山西古县某低品位铝土矿浮选脱硅实验研究

张站云，张建强，姚杰，李国胜

（1.中铝郑州有色金属研究院有限公司,国家铝冶炼工程技术研究中心,河南 郑州450041；2.郑州在大学，河南 郑州 450041）

铝土是重要化工原料，铝产品在世界的消耗量仅次于钢铁，随着工业的不断发展，铝土矿的需求量日渐增加，国内铝土矿资源整体存在资源保障度低、开发难度大等问题，已成为影响我国铝土矿产业发展的关键问题。我国的铝土矿资源分布比较集中，山西、河南、广西、贵州四省占全国总查明储量的90%以上，其中山西省至2008年的保有资源储量占全国的40%左右，山西省丰富的铝土矿资源，为铝工业的发展奠定了坚实的基础，但铝土矿普遍硅含量高，资源品位低，低品位资源占80%以上，这部分资源不能直接开发利用，限制了铝工业的发展[1-6]。加之大部分铝土矿企业为了追求利润，普遍存在采富弃贫现象，进一步导致铝土矿品位的急剧下降。

目前，铝土矿的工业界定边界品位为铝硅比（A/S）≥2.6，但氧化铝企业生产要求铝硅比（A/S）≥4.5，对于铝硅比（A/S）处于2.6 ~ 4.5之间的矿石，可行的方法是通过选矿提高矿石铝硅比（A/S），正浮选脱硅的方法是将有用的含铝矿物提出，含硅的矿物作为尾矿，选矿正浮选脱硅已实现工业化。

1 矿样性质

本次实验用样为山西古县某铝土矿样，矿样采用对辊破碎机破碎到小于3 mm的粒度，混匀后作为浮选脱硅实验研究矿样。

1.1 实验矿样的化学多元素分析及物相分析

化学多元素分析结果见表1，物相分析结果见表2。

表1 实验矿样的化学多元素分析/%Table 1 Chemical multi-element analysis of test ore samples

表2 实验矿样的物相分析Table 2 Phase analysis of test ore samples

由表1、2可知，实验矿样中Al2O3的含量为58.47%，SiO2含量为19.75%，A/S仅为2.96，该铝土矿属于典型的高铝、高硅、低铝硅比型铝土矿，其主要有用矿物为一水硬铝石，主要脉石硅矿物为高岭石，带有典型的山西低品位铝土矿特征。

1.2 实验矿样的粒度组成分析

对实验矿样进行粒级筛分并分析，结果见表3。

表3 实验矿样的粒级筛分分析结果Table 3 Analysis results of particle size screening of test ore samples

由表3结果可知，该破碎矿样中，随着粒级变细，矿石的铝硅比逐步降低，其中-0.074 mm粒级占比为20.34%，铝硅比为1.93。

2 浮选脱硅实验研究

矿样属于一水硬铝石型低品位高硅铝土矿，采用正浮选脱硅方法可以实现矿石品位的有效提高。铝土矿正浮选脱硅的捕收剂主要是以脂肪酸为代表的阴离子型捕收剂[7-8]，但单独使用脂肪酸类捕收剂存在分散性差、捕收剂利用率低等问题，添加增效剂与脂肪酸类捕收剂混合改性可以提高药剂分选性。本次实验研究使用的脱硅捕收剂是郑州研究院自主研发的BKS型正浮选高效脱硅捕收剂，该药剂主要成分为脂肪酸，参照矿石特性，添加增效剂进行复合改性所得，对高岭石含量高的铝土矿具有很强的分选性。

无机调整剂主要起调整矿浆pH值、改变矿物表面电位、分散矿物和活化目的矿物等作用。常用的无机调整剂有碳酸钠和六偏磷酸钠，对山西等地一水硬铝石型铝土矿浮选脱硅研究的结果认为在pH值为9左右时六偏磷酸钠对-10 μm高岭石抑制作用相对较弱[9]，而碳酸钠能保证较好的稳定性，故本次实验研究的调整剂为碳酸钠，浮选pH值为9。实验流程见图1。

图1 浮选脱硅实验流程Fig.1 Flow chart of single-factor parameter test for flotation desilication

2.1 磨矿细度实验

磨矿细度决定着矿物的单体解离程度，从而影响目的矿物浮出效果，磨矿细度的较佳值主要取决于有用矿物及脉石矿物的嵌布粒度。

由图2可知，浮选精矿铝硅比随着磨矿细度的增加呈现先增后减的趋势， Al2O3回收率增加到一定量后保持稳定。随着磨矿细度的提高，矿石过磨现象严重，泡沫夹杂，铝精矿铝硅比降低，回收率难以提升。在磨矿细度-0.074 mm 94%时，浮选尾矿铝硅比较低，铝精矿铝硅比最高，且回收率较高，因此综合考虑磨矿细度为-0.074 mm 94%时为较佳磨矿细度。

图2 浮选脱硅磨矿细度与指标的关系Fig.2 Relationship between fineness of flotation and desilication grinding and index

2.2 脱硅捕收剂用量实验

捕收剂用量对于浮选产物的影响较大，捕收剂用量少，浮选精矿的Al2O3的回收率偏低，捕收剂过量，浮选精矿的A/S难以提高。在磨矿细度-0.074 mm 94%时，考察捕收剂用量对于矿样浮选脱硅的影响。

由图3可知，浮选精矿随着捕收剂用量的增加呈现降低的趋势，Al2O3回收率随着捕收剂用量的增加呈现上升趋势，尾矿铝硅比先降低后基本保持稳定。在捕收剂用量为1100 g/t时，其浮选铝精矿铝硅比和Al2O3回收率均较佳，因此综合考虑较佳药剂用量为1100 g/t。

图3 浮选脱硅捕收剂用量与指标的关系Fig.3 Relationship between dosage and index of flotation desilication collector

3.3 浮选脱硅开路实验

在磨矿细度-0.074 mm 94%时，捕收剂用量为1100 g/t时，进行“一粗二精一扫”开路实验，实验流程见图4，实验结果见表4。

图4 开路实验流程Fig.4 Flow chart of open- circuit test

表4 开路实验结果Table 4 Open-circuit test results

根据表4的开路实验结果可知，原矿经过“一粗两精一扫”的开路实验后，可以得到产率为60.02%，Al2O3含量为66.75%，A/S为6.49，回收率为72.32%的铝精矿，该铝精矿满足了氧化铝冶炼原料的要求，该开路流程可以处理该矿石。

3.4 浮选脱硅闭路实验

在磨矿细度-0.074 mm 94%时，捕收剂用量为1100 g/t时，进行“一粗二精一扫”闭路实验，实验流程见图5，实验结果见表5。

图5 闭路实验流程Fig.5 Flow chart of closed-circuit test

表5 闭路实验结果Table 5 Closed -circuit test results

由表5闭路实验结果可知，通过“一粗二精一扫”的闭路浮选实验可得：浮选铝精矿产率60.64%，Al2O3含量为66.25%，铝硅比为6.11，Al2O3回收率为69.52%，尾矿铝硅比为1.41。

对闭路实验的浮选产品铝精矿、尾矿进行化学多元素分析及多元素分析，分析结果见表6、7。

表6 闭路实验铝精矿、尾矿化学多元素分析Table 6 Chemical multi-element analysis of aluminum concentrate and tailings in closed-circuit test

表7 闭路实验铝精矿、尾矿物相分析结果Table 7 Phase analysis results of aluminum concentrate and tailings in closed-circuit test

由表6、7结果可知，通过正浮选脱硅，铝精矿中一水硬铝石含量增加，高岭石含量降低，尾矿中一水硬铝石含量降低，高岭石含量增加，说明该矿石的有用铝矿物与脉石硅矿物的分离效果较好。

3 结 论

（1）该低品位铝土矿属于高铝、高硅、低铝硅比型铝土矿，其Al2O3含量为58.47%，SiO2含量为19.75%，A/S比为2.96，主要有用铝矿物为一水硬铝石，主要脉石硅矿物为高岭石。

（2）通过磨矿细度及捕收剂用量实验研究说明，在磨矿细度-0.074 mm 94%，矿石解离度较好，在捕收剂用量为1100 g/t时，综合浮选效果较佳。

（3）矿样中的主要含铝矿物可选性较好，主要硅矿物为高岭石，选矿尾矿的铝硅比可降至较低水平。通过“一粗二精一扫”的闭路浮选实验，浮选铝精矿产率60.64%，Al2O3含量为66.25%，铝硅比为6.11，Al2O3回收率为69.52%，尾矿铝硅比为1.41。