基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝研究

張鐵志，弭飛飛

(1.東北大學(xué)設(shè)計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166；2.沈陽科維潤工程技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110166）

鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝是鋁土礦選礦過程中一項重要的技術(shù)，利用雙倉溢流型球磨機將鋁土礦原礦中的雜質(zhì)脫除，其中主要雜質(zhì)為硫元素，然后將鋁土礦原礦進行分流，最終根據(jù)根據(jù)水利旋轉(zhuǎn)磨礦分流過程，將鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝作為鋁礦資源生產(chǎn)一項核心技術(shù)工藝，并且由于鋁土礦磨礦分級涉及到的工序比較繁多，導(dǎo)致該項工藝具有一定的難度，尤其是對鋁土礦原礦礦漿制備階段，不僅要保證鋁土礦原礦質(zhì)量，還要具有較高的脫硫率[1]。前蘇聯(lián)采用基于一氫氧化鈉的溶出磨礦工藝，將鋁土礦中的硫元素在磨礦分級過程中脫除，但是該項工藝僅能實現(xiàn)60%的鋁框處理率。二十世紀(jì)九十年代美國學(xué)者通過鋁土礦磨礦分級試驗，了解鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝要注意鋁土礦原礦磨礦時間，合理的鋁土礦磨礦設(shè)備有利于鋁土礦原礦分級。雖然國內(nèi)外對于鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝的研究比較重視，但是僅對目前國內(nèi)鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝實踐效果來看，鋁土礦原礦程度仍然比較低，并且傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)成本比較高，已經(jīng)無法滿足鋁土礦磨礦分級需求，為此提出基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝研究。

1 基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝

1.1 鋁土礦原礦磨礦工藝

鋁土礦原礦磨礦工藝是基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝首要工序，其目的是通過將鋁土礦中水分脫離，方便后續(xù)鋁土礦磨礦。

氧化鋁原料主要為三水鋁石礦，其磨礦分級工藝技術(shù),包括磨礦和分級兩個工序，利用雙倉溢流型球磨機，將鋁土礦原礦進行攪拌和融合，然后等到5.5min 后使鋁土礦原礦充分氧化，最后將氧化后的鋁土礦原礦放入箱式電阻爐中進行打磨。

在磨礦過程中鋁土礦原礦對鋁土礦磨礦分級質(zhì)量具有重要影響作用，氧化鋁原料鋁土礦的磨礦分級工藝技術(shù)，氧化鋁原料鋁土礦的磨礦分級工藝技術(shù)，包括磨礦和分級兩個工序，本發(fā)明的鋁土礦磨礦設(shè)備釆用雙倉溢流型球磨機，分級設(shè)備釆用水力旋流器組，雙倉溢流型球磨機配合水力旋流器組，組成閉路磨礦分級流程。雙倉溢流型磨機內(nèi)有隔倉板，將磨機分成粗磨和細(xì)磨2 個倉，隔倉板的位置可前后調(diào)整；磨機的長徑比L/D 為2.2～4；第一倉磨機襯板釆用階梯襯板，第二倉釆用波紋襯板；水力旋流器通常2～8 臺組成一組，每臺磨機配備水力旋流器1～2 組。本工藝技術(shù)簡化了磨礦分級工藝流程，使操作管理方便，降低單位磨礦產(chǎn)品的能耗，得到的原礦漿產(chǎn)品細(xì)度均勻，適用于氧化鋁生產(chǎn)廠家。

磨礦過程中不僅會對鋁土礦磨礦分級具有重要影響作用，磨礦時間也需要嚴(yán)格把控，所以為了研究出符合鋁土礦磨礦分級的磨礦時間參數(shù)，進行磨礦時間與浸出率和回收率測試。其他參數(shù)與上文磨礦速度測試參數(shù)相同，將氧化后的樣品溶液分別經(jīng)過1.5 小時、2.5 小時、3.5 小時、4.5 小時磨礦[3]。測試結(jié)果表明，鋁土礦原礦中鋁的浸出率和回收率會隨著磨礦時間的增加而增加，當(dāng)磨礦時間大于2.5 小時后，鋁的浸出率和回收率呈下降趨勢，也就是說磨礦時間對于鋁的浸出率和回收率影響較小，磨礦溫度才是關(guān)鍵因素，所以確定鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝中原礦磨礦時間為2.5 小時，磨礦溫度為700℃。

1.2 鋁土礦原礦磨礦

將磨礦后的鋁土礦原礦進行磨礦，鋁土礦原礦采用1500×1500 格子型球磨機械設(shè)備。磨礦過程中容易出現(xiàn)“漲肚”現(xiàn)象，球磨機的填充率不易過高，否則會降低鋁土礦原礦磨礦效果，同時也不易過低，球磨機的填充率過低過降低磨礦效率，因此在磨礦過程中要注意磨礦參數(shù)以及鋼球配比。

在磨礦之前需要設(shè)定好1500×1500 格子型球磨機械設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，根據(jù)鋁土礦磨礦分級需求，將其技術(shù)參數(shù)設(shè)置如下表所示。

表1 球磨機械設(shè)備技術(shù)參數(shù)表

將1500×1500 格子型球磨機按照表1 設(shè)定參數(shù)，開啟電源，將磨礦后的鋁土礦原料放入設(shè)備中，并將鋼球銅鋁土礦原料也一并放入其中，鋼球的作用是幫助鋁土礦原料更好的打磨和粉碎，其配比對鋁土礦磨礦質(zhì)量有重要的影響[4]。此次鋁土礦磨礦采用二段式磨礦，每段磨礦鋼球采用不同的配比，根據(jù)磨礦經(jīng)驗，將鋁土礦原礦一段磨礦鋼球配比為：Φ120:Φ90:Φ70:Φ50=6:25:8:32:19；鋁土礦原礦一段磨礦鋼球配比為：Φ120:Φ90:Φ70:Φ50=13：43:12：30，一段磨礦球磨機的填充率為35.75%，二段磨礦球磨機的填充率為36.45%，填充率均符合要求，在磨礦過程中不會發(fā)生“漲肚”現(xiàn)象。

1.3 溢流型球磨機配合水力旋流器組

原礦漿制備是氧化鋁廠原料車間的重要生產(chǎn)工序，其作用是將鋁土礦及石灰磨細(xì)至合格的細(xì)度，并加入循環(huán)母液制備出合格的原礦漿，供后序的溶出車間使用。原礦漿的合格率指標(biāo)直接影響到溶出工序的技術(shù)指標(biāo)以及全廠技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。

傳統(tǒng)工藝是以一氧化氫納作為鋁土礦焙砂脫硫試劑，利用一氧化氫納與鋁土礦焙砂中硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將硫元素從鋁土礦焙砂中脫離出來[5]。此次為了提高氧化鋁分級效果，將氧化鋁磨礦進行雙倉溢流型球磨機磨礦技術(shù)，一段球磨配螺旋分級機工藝:這是國內(nèi)外氧化鋁廠使用最廣泛的工藝，此方案自20 世紀(jì)50 年代開始在國內(nèi)使用，目前國內(nèi)部分新建氧化鋁廠仍在釆用此工藝，如山東鋁第二氧化鋁廠擴建，新建的在平氧化鋁廠等。其技術(shù)特點是：采用一段球磨機配螺旋分級機組成閉路磨礦流程，鋁土礦(有的礦需配入一定量石灰)與循環(huán)母液一同加入一段球磨機中，磨礦得到的產(chǎn)品進螺旋分級機分級,分級的粗砂作為返砂返回磨機繼續(xù)磨礦，分級溢流為本工序的產(chǎn)品(稱原礦漿)送往后序工段。

二段磨配水力旋流器工藝：此工藝方案比一段磨工藝進了一步，于20 世紀(jì)90 年代初開始在廣西平果氧化鋁廠首次使用，現(xiàn)已在國內(nèi)氧化鋁廠推廣應(yīng)用，如山西鋁廠后800kt/a 的擴建、山西陽泉、河南新安等氧化鋁F,均采用了兩段磨配水力旋流器工藝。此工藝的特點是：磨礦工段分成兩段，第一段用棒磨機進行粗磨，將鋁主礦從13mm～25mm 磨至0.8mm～1mm,用第二段球磨機進行細(xì)磨，將鋁土礦磨細(xì)至-63pm 占70%～78%,粗磨和細(xì)磨得到的中間礦漿一同進水力旋流器中進行分級，分級底流返回第二段球磨機內(nèi)循環(huán)磨礦，分級溢流作為本工段的原礦漿產(chǎn)品。本磨礦工藝技術(shù)在選礦學(xué)上也稱為“一段開路、二段閉路的兩段磨礦分級流程”。

2 實驗論證分析

實驗選取某礦山鋁土礦床為實驗環(huán)境，對該礦床的鋁土礦進行磨礦分級實驗。鋁土礦磨礦設(shè)備采用雙倉溢流型球磨機取代現(xiàn)有的一段磨或兩段磨，分級設(shè)備采用水力旋流器組取代傳統(tǒng)的雙螺旋分級機；雙倉溢流型球磨機配水力旋流器組，組成閉路磨礦分級流程，對兩種工藝進行對比分析，實驗結(jié)果如下表所示。

表2 兩種工藝鋁土礦磨礦效率對比（%）

從上表可以看出，上述雙倉型磨機內(nèi)含有隔倉板，利用磨機內(nèi)隔倉板將磨機分成2 個倉，第一倉為粗磨，使用直徑較大的磨礦介質(zhì)；第二倉為細(xì)磨，使用小鋼球作為磨礦介質(zhì)；第一倉粗磨通常將鋁土礦從13mm～25mm 磨至0.5mm～1mm,第二倉細(xì)磨將鋁土礦從0.5-Imni 磨細(xì)至-63 卩m 占65%～78%,為便于生產(chǎn)中控制或調(diào)整兩個磨礦倉的磨礦粒度，磨機內(nèi)隔倉板的安裝位置設(shè)計時應(yīng)考慮可前后調(diào)整，調(diào)整距離在1000mm 范圍內(nèi)。

3 結(jié)束語

本文提出一套基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝?yán)碚?，該技術(shù)工藝將鋁土礦原礦磨礦溫度和時間、磨礦參數(shù)和鋼球配比以及脫落分級作為重點，對傳統(tǒng)技術(shù)工藝進行了改良與創(chuàng)新，由于在一臺磨機內(nèi)要同時完成鋁土礦粗磨和細(xì)磨兩個任務(wù)，當(dāng)磨機轉(zhuǎn)速一定的情況下，鋁土礦的磨礦粒度與其在磨機內(nèi)的停留時間成正比，故選擇雙倉溢流型磨機時應(yīng)考慮磨機的長度要足夠，可大幅度減少鋁土礦的過磨現(xiàn)象，從而節(jié)約磨礦能耗，降低單位磨礦產(chǎn)品的電耗。因此今后還需要對基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術(shù)工藝進行深一步研究。