贵州某高硫铝土矿浮选脱硫试验研究①

王振杰， 刘安荣， 刘洪波， 彭 伟

（贵州省冶金化工研究所，贵州 贵阳550016）

金属铝是仅次于钢铁的第二大消耗金属，涉及材料、建筑、电力、交通、食品等各领域。 铝土矿是生产氧化铝进而生产金属铝的原材料。 贵州省是全国蕴含铝土矿资源丰富的省份之一，现已探明的铝土矿储量总计超过6 亿吨，开发利用前景广阔。 贵州铝土矿多为低品位高硫铝土矿，硫通常以黄铁矿、胶黄铁矿的形式存在，硫含量大于0.7%。 铝土矿中的硫含量过高，在拜耳法生产氧化铝的过程中将会严重腐蚀钢质设备，缩短设备使用寿命，同时还会导致赤泥沉降性能下降、产品氢氧化铝发绿。 因此，在使用高硫铝土矿拜耳法生产氧化铝之前必须进行脱硫处理［1-6］。

目前，高硫铝土矿脱硫主要采用浮选脱硫法、焙烧脱硫法和溶出脱硫法，其中，焙烧脱硫时存在条件不易控制、设备要求高等问题；溶出脱硫时存在药剂用量大、脱硫效果一般等问题；浮选法脱硫工艺较为成熟，操作简单、脱硫效果显著［7-10］。 本文针对该铝土矿的矿物特征，采用浮选脱硫方法进行试验研究，并对影响浮选脱硫效果的各因素进行优化，确定了适合该铝土矿的浮选脱硫条件，为实现高硫铝土矿高效溶出脱硫提供参考。

1 矿石性质及试验方法

1.1 矿石性质

试验所用矿样取自贵州省某铝土矿矿山，取具有代表性的矿样进行主要化学成分分析和主要矿物组成分析，结果分别见表1 和表2。

表1 矿样主要化学成分分析结果（质量分数）／%

表2 矿样主要矿物组成（质量分数）／%

由表1 可以看出，该矿样中硅含量较少，铝硅比较高，其他杂质组分含量较低，属于典型的低硅高硫铝土矿。

由表2 可以看出，该矿样中主要有用矿物为一水硬铝石；脉石矿物主要有高岭石、绿泥石、石英等；矿石中的硫矿物以黄铁矿形态存在。

1.2 试验方法

通过探索试验，针对该矿石的矿物特征，采用浮选工艺对该铝土矿进行脱硫处理，试验流程如图1 所示。

图1 试验流程

2 结果与讨论

2.1 磨矿细度试验

碳酸钠用量1 800 g／t，硫酸铜用量150 g／t，丁黄药用量300 g／t，2＃油用量120 g／t 条件下，考察了磨矿细度对脱硫效果的影响，结果如图2 所示。

图2 磨矿细度对脱硫效果的影响

由图2 可以看出，磨矿细度对脱硫效果的影响较为显著，铝土矿精矿中S 含量随磨矿细度变小先逐渐减少后有所增加，脱硫率则先增加后降低，其原因可能是随着磨矿细度减小，矿物单体解离越充分，矿物比表面积越大，矿物越容易与浮选药剂发生反应，脱硫效果越显著，但是，当磨矿细度过小时，浮选药剂很难捕捉到有效矿物，因此，脱硫效果有所降低［11］。 综合考虑浮选指标，确定磨矿细度为-0.074 mm 粒级占82.64%。

2.2 碳酸钠用量试验

磨矿细度-0.074 mm 粒级占82.64%，其他条件不变，考察了碳酸钠用量对脱硫效果的影响，结果如图3所示。 由图3 可以看出，随着碳酸钠用量增加，铝土矿精矿中硫含量先降低后升高，硫脱出率则先升高后降低，其原因可能为：随着碳酸钠用量增加，溶液逐渐呈碱性，碱性环境利于浮选脱硫试验的进行，当碳酸钠用量达到1 800 g／t 时，溶液pH 值为8.5，此时铝土矿精矿中S 含量达到最小值，S 脱出率达到最大值。 综合考虑，确定碳酸钠用量为1 800 g／t。

图3 碳酸钠用量对脱硫效果的影响

图4 硫酸铜用量对脱硫效果的影响

2.3 硫酸铜用量试验

碳酸钠用量1 800 g／t，其他条件不变，考察了硫酸铜用量对脱硫效果的影响，结果如图4 所示。 由图4可以看出，随着硫酸铜用量增加，铝土矿精矿中硫含量呈先下降后升高的趋势，而脱硫率则呈先升高后降低的趋势，其原因为：随着硫酸铜的加入，硫酸铜中的Cu2＋与黄铁矿发生反应生成CuS 和FeSO4，从而增加了浮选脱硫率；但是当硫酸铜用量过高时，溶液中存在大量的Cu2＋会消耗大量的捕收剂，导致硫铁矿脱出率降低［12］。 综合考虑，确定硫酸铜用量为150 g／t。

2.4 丁黄药用量试验

硫酸铜用量150 g／t，其他条件不变，考察了丁黄药用量对脱硫效果的影响，结果如图5 所示。 由图5可以看出，随着丁黄药用量增加，S 脱出率呈先升高后趋于平稳的趋势，铝土矿精矿S 含量则呈先下降后趋于平稳的趋势，当丁黄药用量为300 g／t 时，S 脱出率和精矿S 含量均达到平衡值，确定丁黄药用量为300 g／t。

2.5 浮选闭路试验

在条件试验的基础上进行了闭路试验，试验流程及药剂制度见图6，结果见表3。

表3 闭路试验结果

经一粗两扫两精闭路流程，得到了硫含量0.26%的铝土矿精矿，尾矿硫含量达到6.34%，脱硫率达85.86%，铝土矿脱硫效果显著。

3 结 论

贵州某铝土矿属典型的低硅高硫铝土矿，通过浮选脱硫，经一粗两扫两精闭路试验，在磨矿细度为-0.074 mm 粒级占82.64%，碳酸钠用量1 800 g／t、硫酸铜用量150 g／t、丁黄药用量600 g／t、2＃油用量240 g／t 条件下，获得了硫含量0.26%的铝土矿精矿，尾矿硫含量为6.34%，脱硫率达85.86%，该方法脱硫效果显著。