此条件下，为减少磁选机隔膜磨损，能采用小冲程就不采用大冲程，故冲程以4 mm为宜。

2.1.1.5 粗选综合条件试验

通过上述比较试验和考察，粗选所选定的试验条件为Φ2 mm棒介质、背景场强1.08 T，冲次150次／min，冲程4 mm，矿浆流速选定250cm／min，以此组成磁选粗选条件进行综合试验，结果见表10。

表10 粗选综合试验结果 %

综合条件试验结果表明，粗选确定的各项参数是适宜的，所获分选指标较好，为下一步精选创造了条件。

2.1.2 磁选精选条件比较试验

精选试验是在粗选各项参数的基础上进行的，同样进行了冲程、冲次、背景场强比较及综合条件的试验。

2.1.2.1 冲程比较试验冲程比较试验结果见表11。

表11 冲程比较试验结果

冲程比较试验结果表明，在精矿品位相近的情况下，冲程为4 mm时精矿回收率最高，故选此冲程为佳。

2.1.2.2 冲次比较试验

冲次比较试验结果见表12。从试验结果可知，随着冲次增加精矿品位略有升高，但精矿回收率有明显的下降，兼顾考虑品位和回收率，以冲次150次／min为宜。

表12 冲次比较试验结果

2.1.2.3 精选背景强度比较试验

精选背景强度比较试验结果见表 13，试验结果表明，背景场强提高，精矿产率和回收率随之增加，考虑到精选作业以提高精矿品位为主，兼顾考虑精矿品位和回收率，以背景场强0.84 T为宜。

表13 背景场强比较试验结果

2.1.2.4 磁选精选综合条件试验

通过上述条件比较试验，选定精选冲程为4 mm、冲次150次／min、背景场强0.84 T，选用Φ2 mm棒介质、矿浆流速2.50 m／min进行精选综合条件试验，结果见表14。由表14结果可知，采用一粗一精的磁选工艺可获得精矿铁品位51.64%，回收率34.60%的试验指标。

2.2 小型工业试验

根据实验室流程试验结果及考虑到该工艺流程简洁，生产上易于实施，故推荐以高梯度磁选一粗一精开路磁选流程为工业试验流程。于是，2008年12月中国铝业广西分公司建成一条日处理赤泥400 t的选铁试验厂。生产试验厂采用一粗一精全磁选开路流程。试验厂做了生产调试优化工艺参数试验，以稳定和提高产能，主要是调整粗选和精选磁选机的场强电流，同时对电耗和产能进行了测试，试验结果说明磁选机场强电流的改变对产能和品位有明显影响，故采取逐步改变磁选机场强电流方法进行生产试验。经过调整粗选和精选的场强电流后产能更加稳定。

表14 磁选精选综合条件试验结果 %

最终稳定工业试验获得的产品指标及精矿产品多元素分析分别见表15、表16。

表15 工业试验结果 %

表16 铁精矿多元素分析结果表 %

从表15、表16结果可知，工业试验可获得铁精矿品位保持在55%以上，平均Fe回收率22%。故该矿氧化铝生产过程中完全可以从赤泥中回收铁，并能得到55%以上品位的铁精矿。且钪、钛、钽、铌、铝约90%富集在磁选尾矿中，这为今后进一步开展有价元素综合回收创造了有利条件。

3 生产工艺设计及指标

在以上各项试验研究的基础上，采用一粗一精的磁选开路做工业生产主流程，设计年处理赤泥规模220万t的赤泥回收铁精矿生产车间。

具体设计的流程：赤泥来自二次洗涤沉降槽，通过砂泵送至混合槽稀释调浆，稀释过的赤泥经过隔栅筛除渣后进入中磁机选出强磁性矿物，中磁机的尾矿经过两次强磁选（即“一粗一精”流程）选出铁精矿，铁精矿经过浓密、精矿搅拌、精矿压滤产出铁精矿外卖；强磁选粗选的尾矿集中返回三次洗涤沉降槽；浓密机溢流与滤液就地作为补加水使用，与沉降热水混合进入流程。开路流程如图1所示。

设计指标为：原矿赤泥含Fe 26%；精矿Fe品位≥55%；Fe回收率22%。

4 生产实践

2011年6月广西平果铝土矿氧化铝建成年处理赤泥规模220万t的赤泥回收铁精矿生产线（流程如图1所示），原矿赤泥含 Fe 26%；精矿Fe品位≥55%；Fe回收率22%。年产铁精矿总计22万t。

4.1 生产过程描述

赤泥（矿浆浓度37%）从一、二、三期氧化铝生产二次洗涤沉降槽泵送至赤泥选铁车间的GX型高效节能搅拌槽，搅拌槽内矿浆需控制浓度和液位；在搅拌槽内加入部分热水稀释到设定的浓度30%，调浆后的料浆自流入圆筒隔渣筛内除杂，杂质渣自流至尾矿缓冲槽，除杂后的赤泥料浆自流入筒式中磁机选出少量铁屑（主要为高品位的磁铁矿），选出的少量铁屑用热水冲洗后直接自流进入精矿缓冲槽，绝大部分料浆自流至立环脉动高梯度磁选机进行粗选，粗选后的尾矿自流至尾矿泵池，粗选精矿用热水冲洗后自流至立环脉动高梯度磁选机进行精选，精选后的尾矿自流至尾矿泵池，尾矿泵池设有液位计控制，精选的铁精矿用热水冲洗后自流至精矿泵池内，精矿泵池需控制液位，再经过泵输送至精矿浓密池。精矿输送泵采用变频调速控制流量；当精矿浓密池的底流达到一定浓度时，用泵打至压滤车间的高效搅拌槽，再由压滤机的给料泵打入压滤机过滤脱水，过滤后滤饼即为铁精矿产品。浓密池的溢流和滤液返回回水系统。尾矿泵池内的料浆用泵送至氧化铝厂各期三洗槽，尾矿输送泵采用变频调速电机控制流量。

图1 开路流程

赤泥选铁车间和压滤车间分开布置，生产过程中设有信号联系。

赤泥回收铁项目的工艺流程对原氧化铝生产流程水平衡、赤泥附碱损失以及赤泥堆存基本没有影响，赤泥堆存费用还可以降低，只在热平衡方面稍有影响，但通过适当补充蒸汽可以解决，且氧化铝厂有二次蒸汽余量补充这部分蒸汽以满足要求。

磁选机在使用的过程中由于赤泥中的杂质和絮凝剂会包裹磁介质，影响磁铁矿的选别效果，生产过程设有磁介质的化学洗涤设备和设施，定时对磁介质清洗。同时设计备用有一套磁介质，磁介质定时更换，每台磁介质更换时间约需2个班。

4.2 生产工艺优化

随着氧化铝产量大幅提升，赤泥产出量也大幅上升，2013年中铝广西分公司将赤泥选铁生产线扩建到年处理规模320万t。项目在扩建的同时进行了流程优化，将原设计的强磁精选尾矿返回磁选作业，由一粗一精开路流程改为一粗一精闭路流程。闭路流程如图2所示。

图2 闭路流程

生产线优化的两个优势：（1）在进料流量和固含不变的前提下，精选尾矿返回可提高进料固体量10 t／组，按赤泥回收率10%计算，整个赤泥回收率可提高1%；（2）精选尾矿固含低，浓度只有3.4%，返回混合槽后可以完全替代热水的添加，每天可节约热水5 980 m3；既减少热水添加量又减少尾矿返回流量，经过磁选后的尾矿的粘度降低，有利于整个系统提高产能。

优化后的生产过程：赤泥从氧化铝生产二次洗涤沉降槽泵送至赤泥选铁车间的搅拌槽，在搅拌槽中加入精选尾矿稀释到设定的浓度19%，调浆后的料浆自流入圆筒隔渣筛内隔除杂质，杂质流至尾矿缓冲槽，除杂质后的赤泥料浆经入筒式中磁机选出少量高品位的磁铁矿，选出的少量高品位的磁铁矿用热水冲洗后直接流进入精矿缓冲槽，大部分料浆流至粗选高梯度磁选机进行粗选，粗选后的尾矿流至尾矿泵池；尾矿泵池内的料浆用泵送至氧化铝厂的三洗槽。粗选精矿用热水冲洗后流至精选高梯度强磁选机进行精选，精选后的尾矿流至精选尾矿泵池，精选的尾矿通过砂泵返回搅拌槽调浆，精选的铁精矿经过泵输送至精矿浓密池。精矿浓密池的底流用泵打至压滤车间的高效搅拌槽，再由给料泵打入压滤机过滤脱水，过滤后滤饼即为产品铁精矿。浓密池的溢流和滤液泵送至回水系统。

生产过程中采用中磁机提前选出高品位的铁精矿对提高总铁精矿的品位有很好的效果，同时也可以防止粗颗粒堵塞强磁机的介质盒，保证了生产效率。在2011年至2013年的生产过程中由于中磁机矿浆通过能力不够，出现矿浆溢槽的问题，在改扩建中增加了中磁机的数量，满足了生产需求。

年处理赤泥320万t选铁生产线，设有6条磁选生产线，每2条磁选生产线配置有一台Φ5 000 mm的高效搅拌槽，一台Φ2 500 mm的圆筒筛，2台1030的中磁机，2台Φ2 500 mm的立环脉冲高梯度磁选机作为铁精矿粗选，2台Φ2 000的立环脉冲高梯度磁选机作为铁精矿精选。生产设备在设计过程中考虑了适当的富余能力。

生产实践证明高梯度磁选机采用转环立式旋转、反冲精矿、并配有脉动机，从根本上解决了介质容易堵塞的技术难题，对给矿粒度、浓度和品位波动适应性强，分选弱磁性矿石实现了精矿品位高、回收率高的优点，且操作稳定、实施维护方便。生产过程中高梯度磁选机所用的冷却水，需经过软化处理，若水处理效果不佳对设备的效率有着较大的影响。

根据生产数据统计：赤泥进料的温度为93℃，赤泥尾矿返回的温度86℃，热水温度92℃。年处理320万t赤泥选铁生产线的蒸汽消耗为25 t／h。在生产过程通过对主要设备设置防护罩、往返矿浆管道设计敷设保温材料，尽可能利用氧化铝厂的余热和冷却水，减少热量损失，减少能源消耗和设备投入，使得氧化铝系统的热平衡和物料平衡得到保证。

赤泥磁选的铁精矿粒度细，沉降快，生产中配置有一台Φ30 m的浓密机、4台300 m2的隔膜压滤机，生产初期铁精矿过滤后铁精矿含水21%，不利于铁精矿的堆存和运输，现场通过对压滤机进行了改造，增加反吹脱水设施，压滤机改造后过滤的铁精矿含水降至15%，保证了铁精矿在堆存和外运过程的顺畅。

5 结 论

1.广西平果铝土矿氧化铝的赤泥回收铁精矿生产线实践证明，采用一粗一精的生产流程提取的铁精矿，其杂质含量完全符合要求，达到粉矿质量一级品标准。

2.赤泥回收铁精矿生产过程中各作业易实现自动控制，且流程结构简单，操作维护方便，产品质量有保证，在原矿赤泥含Fe 26%情况下，可获得铁精矿Fe品位≥55%；Fe回收率22%。

3.通过生产工艺优化调整，设备运转效率高，节约了生产能源。1 t原矿耗电仅4.26 kW·h。单位矿石新水耗量0.5 m3。年处理320万t赤泥，每年可减少赤泥排放量约32万t。

［1］ 徐金越，胡俊.Slon高梯度磁选机在降低赤泥含铁量及减排中的应用［J］.矿山工程，2008，（6）：24－25.

［2］ 陈志友，陈秋虎.强磁选与重选联合回收尾矿和冶炼尾渣中铁的研究［J］.金属矿山，2009，（9）：182－184.

［3］ 梁冬云，洪秋阳.某拜尔法赤泥选铁尾矿工艺矿物学研究［J］.金属矿山，2011，（12）：151－153.

Production Practice of Fe Concentrate Recovery out of the Red Mud in Alumina Produced from Pingguo Bauxite PENG Xue-qing，HUANG Guang-hong

（Changsha Engineering and Research Institute Ltd.Of Nonferrous Metallurgy，Changsha 410011，China）

The engineering design and production practice of Fe concentrate recovery out of the red mud in alumina produced from Pingguo bauxite has demonstrated that the application of magnetic separation process flowsheet by 1-stage roughening and 1-stage cleaning for Fe concentrate extraction can ensure automatic control of various operations，simple circuits，simple operation and maintenance，good product quality as well as effective reduction of tailing discharge and resource comprehensive utilization to offer good economic benefit for the enterprises.

alumina；red mud；magnetic separation；Fe concentrate

TD924.1

A

1003－5540（2015）05－0010－06

2015－05－18

彭雪清（1965－），女，高级工程师，主要从事有色金属选矿工程设计咨询工作。