西南地区某高泥堆积型铝土矿选矿试验研究

窦增文

(中国地质科学院矿产综合利用研究所,四川 成都 610041)

铝土矿是氧化铝工业、耐火材料和建筑材料等领域的重要原料。我国铝土矿资源储量较为丰富，有用矿物主要以一水硬铝石的形式存在，这类矿石具有高铝、高硅、铝硅比偏低等特点[1]。随着我国经济的迅猛发展，高品质铝土矿的资源储量降低，低品质铝土矿的高效利用成为氧化铝工业的重要研究课题，寻求节能环保的方法，有效脱除铝土矿中的杂质硅，对氧化铝工业的生产具有重要意义[2-4]。

我国铝土矿具有原生及次生矿泥量较大，矿物共生关系复杂，含铝矿物的嵌布粒度较细且难以单体解离的特点。针对该类型矿石，主要通过脱泥—浮选、选择性磨矿—浮选等工艺进行浮选脱硅研究[5]。浮选工艺以正浮选为主，捕收剂主要有阴离子捕收剂、中性捕收剂、螯合类捕收剂和组合捕收剂等，包括油酸[6]、塔尔油[7]、中性油、十二烷基苯磺酸钠等[8-10]。捕收剂的选择和使用因矿石特点的不同而存在差异，但整体上选择性较差，用量较大。

西南地区某高泥堆积型铝土矿脱泥过程中有用矿物损失较大，为此，采用全泥正浮选工艺，使用复配的铝土矿阴离子型捕收剂EMB-506进行选矿试验研究，解决了常规捕收剂选择性较差的问题，在用量较低的情况下，获得了较好的试验指标。

1 原矿性质

1.1 化学多元素及矿物组成分析

原矿化学多元素及矿物组成分析结果分别见表1、表2。

表1 原矿化学多元素分析结果Table 1 Analysis results of the chemical multi-elements for the raw ores%

表2 原矿矿物组成及含量Table 2 Mineral composition and contents of the raw ores%

由表1可知，原矿中Al2O3含量为47.25%，SiO2含量为10.86%，铝硅比为4.35。

由表2可知，原矿中主要有用矿物为硬水铝石，主要脉石矿物为高岭石;其他金属矿物有赤铁矿、针铁矿以及锐钛矿等。

1.2 粒度筛析

将原矿磨至-0.074 mm占70%后进行粒度筛析，结果见表3。

表3 磨矿细度为-0.074 mm占70%时样品粒度筛析结果Table 3 Results of particle size sieving of the samples with grinding fineness of -0.074 mm accounting for 70%

由表3可知，将原矿磨至-0.074 mm占70%时，样品中-0.01 mm粒级含量达25.62%，该细粒级将影响浮选指标。

1.3 矿物解离情况及嵌布特征

1.3.1 解离情况

矿物的共生关系较为复杂，目的矿物嵌布粒度不均，单体解离度不高。当磨矿细度为-0.074 mm 占70%时，各主要矿物的解离度普遍偏低，部分矿物的单体解离度极差，选矿回收目的矿物的难度较大。

1.3.2 嵌布特征

铝主要赋存于一水铝石和铁泥质浸染的一水铝石中，分布率分别为55.36%和26.15%，两者累计达81.51%;其次为高岭石，铝在其中的分布率为17.35%。

一水铝石主要与铁泥质浸染的一水铝石、高岭石、褐铁矿、赤铁矿、锐钛矿等共生(图1(a))，且共生关系比较复杂，多呈相互镶嵌、微细粒浸染或细粒包裹关系，常包裹有粒状或脉状赤铁矿、褐铁矿颗粒和微细粒的锐钛矿颗粒等(图1(b))，单体解离比较困难。

图1 矿物嵌布特征Fig.1 Dissimination characteristic of the minerals

铁泥质浸染的一水铝石多呈微晶、隐晶或泥晶状态，颗粒没有明显界限，不同颗粒的形貌、灰度差异较大，多与一水铝石、高岭石连生呈微细粒浸染状，共生关系复杂，与其它矿物多呈微细粒镶嵌、浸染或包裹状态，单体解离比较困难。

2 试验方案的确定

该矿石铁、钛矿物与铝矿物之间紧密共生，对提高铝土矿精矿品位有一定的影响;矿石中Fe含量为19.15%，浮选矿浆中赤泥影响精矿品位的提高。综合工艺矿物学的研究结果，该矿石的选别难度较大。

针对该原矿样进行了预先脱泥及反浮选脱硅试验，结果表明，原矿预先脱泥，矿泥中Al2O3损失率较大;反浮选脱硅效果不理想。在此基础上，确定采用全泥正浮选工艺对该矿样进行选别，大量的探索试验结果表明，由于矿泥等影响，脂肪酸类、氧化石蜡皂等常规捕收剂对该矿石的选别指标较差。为此，采用氢氧化钠为调整剂，水玻璃为高岭石等脉石矿物的抑制剂，捕收剂采用选择性较好的复配阴离子型捕收剂EMB-506，进行选矿试验。条件优化试验流程见图2。

图2 条件优化试验流程Fig.2 Flowsheet of condition optimization tests

3 试验结果与讨论

3.1 磨矿细度试验

在粗选氢氧化钠用量为1 200 g/t、水玻璃用量为500 g/t、EMB-506用量为1 000 g/t，扫选EMB-506用量为500 g/t的条件下，考察磨矿细度对浮选指标的影响，结果见表4。

表4 磨矿细度试验结果Table 4 Results of grinding fineness test

由表4可知，随着磨矿细度的提高，精矿Al2O3的品位逐渐降低、Al2O3的回收率升高、铝硅比逐渐降低。磨矿细度为-0.074 mm占70%时，Al2O3在尾矿中的损失率为17.58%，进一步提高磨矿细度，会造成浮选过程中泥化严重，药剂消耗量增大。综合考虑，确定适宜的磨矿细度为-0.074 mm占70%。

3.2 氢氧化钠用量试验

在磨矿细度为-0.074 mm占70%，粗选水玻璃用量为500 g/t、EMB-506用量为1 000 g/t，扫选EMB-506用量为500 g/t的条件下，考察氢氧化钠用量对浮选指标的影响，结果见图3。

图3 氢氧化钠用量试验结果Fig.3 Results of sodium hydroxide dosage test

由图3可知，随着氢氧化钠用量的增加，精矿Al2O3的回收率先增加后降低，铝硅比逐渐增加。当氢氧化钠的用量为1 600 g/t时出现拐点，精矿Al2O3的回收率较高。因此，确定适宜的氢氧化钠用量为1 600 g/t。

3.3 水玻璃用量试验

在磨矿细度为-0.074 mm占70%，粗选氢氧化钠用量为1 600 g/t、EMB-506用量为1 000 g/t，扫选EMB-506用量为500 g/t的条件下，考察水玻璃用量对浮选指标的影响，结果见图4。

图4 水玻璃用量试验结果Fig.4 Results of sodium silicate dosage test

由图4可知，随着水玻璃用量的增加，精矿Al2O3的回收率逐渐降低，铝硅比逐渐增加。综合考虑，确定适宜的水玻璃用量为500 g/t。

3.4 EMB-506用量及比选试验

在磨矿细度为-0.074 mm占70%，粗选氢氧化钠用量为1 600 g/t、水玻璃用量为500 g/t，扫选EMB-506用量为600 g/t的条件下，考察粗选EMB-506用量对浮选指标的影响，结果见图5。

图5 粗选EMB-506用量试验结果Fig.5 Results of EMB-506 dosage test in roughing

由图5可知，随着粗选EMB-506用量的增加，精矿中Al2O3的回收率逐渐升高，铝硅比逐渐降低。当粗选EMB-506用量大于1 200 g/t，精矿Al2O3的回收率提高幅度不大。综合考虑，确定适宜的粗选EMB-506用量为1 200 g/t。

固定磨矿细度为-0.074 mm占70%，粗选氢氧化钠用量为1 600 g/t、水玻璃用量为500 g/t，对比捕收剂油酸与EMB-506浮选效果，其中油酸粗、扫选用量分别为1 600+800 g/t，EMB-506用量粗、扫选用量分别为1 200+600 g/t，试验结果见表5。

表5 油酸与EMB-506对比试验结果Table 5 Comparative test results of oleic acid and EMB-506

由表5可知，相同条件下，捕收剂EMB-506比油酸的捕收能力更强，用量小，具有较好的选择性，获得的精矿Al2O3回收率和铝硅比均较高。此外，该药剂的溶解性较好，浮选指标受温度影响较小。

3.5 开路试验

在条件试验的基础上，进行全开路试验，具体流程见图6，结果见表6。

图6 全开路试验流程Fig.6 Flowsheet of the whole open-circuit test

由表6可知，在磨矿细度为-0.074 mm占70%的条件下，经过“2粗1扫3精”可以得到Al2O3品位为55.26%、Al2O3回收率为36.03%、铝硅比为15.35的精矿。

表6 全开路试验结果Table 6 Results of the whole open-circuit test

3.6 闭路试验

在条件试验及开路试验的基础上，进行了闭路试验，具体流程见图7，试验结果见表7。

图7 闭路试验流程Fig.7 Flowsheet of the closed-circuit test

表7 闭路试验结果Table 7 Results of the closed-circuit test

由表7可知，在磨矿细度为-0.074 mm占70%的条件下，闭路浮选能够得到Al2O3品位为51.62%、Al2O3回收率为86.66%、SiO2品位为6.05%、铝硅比为8.53的精矿。

4 结 论

(1)某高泥堆积型铝土矿中Al2O3、SiO2含量分别为47.25%、10.86%，铝硅比为4.35;主要目的矿物为硬水铝石，主要脉石矿物为高岭石，其他金属矿物有赤铁矿、针铁矿以及锐钛矿等。

(2)该矿石中矿物的共生关系较为复杂，目的矿物嵌布粒度不均，单体解离度不高。铁、钛矿物与铝矿物之间紧密共生，难以实现有效分离。

(3)针对该矿石采用全泥正浮选的选矿工艺，以氢氧化钠为调整剂、水玻璃为抑制剂，EMB-506为捕收剂，在磨矿细度为-0.074 mm占70%的条件下，闭路试验可获得Al2O3品位为51.62%、SiO2品位为6.05%、铝硅比为8.53、Al2O3回收率为86.66%的浮选精矿。

(4)该工艺流程结构及浮选药剂制度简单，试验取得了较好的效果，为该矿的利用提供了技术支撑。