重庆某铝土矿反浮选脱硫脱硅工艺技术研究①

周杰强， 严 峥， 梅光军， 刘 彩

（1.矿物加工资源与环境湖北省重点实验室，湖北 武汉 430070； 2.平顶山市华兴浮选工程技术服务有限公司，河南 平顶山 467000）

我国铝工业飞速发展，铝土矿需求量大大提高［1］，加快对低品位铝土矿的综合利用是当务之急。低品位高硫高硅铝土矿浮选脱硫脱硅一般采用分步脱硫和脱硅技术［2-4］，先脱硫后脱硅虽能同时脱除两种杂质，但工艺流程较长、生产成本较高［5］。 本文针对重庆某低品位高硫铝土矿开展了反浮选同步脱硫脱硅工艺技术研究，取得了良好的技术指标，可为后续铝土矿反浮选脱硫脱硅技术产业化提供技术支撑。

1 矿石性质

试验矿样来自重庆。 岩矿鉴定用的块矿从原矿样中挑选出来，其余矿样经粗碎、中碎、细碎、混匀工艺处理得到。 对均化后的试验原矿样进行了化学成分分析，结果见表1。

表1 试验矿样化学组成分析结果（质量分数）／%

从表1 可知，该矿石原矿氧化铝含量58.58%，二氧化硅含量13.03%，铝硅比4.50，硫含量达到0.96%，属于典型的低品位高硫高硅铝土矿。

试样矿物组成分析结果见表2。 由表2 可以看出，铝土矿中硅酸盐脉石矿物以绿泥石、高岭石、伊利石为主，含硫矿物则以黄铁矿形式存在。

表2 试样矿物组成分析结果（质量分数）／%

2 试验药剂、设备及试验方法

试验药剂：pH 调整剂为盐酸及碳酸钠（分析纯）；活化剂为五水硫酸铜（分析纯）；脱硅捕收剂为季铵盐，脱硫捕收剂为纯度90%的丁基黄药；抑制剂为硅酸钠（分析纯）；起泡剂为纯度90%的松醇油；试验用水为常规自来水。

试验仪器及设备：真空过滤机（武汉洛克粉磨设备制造有限公司）；电子天平（上海浦春计量有限公司）；DHG⁃9035A 鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；XFGⅡ5⁃35G 变频挂槽浮选机（武汉探矿机械厂）。

该矿石属于典型的高硫高硅铝土矿，针对此特征，拟采用同步脱硫脱硅的浮选流程。 通过前期探索试验，确定的粗选试验流程如图1 所示。 每次称取150 g矿样，使用锥型球磨机磨至适宜细度后，转移至槽容积0.5 L 的XFG 型挂槽式浮选机（转速1 800 r／min）中进行浮选试验，浮选温度30 ℃。 添加各种药剂后均搅拌2 min，在浮选过程中使用固定刮板转速的机械刮泡。刮泡结束后，泡沫产品硫硅尾矿和槽内产品铝精矿分别过滤、烘干、称重和化验。

图1 浮选原则流程

3 试验结果及讨论

3.1 磨矿细度试验

浮选矿浆pH 值8.0、活化剂五水硫酸铜用量125 g／t、抑制剂水玻璃用量800 g／t、脱硫捕收剂+脱硅捕收剂总用量320 g／t、起泡剂2＃油用量100 g／t 条件下，考察了磨矿细度对反浮选脱硫脱硅指标的影响，结果见图2。

图2 磨矿细度对铝精矿指标的影响

图2 结果表明，随着磨矿细度增加，铝精矿回收率迅速增加，当磨矿细度达到-0.075 mm 粒级占77.46%时，氧化铝回收率增幅开始减小，氧化铝品位达到最大值62.10%，硫品位最低，为0.11%；磨矿细度继续提高，氧化铝品位呈下降趋势，硫品位逐渐增大。 故确定该矿石反浮选同步脱硫脱硅的适宜磨矿细度为-0.075 mm粒级占77.46%。

3.2 浮选pH 值试验

磨矿细度-0.075 mm 粒级占77.46%，其他条件不变，探究了浮选pH 值对反浮选同步脱硫脱硅铝精矿指标的影响，结果如图3 所示。

图3 浮选pH 值对铝精矿指标的影响

图3 结果表明，随着浮选pH 值增加，氧化铝品位呈降低趋势，氧化铝回收率则逐渐提高，硫品位呈先增加后降低而后缓慢降低的趋势。 考虑到酸性条件下浮选设备易被腐蚀且氧化铝回收率太低，确定浮选矿浆pH 值为8.0。

3.3 组合捕收剂比例试验

大量浮选实践证明，组合捕收剂具有比单一捕收剂更好的效果，捕收剂组合后可使溶液物理化学性质发生明显变化［6］。 使用季铵盐和丁基黄药作组合捕收剂进行反浮选同步脱硫脱硅，捕收剂总用量325 g／t，浮选pH 值8.0，其他条件不变，考察了组合捕收剂质量比对浮选指标的影响，结果见图4。

图4 脱硫捕收剂与脱硅捕收剂质量比对铝精矿指标的影响

图4 结果表明，随着丁基黄药用量增加，氧化铝回收率逐渐降低，铝精矿氧化铝品位先升高后降低，而硫品位则先降低后增高。 当脱硫捕收剂与脱硅捕收剂质量比为1.6 时，氧化铝品位最高，为62.51%，铝精矿中硫含量降到最低，为0.11%，确定脱硫捕收剂与脱硅捕收剂质量比为1.6。

3.4 组合捕收剂用量试验

脱硫捕收剂与脱硅捕收剂质量比为1.6，按图5 所示流程进行了组合捕收剂用量试验，结果见表3。

图5 捕收剂用量试验流程

由表3 可知，随着组合捕收剂用量增加，铝精矿回收率和硫含量均下降，降幅越来越小，铝硅比则持续增大。 综合考虑反浮选铝精矿指标，确定捕收剂药剂总量325 g／t。

表3 组合捕收剂用量对反浮选铝精矿指标的影响

3.5 全流程试验

在条件试验基础上，进行了一粗两扫全流程反浮选脱硫脱硅闭路试验，试验流程见图6，结果见表4。表4 闭路试验结果

图6 闭路试验流程

产品名称产率／%品位／%Al2O3 SiO2 S A／S比Al2O3 回收率／%精矿 79.67 62.18 11.61 0.11 5.36 85.10尾矿 20.33 42.65 19.32 4.32 2.21 14.90原矿 100.00 58.21 13.18 0.96 4.42 100.00

由表4 可知，采用一粗两扫闭路浮选流程处理该矿，可以得到铝硅比5.36、氧化铝含量62.18%、硫含量0.11%、氧化铝回收率高达85.10%的铝精矿。 精矿A／S比较原矿提高了0.94，脱硫率达到92.13%，硫含量远低于后续生产氧化铝含硫量标准0.5%［7］。 使用组合捕收剂浮选，相比于分步脱硫脱硅，简化了流程，使生产成本得以降低。

4 结 论

1） 对氧化铝含量58.21%、硫含量0.96%的低品位高硫高硅铝土矿，在磨矿细度-0.075 mm 粒级占77.46%、浮选pH 值8.0、活化剂五水硫酸铜用量125 g／t、抑制剂水玻璃用量800 g／t、组合脱硫捕收剂用量325 g／t、起泡剂2＃油用量120 g／t 条件下，通过一粗两扫闭路反浮选，可以得到氧化铝品位62.18%、A／S 比5.36、硫含量0.10%、氧化铝回收率85.10%的铝精矿。

2） 试验结果证明，使用组合捕收剂的反浮选技术路线可行，且流程更为简单，可为该矿石的后续工业开发利用提供了技术支撑。