牙買加鋁土礦礦漿制備工藝的研究

范 超，張 騎，周興勇，柏忠鑫

（云南文山鋁業(yè)有限公司，云南 文山 663000）

2017年底，全球探明鋁土礦儲(chǔ)量為300億噸，鋁土礦主要分布在幾內(nèi)亞、澳大利亞、巴西、牙買加、越南、印度尼西亞，其中幾內(nèi)亞、澳大利亞、巴西及牙買加四國(guó)已探明鋁土礦儲(chǔ)量約占全球鋁土礦總儲(chǔ)量的60.5%。從全球鋁土礦儲(chǔ)量角度來(lái)看，我國(guó)不屬于鋁土礦資源豐富的國(guó)家，鋁土礦儲(chǔ)量為10億噸，全球第七位，僅占世界儲(chǔ)量的3.33%[1]。2017年中國(guó)鋁土礦產(chǎn)量達(dá)到6800萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)量的22.7%，僅落后于澳大利亞，排名世界第二位，鋁土礦靜態(tài)可采年限僅為14年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于全球的102年。

根據(jù)中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)：中國(guó)氧化鋁產(chǎn)量從2004年的702.4萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2017年的6901.7萬(wàn)噸，鋁土礦使用量不斷增加，對(duì)外依存度達(dá)到44.47%。未來(lái)我國(guó)可能會(huì)面臨國(guó)內(nèi)資源短缺的困境，形成的鋁土礦供給缺口將更多地依靠進(jìn)口滿足，鋁土礦進(jìn)口量和對(duì)外依存度很可能大幅上升。本文針對(duì)牙買加鋁土礦的礦漿制備進(jìn)行應(yīng)用研究，以期獲得高效經(jīng)濟(jì)的使用該種類的礦石。

1 牙買加鋁土礦的性質(zhì)

牙買加地處加勒比海，鋁土礦資源豐富，已探明的儲(chǔ)量達(dá)25億噸，鋁土礦礦床類型為紅土型，氧化鋁含量40%～50%，以三水鋁石為主，含有少量的一水軟鋁石，接近地表采用露天開采，含有少量的雜物。礦石以高鐵、中鋁、低硅、高硅鋁比為特征，礦石品質(zhì)較好，開發(fā)利用成本低[2]。其化學(xué)成分如表1所示。

表1 牙買加鋁土礦化學(xué)成分表

牙買加鋁土礦的運(yùn)行相對(duì)復(fù)雜，礦石開采出來(lái)后汽車運(yùn)輸至內(nèi)河碼頭，通過(guò)運(yùn)礦船運(yùn)至公海進(jìn)行倒運(yùn)，再用遠(yuǎn)洋輪船運(yùn)送至世界各地，中國(guó)港口的價(jià)格為66.4美元/噸[3]，價(jià)格比到港的進(jìn)口鋁土礦及國(guó)產(chǎn)鋁土礦都高，使用牙買加鋁土礦必須找到一種最經(jīng)濟(jì)的辦法，降低生產(chǎn)成本。表2為2017年12月中國(guó)進(jìn)口鋁土礦到港價(jià)格表：

表2 2017年12月進(jìn)口鋁土礦港口價(jià)格表

2 礦漿制備工藝的應(yīng)用改進(jìn)

紅土型鋁土礦顆粒細(xì)、流動(dòng)性好（圖1），在物料輸送過(guò)程中遇風(fēng)就會(huì)產(chǎn)生飛揚(yáng)，在各下料口揚(yáng)塵更加嚴(yán)重，該鋁土礦粒度細(xì)基本不需要進(jìn)行研磨。使用一水硬鋁石磨礦流程進(jìn)行礦漿制備時(shí)，存在磨機(jī)空砸現(xiàn)象，去除研磨體后，因鋁土礦中含有一定量的膠泥，會(huì)在磨機(jī)筒體上粘結(jié)，使磨機(jī)發(fā)生偏心運(yùn)轉(zhuǎn)，造成設(shè)備損壞。經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐后，一水硬鋁石磨礦流程不能滿足牙買加鋁土礦礦漿制備工藝，需要對(duì)礦漿制備工藝進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，降低鋁土礦的飛揚(yáng)，提高設(shè)備的利用效率。

圖1 牙買加鋁土礦

2.1 礦漿制備工藝的研究

取樣對(duì)進(jìn)廠的牙買加鋁土礦粒度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)粒度≥20mm的含量0.24%，≥10mm的含量2.884%，≥1mm的含量12.14%，≤1mm的含量84.77%，詳細(xì)分析數(shù)據(jù)見表3。

表3 牙買加鋁土礦粒度分布表

現(xiàn)場(chǎng)牙買加鋁土礦不經(jīng)過(guò)磨機(jī)磨制，簡(jiǎn)單的與循環(huán)母液混合攪拌，對(duì)礦漿粒度進(jìn)行分析，與磨機(jī)磨制的國(guó)產(chǎn)礦漿進(jìn)行細(xì)度對(duì)比，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表4所示：

表4 牙買加鋁土礦拌漿細(xì)度對(duì)比表

攪拌礦漿的粒度進(jìn)行分析對(duì)比，500mm以下的粒度完全滿足生產(chǎn)需要，大于500mm的可能影響管道化溶出的運(yùn)行，分析論證采用混合攪拌代替磨機(jī)磨礦，加上除渣工藝?；旌蠑嚢柽x用雙軸攪拌輸送機(jī)（圖2）對(duì)鋁土礦與循環(huán)母進(jìn)行混合攪拌，然后自流進(jìn)入攪拌混合槽進(jìn)行再次混合，保證充分混合均勻。

圖2 雙軸攪拌輸送機(jī)

2.2 礦漿中大顆粒篩出研究

牙買加鋁土礦進(jìn)行攪拌混合后，取粒度大于10mm的礦漿顆粒進(jìn)行化學(xué)成分分析，數(shù)據(jù)如表5所示：

表5 牙買加鋁土礦礦漿大于15mm顆?；瘜W(xué)成分表

分析發(fā)現(xiàn)大于10mm的礦石顆粒中CaO含量19.42%，表明大于10mm的顆粒中多數(shù)是石灰石應(yīng)當(dāng)篩出。采用回轉(zhuǎn)篩進(jìn)行分離礦漿中的大顆粒及雜物，運(yùn)行過(guò)程中因篩分通過(guò)困難，研究發(fā)現(xiàn)在不斷的攪拌過(guò)程中，小顆粒會(huì)相互抱緊成團(tuán)，同時(shí)鋁土礦中含有一定的膠泥容易在篩網(wǎng)上粘接，影響礦漿在常壓下的篩分作業(yè)。

鋁土礦采用16mm＊16mm的篩子進(jìn)行干篩，取篩上物料進(jìn)行化學(xué)成分分析，數(shù)據(jù)如表6所示。通過(guò)化驗(yàn)指標(biāo)分析，篩上物料基本無(wú)使用價(jià)值。

表6 牙買加鋁土礦篩上物料化學(xué)成分表1

選擇了一臺(tái)1.5m×4.8m的直線振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，篩下物料進(jìn)入雙軸攪拌輸送機(jī)，與循環(huán)母液進(jìn)行攪拌混合，通過(guò)渣漿泵輸送至常壓脫硅槽。經(jīng)過(guò)常壓脫硅后，礦漿用高壓隔膜泵送入管道化進(jìn)行溶出，運(yùn)行過(guò)程中因礦漿中大顆粒導(dǎo)致高壓隔膜泵頻繁跳停。為了減少礦漿中大顆粒，把直線振動(dòng)篩的篩網(wǎng)孔徑減小至8mm×8mm，同時(shí)在進(jìn)入常壓脫硅槽前加隔渣器（篩孔型號(hào)：6mm×6mm），杜絕因礦漿顆粒粗對(duì)管道化溶出的影響。把直線振動(dòng)篩篩孔改小后，篩上物料明細(xì)增多，取樣分析化學(xué)指標(biāo)如表7所示。考慮到牙買加鋁土礦價(jià)格高，盡量回收氧化鋁，對(duì)篩上的物料按比例配入使用。

表7 牙買加鋁土礦篩上物料化學(xué)成分表2

經(jīng)過(guò)不斷探索牙買加鋁土礦使用方案，提高其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，完善拌漿工藝流程，最后形成如圖3的工藝流程圖。該系統(tǒng)采用簡(jiǎn)短的流程，無(wú)大型設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了礦漿的制備工作，降低了生產(chǎn)成本。

圖3 拌漿工藝流程圖

3 實(shí)施效果

通過(guò)對(duì)篩分工藝進(jìn)行改進(jìn)完善，不斷摸索工藝控制條件，累計(jì)使用牙買加鋁土礦15萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定。磨礦的能耗成本從12.04元/噸降至3.29元/噸，同時(shí)緩解磨機(jī)礦漿制備的壓力及減少現(xiàn)場(chǎng)的揚(yáng)塵污染。

4 結(jié)語(yǔ)

探索出一種氧化鋁生產(chǎn)的礦漿制備新工藝，在實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中降低生產(chǎn)成本，緩解礦石輸送及磨礦的生產(chǎn)壓力。但是，存在對(duì)鋁土礦含水要求高，礦漿固含提高困難等問題，需要進(jìn)一步摸索工藝控制。