貴州某低品位含硫鋁土礦石選礦試驗(yàn)

任少峰 李天霞 劉金海 陳軍剛 朱一民

(1.西南能礦集團(tuán)股份有限公司，貴州 貴陽550004;2.遵義能礦投資股份有限公司，貴州 遵義563000;3.湖南有色金屬研究院，湖南 長(zhǎng)沙410015)

鋁土礦是鋁工業(yè)中提煉金屬鋁，生產(chǎn)耐火材料、研磨材料以及高鋁水泥的重要原料［1］。我國(guó)鋁土礦主要為一水硬鋁石型鋁土礦，80%以上屬中低品位礦石，鋁硅比在4 ～7 的就占59.5%。多年的研究成果表明，通過選礦方法提高鋁土礦的鋁硅比，然后采用拜耳法工藝生產(chǎn)氧化鋁是該類鋁土礦資源利用的常用工藝［2-5］。當(dāng)鋁土礦含硫超標(biāo)時(shí)會(huì)影響拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝的穩(wěn)定性［6-7］，高效脫硫脫硅技術(shù)是高硫高硅鋁土礦工業(yè)應(yīng)用的重點(diǎn)和難點(diǎn)，一方面要保證硫、硅的脫除率，另一方面還需解決脫硫、脫硅過程中鋁土礦的夾帶問題［8］。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦石取自貴州正安縣旦坪鋁土礦區(qū)，礦石中的主要含鋁礦物為一水硬鋁石，主要含硅礦物為高嶺石、綠泥石、伊利石、石英等，主要含硫礦物為黃鐵礦，褐鐵礦在礦石中廣泛存在，除少部分呈團(tuán)粒狀、細(xì)脈狀聚集外，多數(shù)呈微細(xì)質(zhì)點(diǎn)彌散浸染，難以單體解離;礦石中的鈦主要以銳鈦礦形式存在，且嵌布粒度微細(xì)，多為0.01 ～0.035 mm，不易回收。礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Main chemical composition analysis results of the ore %

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

為確定合理的脫硫脫硅浮選磨礦細(xì)度，采用圖1流程在1.5 L XFD 型單槽浮選機(jī)中進(jìn)行不同磨礦細(xì)度的脫硫脫硅浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

圖1 脫硫脫硅粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程Fig.1 Flowsheet of condition test at different grinding fineness for desulphurization and desilication flotation

表2 脫硫脫硅粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of condition test at different grinding fineness for desulphurization and desilication flotation %

由表2 可知:隨著磨礦細(xì)度的增加，硫粗精礦中硫回收率和鋁粗精礦中Al2O3回收率都呈先增加后降低的趨勢(shì)，硫粗精礦硫回收率的高點(diǎn)在－0.074 mm 含量為80%時(shí)，鋁粗精礦Al2O3回收率的高點(diǎn)在－0.074 mm含量為90%時(shí)。由于硫僅作為綜合回收對(duì)象，對(duì)鋁土礦精礦而言是有害雜質(zhì)，在不影響鋁土礦精礦品質(zhì)的情況下，主要考慮Al2O3的回收，因此確定脫硫脫硅浮選試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度為－0.074 mm 占90%。

2.2 脫硫浮選條件試驗(yàn)

為確定最優(yōu)的脫硫浮選藥劑條件，采用圖2 流程在1.5 L XFD 型單槽浮選機(jī)中進(jìn)行脫硫浮選條件試驗(yàn)。

2.2.1 碳酸鈉用量試驗(yàn)

碳酸鈉在鋁土礦浮選中極其重要，其可調(diào)節(jié)礦漿的pH，并對(duì)礦泥起到分散作用，還可抑制礦泥及鈣、鎂離子等對(duì)浮選作業(yè)的影響［9-10］。固定硫酸銅用量為200 g/t、捕收劑丁基黃藥+丁銨黑藥為100 +45 g/t，進(jìn)行碳酸鈉用量條件試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

圖2 脫硫浮選條件試驗(yàn)流程Fig.2 Flowsheet of condition test for desulphurization flotation

表3 表明:隨著碳酸鈉用量的增加，硫粗精礦硫品位小幅升高，硫回收率先升高后降低，Al2O3的回收率小幅下降。綜合考慮，確定硫粗選的碳酸鈉用量為2 000 g/t。

2.2.2 硫酸銅用量試驗(yàn)

國(guó)產(chǎn)脈沖水表的優(yōu)勢(shì)在于：（1）到貨周期快，國(guó)產(chǎn)脈沖水表的到貨周期一般是2～3d，定做周期一般是7d，相比于進(jìn)口脈沖水表的到貨周期（約56d）要短得多；（2）價(jià)格實(shí)惠，國(guó)產(chǎn)脈沖水表的價(jià)格約為500元，而進(jìn)口脈沖水表的價(jià)格約為10 000元。同時(shí)在產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)行穩(wěn)定性方面差異并不大。

固定碳酸鈉用量為2 000 g/t、丁基黃藥+丁銨黑藥為100+45 g/t，進(jìn)行硫酸銅用量條件試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 表明:隨著硫酸銅用量的增加，硫粗精礦硫品位呈先快后慢的下降趨勢(shì)，硫回收率升幅先高后低、Al2O3回收率上升。綜合考慮，確定硫酸銅用量為200 g/t。

表3 脫硫浮選碳酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Test results on dosage of sodium carbonate for desulphurization flotation

表4 脫硫浮選硫酸銅用量試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results on dosage of copper sulphate for desulphurization flotation

2.2.3 捕收劑種類及用量試驗(yàn)

固定碳酸鈉用量為2 000 g/t、硫酸銅為200 g/t，進(jìn)行捕收劑種類及用量條件試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 表明:采用丁基黃藥與丁銨黑藥組合作為捕收劑時(shí)，硫粗精礦指標(biāo)較好;丁基黃藥用量一定時(shí)，隨著丁胺黑藥用量的增加，硫粗精礦硫回收率增加。綜合考慮，確定硫粗選捕收劑采用丁基黃藥+丁銨黑藥，用量為120 +40 g/t。此時(shí)獲得的硫粗精礦硫品位為16.01%、Al2O3含量為34.73%、SiO2含量為8.62%，硫回收率為81.06%。

2.3 脫硅浮選條件試驗(yàn)

經(jīng)過一系列條件試驗(yàn)，確定在磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占90%條件下，采用1 粗3 精1 掃、精選尾礦返回、精掃選尾礦作為脫硫尾礦2、掃選尾礦作為脫硫尾礦1 的流程進(jìn)行脫硫浮選閉路試驗(yàn)，獲得了硫品位為33.72%、Al2O3含量為15.96%、SiO2含量為4.98%，硫回收率為75.16%的硫精礦;硫品位為0.31%、Al2O3含量為55.52%、SiO2含量為11.70%，Al2O3回收率為87.97% 的脫硫尾礦1;硫品位為0.71%、Al2O3含量為52.41%、SiO2含量為12.79%，Al2O3回收率為10.86%的脫硫尾礦2。以脫硫浮選閉路試驗(yàn)尾礦1 為給礦，在0.75 L XFD 型單槽浮選機(jī)中按圖3 流程進(jìn)行鋁土礦脫硅正浮選條件試驗(yàn)，試驗(yàn)藥劑用量均按原礦計(jì)。

表5 脫硫浮選捕收劑種類及用量試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results on kinds and dosage of collectors for desulphurization flotation %

圖3 正浮選脫硅條件試驗(yàn)流程Fig.3 Flowsheet of condition test for desilication direct flotation

2.3.1 調(diào)整劑種類及用量試驗(yàn)

正浮選脫硅pH 調(diào)整劑一般采用碳酸鈉、氫氧化鈉［11］，固定抑制劑SY －1 用量為60 g/t、捕收劑AP－1 +AP－2 為1 120 +280 g/t，進(jìn)行正浮選脫硅調(diào)整劑種類及用量試驗(yàn)，結(jié)果如表6 所示。

由表6 可知:隨著碳酸鈉用量的增加，鋁粗精礦中Al2O3品位變化不明顯，作業(yè)回收率先升高后降低，鋁硅比隨著碳酸鈉用量增加而上升。當(dāng)碳酸鈉用量為5 600 g/t(pH=9.5)時(shí)，鋁粗精礦中Al2O3作業(yè)回收率最高，同時(shí)鋁硅比相對(duì)較高，與P. I. Andreev的研究結(jié)果較為相近［12-13］。當(dāng)碳酸鈉和氫氧化鈉混合使用時(shí)，鋁粗精礦Al2O3品位和鋁硅比較單獨(dú)使用碳酸鈉明顯下降。綜合考慮，采用碳酸鈉為調(diào)整劑，用量為5 600 g/t。

2.3.2 抑制劑種類及用量試驗(yàn)

固定碳酸鈉用量為5 600 g/t，AP －1 +AP－2 為1 120 +280 g/t，進(jìn)行正浮選脫硅抑制劑種類及用量試驗(yàn)，結(jié)果見表7。

表7 表明:單獨(dú)使用SY－1 時(shí)，隨著SY－1 用量的增加，鋁粗精礦Al2O3品位和鋁硅比均小幅升高、Al2O3作業(yè)回收率先升高后降低;SY －1 用量一定時(shí)，隨著SY－2 用量的增加，鋁粗精礦鋁硅比小幅升高、Al2O3品位變化不明顯，但會(huì)降低Al2O3作業(yè)回收率。綜合考慮，確定抑制劑為SY－1，用量為60 g/t。

2.3.3 捕收劑用量試驗(yàn)

固定碳酸鈉用量為5 600 g/t、SY－1 用量為60 g/t，進(jìn)行正浮選脫硅AP－1+AP－2 用量試驗(yàn)，結(jié)果見表8。

表8 表明:隨著AP －1 +AP －2 用量的增加，鋁粗精礦鋁硅比和Al2O3品位均降低，Al2O3作業(yè)回收率增加。綜合考慮，確定AP － 1 + AP － 2 用量為1 536 +384 g/t。

表6 正浮選脫硅調(diào)整劑種類及用量試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Test results on kinds and dosage of regulators for desilication direct flotation %

表7 正浮選脫硅抑制劑種類及用量試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Test results on kinds and dosage of inhibitors for desilication direct flotation

2.4 脫硫脫硅浮選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定采用圖4 流程進(jìn)行脫硫脫硅浮選閉路試驗(yàn)，結(jié)果見表9。

由表9 可知:采用脫硫精掃選尾礦單獨(dú)進(jìn)行脫硅浮選流程，消除了脫硫過程中夾帶的易浮鋁土礦對(duì)脫硫的影響，同時(shí)減少了鋁土礦細(xì)泥對(duì)脫硅的影響。閉路試驗(yàn)獲得了硫品位為33.72%、Al2O3品位為15.96%、SiO2品位為4.98%、硫回收率為75.16%的硫精礦，Al2O3品位為61.13%、SiO2品位為7.39%、鋁硅比為8.27、Al2O3回收率為79.64%的鋁土礦精礦。

表8 正浮選脫硅AP－1 +AP－2 用量試驗(yàn)結(jié)果Table 8 Test results on dosage of AP-1 +AP-2 for desilication direct flotation

圖4 脫硫脫硅浮選閉路試驗(yàn)流程Fig.4 Flowsheet of desulfurization and desilication closed circuit flotation test

3 結(jié) 語

(1)貴州某低品位含硫鋁土礦為一水硬鋁石型鋁土礦，主要含硅礦物為高嶺石、綠泥石、伊利石，主要含硫礦物為黃鐵礦。礦物間共生關(guān)系密切，相當(dāng)一部分嵌布粒度極細(xì)，選礦難度較大。

(2)采用1 次磨礦脫硫脫硅浮選工藝，閉路試驗(yàn)獲得了硫品位為33. 72%、Al2O3品位為15. 96%、SiO2品位為4.98%、硫回收率為75.16%的硫精礦，Al2O3品位為61.13%、SiO2品位為7.39%、鋁硅比為8.27、Al2O3回收率為79.64%的鋁土礦精礦。實(shí)現(xiàn)了該鋁土礦石的有效分選，對(duì)同類型鋁土礦開發(fā)具有借鑒意義。

表9 脫硫脫硅浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 9 Results of desulfurization and desilication closed circuit flotation test

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