低品位高硫鋁土礦反浮選同步脫硫硅試驗

周杰強 梅光軍 于明明 程 潛

（1.武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院，湖北武漢430070；2.平頂山華興浮選工程技術服務有限公司，河南平頂山467000；3.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點實驗室，湖北武漢430070）

我國的鋁土礦資源較豐富，截止2015年底，探明總儲量達43.4億t，其中98.46%為一水硬鋁石型鋁土礦資源，90%以上的鋁土礦資源集中分布在貴州、廣西、山西和河南等省區(qū)［1-4］。

所謂高硫鋁土礦，一般是指硫含量大于0.7%的鋁土礦。直接用高硫鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁，不僅會腐蝕設備，而且黃鐵礦的溶出會導致鋁酸鈉溶液含鐵過量，進而對后續(xù)作業(yè)產(chǎn)生不利影響。因此，高硫鋁土礦加工過程中必須首先進行脫硫，而對于低品位高硫鋁土礦，則還必須進行脫硅，關于浮選分步脫硫、脫硅的研究已有報道［6-7］。

試驗將針對重慶某低品位高硫鋁土礦石，開展反浮選同步脫硫脫硅工藝研究。

1 礦石性質

試驗用原礦取自重慶某地，主要化學成分分析結果見表1，主要礦物組成見表2。

由表1可知，礦石Al2O3含量為59.79%，SiO2含量為13.06%，S含量達1.82%，鋁硅比為4.58。因此，該礦石屬典型的低品位高硫鋁土礦石。

由表2可知，礦石中的含鋁礦物主要為一水硬鋁石，一水軟鋁石少量；硅酸鹽礦物種類較復雜，主要有綠泥石、高嶺石、伊利石和石英等，鐵礦物主要為黃鐵礦和菱鐵礦，鈦礦物主要為銳鈦礦和金紅石，礦石中的硫以黃鐵礦的形態(tài)存在。

礦石中的高嶺石與伊利石、綠泥石等共生關系密切，且與一水硬鋁石的嵌布關系較為復雜；高嶺石粒度細小，多以粒狀集合體相態(tài)呈星點狀分布在一水硬鋁石中；綠泥石主要呈球狀、不規(guī)則粒狀及片狀結合體與一水硬鋁石緊密共生；伊利石、高嶺石和綠泥石的集合體中常交生有一水硬鋁石、黃鐵礦、金紅石、銳鈦礦等礦物。由于礦物結構復雜，嵌布粒度較細，脈石礦物中高嶺石含量較高，存在大量的鋁硅結合物，因此，反浮選脫硅的難度較大。相對而言，黃鐵礦顆粒較規(guī)則、且粒度較粗，單體解離較容易，礦石磨至0.075～0 mm時，與一水硬鋁石解離較徹底，因而浮選脫硫較容易。

2 試驗結果與討論

2.1 條件試驗

條件試驗流程見圖1。

2.1.1 磨礦細度試驗

磨礦細度試驗的pH調整劑碳酸鈉用量為4 kg/t（pH=8.5），活化劑無水硫酸銅用量為50 g/t，抑制劑無機高分子聚合硅酸鹽用量為1 000 g/t，脫硫捕收劑丁基鈉黃藥+起泡劑松醇油用量為240+100 g/t，脫硅捕收劑為自主研發(fā)的多胺類組合捕收劑，用量為160 g/t，試驗結果見表3。

從表3可知，隨著磨礦細度的提高，鋁土礦粗精礦Al2O3品位先上升后下降，Al2O3回收率呈先快后慢的上升趨勢，S含量和SiO2含量均先下降后上升；當磨礦細度超過-0.075 mm占77%后，鋁土礦粗精礦Al2O3品位明顯下降、Al2O3回收率上升不再明顯。因此，確定磨礦細度為-0.075 mm占77%。

2.1.2 脫硫硅捕收劑+起泡劑用量試驗

脫硫硅捕收劑+起泡劑用量試驗的磨礦細度為-0.075 mm占77%，碳酸鈉用量為4 kg/t，無水硫酸銅用量為50 g/t，無機高分子聚合硅酸鹽用量為1 000 g/t，藥劑用量試驗是在少量多次分段加藥的基礎上進行的，試驗結果見表4。

由表4可知，隨著捕收劑+起泡劑用量的增加，鋁土礦粗精礦Al2O3品位上升、回收率下降；SiO2、S含量下降。當丁基鈉黃藥+松醇油用量達到240+100 g/t后，繼續(xù)增加用量，鋁土礦粗精礦硫含量不再下降，同時，鋁土礦粗精礦Al2O3含量上升變得緩慢。因此，確定脫硫粗選的丁基鈉黃藥+松醇油用量為240+100 g/t，多胺類組合捕收劑用量為160 g/t。

2.1.3 礦漿pH試驗

礦漿pH試驗的磨礦細度為-0.075 mm占77%，無水硫酸銅用量為50 g/t，無機高分子聚合硅酸鹽用量為1 000 g/t，丁基鈉黃藥+松醇油用量為240+100 g/t，多胺類組合捕收劑用量為160 g/t，礦漿pH（調整劑為碳酸鈉或鹽酸）試驗結果見表5。

由表5可知，隨著礦漿pH值的增大，鋁土礦粗精礦Al2O3品位下降、回收率微幅上升；SiO2、S含量先上升后下降。綜合考慮，確定礦漿的pH=8.5，對應的碳酸鈉用量為4 kg/t。

2.1.4 無機高分子聚合硅酸鹽用量試驗

無機高分子聚合硅酸鹽用量試驗的磨礦細度為-0.075 mm占77%，碳酸鈉用量為4 kg/t，無水硫酸銅用量為50 g/t，丁基鈉黃藥+松醇油用量為240+100 g/t，多胺類組合捕收劑用量為160 g/t，試驗結果見表6。

由圖6可知，隨著無機高分子聚合硅酸鹽用量的增大，鋁土礦粗精礦Al2O3品位下降、回收率上升，SiO2、S含量上升。綜合考慮，確定粗選的無機高分子聚合硅酸鹽用量為1 000 g/t。

2.1.5 無水硫酸銅用量試驗

無水硫酸銅用量試驗的磨礦細度為-0.075 mm占77%，碳酸鈉用量為4 kg/t，無機高分子聚合硅酸鹽用量為1 000 g/t，丁基鈉黃藥+松醇油用量為240+100 g/t，多胺類組合捕收劑用量為160 g/t，試驗結果見表7。

由表7可知，隨著無水硫酸銅用量的增大，鋁土礦粗精礦Al2O3品位上升、回收率下降，SiO2、S含量也均下降。綜合考慮，反浮選粗選的無水硫酸銅用量為50 g/t。

2.2 閉路試驗

在條件試驗和開路試驗基礎上進行了閉路試驗，試驗流程見圖2，結果見表8。

由表8可知，對于Al2O3含量為59.79%、S含量為1.82%、SiO2含量為13.06%、鋁硅比為4.58的鋁土礦礦石，采用圖2所示的流程處理，可得到Al2O3含量為65.35%、S含量為0.19%、SiO2含量為9.85%、鋁硅比為6.63、Al2O3回收率為83.47%的鋁土礦精礦，達到后續(xù)氧化鋁生產(chǎn)所要求的原料品質要求。

3 結 論

（1）重慶某低品位高硫鋁土礦石Al2O3含量為59.79%，SiO2含量為13.06%，S含量達1.82%，鋁硅比為4.58，主要含鋁礦物為一水硬鋁石，一水軟鋁石少量；硅酸鹽礦物種類較復雜，主要有綠泥石、高嶺石、伊利石和石英等，鐵礦物主要為黃鐵礦和菱鐵礦，鈦礦物主要為銳鈦礦和金紅石，礦石中的硫以黃鐵礦的形態(tài)存在。礦石中高嶺石、伊利石、綠泥石等共生關系密切，且與一水硬鋁石的嵌布關系復雜。

（2）礦石在磨礦細度為-0.075 mm占77%、以碳酸鈉為pH調整劑（礦漿pH=8.5），無水硫酸銅為活化劑，無機高分子聚合硅酸鹽為抑制劑，丁基鈉黃藥為脫硫捕收劑，松醇油為起泡劑，自主研發(fā)的多胺類組合藥劑為脫硅捕收劑，采用1粗2掃1精、中礦順序返回流程處理，可獲得Al2O3含量為65.35%、S含量為0.19%、SiO2含量為9.85%、鋁硅比為6.63、Al2O3回收率為83.47%的鋁土礦精礦，達到后續(xù)氧化鋁生產(chǎn)所要求的原料品質要求。