鋁土礦選礦工藝與指標優(yōu)化分析

左林舉（中國鋁業(yè)中州分公司，河南 焦作 454174）

1 前言

由于我國的鋁土礦絕大部分屬于高鋁、高硅的一水硬鋁石型，80%以上的鋁土礦鋁硅比(A/S)在5～8,因此不能使用國外普遍采用的常規(guī)拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。鑒于此研發(fā)出用鋁土礦浮選精礦拜爾法生產(chǎn)氧化鋁，由于鋁土礦選礦拜耳法流程較燒結(jié)法簡單，工藝能耗低，是近年來氧化鋁生產(chǎn)行業(yè)首選。隨著礦石資源的不斷開采利用，礦石品位逐漸下降，改善選礦工藝及指標就顯得尤為重要。

鋁土礦選礦主要是通過改變礦石表面性質(zhì)，使其處于堿性介質(zhì)中，具有可浮性，然后通過添加藥劑將目的礦物與脈石分離的過程。目前選礦采用的是一段閉路磨礦，兩臺分級機分級加攪拌槽式浮選機微泡聚團浮選的流程。選礦可分為磨礦、分級、分選及精礦濃縮過濾四個過程。

2 磨礦和分級

磨礦采用?3.6m×5m的格子型球磨機對10～15mm的鋁土礦進行選擇性磨制,要求所得物料+60目＜2%，-0.074mm＞90%，磨機研磨介質(zhì)應根據(jù)磨礦粒度分布要求及磨機產(chǎn)能進行選擇。

分級機采用高堰式分級機和沉沒式分級機對礦物進行初步分離。高堰式分級機主要對粗顆粒進行分級，得到的粗顆粒返回磨機再磨，溢流進入沉沒式分級機，沉沒式分級機對細顆粒進行分級，分級得到產(chǎn)物稱粗精礦，溢流送入浮選機進行分選。生產(chǎn)中主要是通過控制高堰式分級機的電流來調(diào)整磨機下料量的多少，而高堰式分級機的電流大小主要受磨機下料量和介質(zhì)中pH值的高低影響。pH值高磨礦介質(zhì)粘性大，物料流動性差，分級機負荷增加，同樣，磨機下料量大，分級機負荷高，當負荷過高時分級機自動跳停，影響整個浮選的進行。

3 鋁土礦浮選

分選采用粗選6臺，粗掃2臺，精選Ⅰ3臺，精選Ⅱ3臺，精掃2臺的組合形式，粗掃和精掃統(tǒng)稱為掃選。浮選精礦和沉沒式分級機得到的粗精礦統(tǒng)稱為總精礦。鋁土礦選礦工藝流程見圖1。

3.1 影響浮選的因素

（1）礦物的物質(zhì)組成和化學成分，主要是鋁土礦中A2O3%、A/S、Fe及有機物的含量，礦物中雜質(zhì)的嵌布特性。

（2）礦漿的制備。主要包括礦漿濃度、溫度，粒度組成和顆粒形狀，礦漿的pH值，礦漿中的離子濃度及各種剩余藥劑的濃度。

（3）浮選藥劑制度。藥劑種類、加藥地點、耗量，藥劑與礦漿的接觸時間。

圖1 鋁土礦選礦工藝流程圖

（4）浮選機工作條件。礦漿處理量、充氣量及充氣均勻程度，氣泡大小，攪拌強度和浮選時間。

（5）浮選工藝流程。

3.2 鋁土礦性質(zhì)對浮選的影響

因鋁土礦形成過程不同，各地礦石成分也不同，因此，磨礦的難易程度也有所不同，見表1及圖2。

表1 不同礦區(qū)鋁土礦原礦的化學成分

圖2 不同礦區(qū)鋁土礦磨礦曲線

3.3 粒度特性對浮選的影響

粒度的確定：一是根據(jù)礦物和脈石嵌布特性所需的單體解離度，二是根據(jù)礦物的密度確定的氣泡負載能力。

實踐證明，各種粒度的浮選有較大差別：粗粒級浮選速度慢，但選擇性較好，過粗時浮不出，易損失在尾礦中，氧化鋁回收率低，稱之為粗跑；細粒級浮選速度快,選擇性差,過細時則失去選擇性，得到產(chǎn)物品位低，不僅影響后序作業(yè)，而且與選礦目標違背。浮選過稱中要及時測定入料和精礦粒度變化并及時調(diào)整，以提高氧化鋁的回收率。

3.4 礦漿濃度對浮選的影響

礦漿濃度是浮選過程中控制的重要工藝因素，影響下列各項技術(shù)、經(jīng)濟指標。鋁土礦浮選一般控制入選濃度為30%～35%。

（1）回收率。當?shù)V漿很稀時回收率較低，濃度逐漸提高，回收率也逐漸提高，并達到最大值，超過最佳的礦漿濃度后回收率又降低。

（2）精礦質(zhì)量。礦漿稀時，精礦質(zhì)量較高；礦漿濃時，質(zhì)量下降。

（3）藥劑用量。礦漿中須保持一定藥劑濃度才能取得好的浮選結(jié)果。礦漿較濃時，藥劑液相濃度增加，噸礦石的用藥量可減少，反之則增大。

（4）浮選機的生產(chǎn)能力。隨濃度加大，浮選機生產(chǎn)能力可提高。

（5）浮選時間。礦漿較濃時，浮選時間會延長，有利于提高回收率或增大浮選機的生產(chǎn)能力。

（6）水電消耗。礦漿越濃，處理噸礦石的水電消耗越小。

生產(chǎn)中粗選作業(yè)應采用較高濃度，以保證較高回收率和較少藥劑量；精選作業(yè)則用較低濃度，以利于提高精礦質(zhì)量；掃選作業(yè)濃度受粗選影響，一般不另行控制。

3.5 礦漿液相組成對浮選的影響

浮選用水主要包括新水、循環(huán)水（指精礦泡沫濃縮水）和尾礦回水，另外浮選溫度也是比較重要的因素，一般控制在40～45℃左右，此溫度下藥劑溶解充分與預選目的礦物接觸較好。尾礦回水由于帶有部分剩余藥劑和大量金屬離子，高價鍵金屬離子對藥劑吸附作用較強，從而使礦石與藥劑接觸能力降低，浮選效果變差。圖3和圖4是尾礦回水對鋁土礦選礦指標的影響。

圖3 未處理尾礦水對精選的影響

圖4 未處理尾礦水對Al2O3總回收率的影響

生產(chǎn)中為避免尾礦回水對選礦造成影響，把尾礦回水用于溶出赤泥洗滌，以保證回水的利用。

3.6 浮選藥劑及影響

浮選能否進行并得到所需指標，很大程度取決于合理的藥劑制度。藥劑制度主要包括：藥劑的配制、藥劑種類和用量、藥劑的添加順序、加藥點和加藥方法、藥劑作用時間、藥劑最佳化控制和調(diào)節(jié)等。以某廠為例，主要浮選藥劑為Na2CO3、KL、6P-1。浮選藥劑加藥量及濃度見表2。

表2 浮選藥劑加藥量及藥劑濃度

加藥時Na2CO3先加，一般在分級機加入，為了使礦石充分吸附藥劑，可在磨礦時加入。而KL、6P-1在調(diào)漿槽和浮選機均有加入，加入的量視浮選效果而定。

3.7 浮選機工作狀況及影響

攪拌槽式浮選機工作狀況主要指礦漿處理量、充氣量及充氣均勻程度，氣泡尺寸，攪拌強度，浮選時間，泡沫層高低和刮板刮泡量。充氣量及充氣均勻程度直接關系到浮選效果的好壞，鋁土礦采用微泡聚團浮選，充氣量小目的產(chǎn)物浮不上來，過大礦漿分散效果不好，目的產(chǎn)物品位低；若氣泡不均勻，浮上來的礦石顆粒相差較大，大顆粒的礦石上升至一定高度，由于自身重力的原因，在降落過程中勢必影響其他相對較小顆粒礦石的上浮。因此，生產(chǎn)中浮選充氣量和氣泡均勻程度是操作的重點。而刮板刮泡是將浮選出來的目的產(chǎn)物及時刮走，送到下一操作單元，刮泡采用連續(xù)刮泡。若浮選出來的目的物不及時刮走，目的產(chǎn)物在浮選機礦漿液面的連續(xù)堆積，將影響預選礦物的分散性和選擇性，這樣不僅礦石選不出來，而且所選精礦品位較低。

隨著礦石品位不斷降低，為滿足后序工藝生產(chǎn)，浮選機處理礦量增加，浮選時間縮短，藥劑用量大，成本增加，這就要求操作更應精益求精，對浮選的影響因素統(tǒng)一考慮。

4 精礦的濃縮過濾

浮選出來的精礦濃度為10%～15%左右，為減少流程進入水量，生產(chǎn)中必須對浮選精礦和粗精礦進行濃縮過濾。由于浮選采用堿性狀態(tài)下進行，所得目的產(chǎn)物呈堿性，pH值在9.5～10.5，其電性較強，沉降困難，為降低其電性，選擇加硫酸中和。中和后的精礦泡沫經(jīng)沉降高效槽初步濃縮至濃度為60%～65%，送過濾機進行過濾，所得濾餅水分為10%～12%。

5 結(jié)論

鋁土礦選礦過程復雜，操作困難，影響因素較多。實際生產(chǎn)中要綜合各方面的因素加以分析考慮，實現(xiàn)鋁土礦的浮選作業(yè)的經(jīng)濟性，體現(xiàn)鋁土礦選礦的經(jīng)濟優(yōu)勢，以延長鋁土礦的使用年限，實現(xiàn)鋁土礦資源的合理有效利用。

[1] 謝廣元.選礦學[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2005.

[2] 王淀佐.浮選藥劑作用原理與應用[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1982.