西南地區(qū)某高泥堆積型鋁土礦選礦試驗(yàn)研究

竇增文

(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所,四川 成都 610041)

鋁土礦是氧化鋁工業(yè)、耐火材料和建筑材料等領(lǐng)域的重要原料。我國(guó)鋁土礦資源儲(chǔ)量較為豐富，有用礦物主要以一水硬鋁石的形式存在，這類礦石具有高鋁、高硅、鋁硅比偏低等特點(diǎn)[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，高品質(zhì)鋁土礦的資源儲(chǔ)量降低，低品質(zhì)鋁土礦的高效利用成為氧化鋁工業(yè)的重要研究課題，尋求節(jié)能環(huán)保的方法，有效脫除鋁土礦中的雜質(zhì)硅，對(duì)氧化鋁工業(yè)的生產(chǎn)具有重要意義[2-4]。

我國(guó)鋁土礦具有原生及次生礦泥量較大，礦物共生關(guān)系復(fù)雜，含鋁礦物的嵌布粒度較細(xì)且難以單體解離的特點(diǎn)。針對(duì)該類型礦石，主要通過(guò)脫泥—浮選、選擇性磨礦—浮選等工藝進(jìn)行浮選脫硅研究[5]。浮選工藝以正浮選為主，捕收劑主要有陰離子捕收劑、中性捕收劑、螯合類捕收劑和組合捕收劑等，包括油酸[6]、塔爾油[7]、中性油、十二烷基苯磺酸鈉等[8-10]。捕收劑的選擇和使用因礦石特點(diǎn)的不同而存在差異，但整體上選擇性較差，用量較大。

西南地區(qū)某高泥堆積型鋁土礦脫泥過(guò)程中有用礦物損失較大，為此，采用全泥正浮選工藝，使用復(fù)配的鋁土礦陰離子型捕收劑EMB-506進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究，解決了常規(guī)捕收劑選擇性較差的問(wèn)題，在用量較低的情況下，獲得了較好的試驗(yàn)指標(biāo)。

1 原礦性質(zhì)

1.1 化學(xué)多元素及礦物組成分析

原礦化學(xué)多元素及礦物組成分析結(jié)果分別見表1、表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Analysis results of the chemical multi-elements for the raw ores%

表2 原礦礦物組成及含量Table 2 Mineral composition and contents of the raw ores%

由表1可知，原礦中Al2O3含量為47.25%，SiO2含量為10.86%，鋁硅比為4.35。

由表2可知，原礦中主要有用礦物為硬水鋁石，主要脈石礦物為高嶺石;其他金屬礦物有赤鐵礦、針鐵礦以及銳鈦礦等。

1.2 粒度篩析

將原礦磨至-0.074 mm占70%后進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果見表3。

表3 磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%時(shí)樣品粒度篩析結(jié)果Table 3 Results of particle size sieving of the samples with grinding fineness of -0.074 mm accounting for 70%

由表3可知，將原礦磨至-0.074 mm占70%時(shí)，樣品中-0.01 mm粒級(jí)含量達(dá)25.62%，該細(xì)粒級(jí)將影響浮選指標(biāo)。

1.3 礦物解離情況及嵌布特征

1.3.1 解離情況

礦物的共生關(guān)系較為復(fù)雜，目的礦物嵌布粒度不均，單體解離度不高。當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占70%時(shí)，各主要礦物的解離度普遍偏低，部分礦物的單體解離度極差，選礦回收目的礦物的難度較大。

1.3.2 嵌布特征

鋁主要賦存于一水鋁石和鐵泥質(zhì)浸染的一水鋁石中，分布率分別為55.36%和26.15%，兩者累計(jì)達(dá)81.51%;其次為高嶺石，鋁在其中的分布率為17.35%。

一水鋁石主要與鐵泥質(zhì)浸染的一水鋁石、高嶺石、褐鐵礦、赤鐵礦、銳鈦礦等共生(圖1(a))，且共生關(guān)系比較復(fù)雜，多呈相互鑲嵌、微細(xì)粒浸染或細(xì)粒包裹關(guān)系，常包裹有粒狀或脈狀赤鐵礦、褐鐵礦顆粒和微細(xì)粒的銳鈦礦顆粒等(圖1(b))，單體解離比較困難。

圖1 礦物嵌布特征Fig.1 Dissimination characteristic of the minerals

鐵泥質(zhì)浸染的一水鋁石多呈微晶、隱晶或泥晶狀態(tài)，顆粒沒(méi)有明顯界限，不同顆粒的形貌、灰度差異較大，多與一水鋁石、高嶺石連生呈微細(xì)粒浸染狀，共生關(guān)系復(fù)雜，與其它礦物多呈微細(xì)粒鑲嵌、浸染或包裹狀態(tài)，單體解離比較困難。

2 試驗(yàn)方案的確定

該礦石鐵、鈦礦物與鋁礦物之間緊密共生，對(duì)提高鋁土礦精礦品位有一定的影響;礦石中Fe含量為19.15%，浮選礦漿中赤泥影響精礦品位的提高。綜合工藝礦物學(xué)的研究結(jié)果，該礦石的選別難度較大。

針對(duì)該原礦樣進(jìn)行了預(yù)先脫泥及反浮選脫硅試驗(yàn)，結(jié)果表明，原礦預(yù)先脫泥，礦泥中Al2O3損失率較大;反浮選脫硅效果不理想。在此基礎(chǔ)上，確定采用全泥正浮選工藝對(duì)該礦樣進(jìn)行選別，大量的探索試驗(yàn)結(jié)果表明，由于礦泥等影響，脂肪酸類、氧化石蠟皂等常規(guī)捕收劑對(duì)該礦石的選別指標(biāo)較差。為此，采用氫氧化鈉為調(diào)整劑，水玻璃為高嶺石等脈石礦物的抑制劑，捕收劑采用選擇性較好的復(fù)配陰離子型捕收劑EMB-506，進(jìn)行選礦試驗(yàn)。條件優(yōu)化試驗(yàn)流程見圖2。

圖2 條件優(yōu)化試驗(yàn)流程Fig.2 Flowsheet of condition optimization tests

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在粗選氫氧化鈉用量為1 200 g/t、水玻璃用量為500 g/t、EMB-506用量為1 000 g/t，掃選EMB-506用量為500 g/t的條件下，考察磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見表4。

表4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of grinding fineness test

由表4可知，隨著磨礦細(xì)度的提高，精礦Al2O3的品位逐漸降低、Al2O3的回收率升高、鋁硅比逐漸降低。磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%時(shí)，Al2O3在尾礦中的損失率為17.58%，進(jìn)一步提高磨礦細(xì)度，會(huì)造成浮選過(guò)程中泥化嚴(yán)重，藥劑消耗量增大。綜合考慮，確定適宜的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%。

3.2 氫氧化鈉用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%，粗選水玻璃用量為500 g/t、EMB-506用量為1 000 g/t，掃選EMB-506用量為500 g/t的條件下，考察氫氧化鈉用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 氫氧化鈉用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Results of sodium hydroxide dosage test

由圖3可知，隨著氫氧化鈉用量的增加，精礦Al2O3的回收率先增加后降低，鋁硅比逐漸增加。當(dāng)氫氧化鈉的用量為1 600 g/t時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，精礦Al2O3的回收率較高。因此，確定適宜的氫氧化鈉用量為1 600 g/t。

3.3 水玻璃用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%，粗選氫氧化鈉用量為1 600 g/t、EMB-506用量為1 000 g/t，掃選EMB-506用量為500 g/t的條件下，考察水玻璃用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Results of sodium silicate dosage test

由圖4可知，隨著水玻璃用量的增加，精礦Al2O3的回收率逐漸降低，鋁硅比逐漸增加。綜合考慮，確定適宜的水玻璃用量為500 g/t。

3.4 EMB-506用量及比選試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%，粗選氫氧化鈉用量為1 600 g/t、水玻璃用量為500 g/t，掃選EMB-506用量為600 g/t的條件下，考察粗選EMB-506用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖5。

圖5 粗選EMB-506用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Results of EMB-506 dosage test in roughing

由圖5可知，隨著粗選EMB-506用量的增加，精礦中Al2O3的回收率逐漸升高，鋁硅比逐漸降低。當(dāng)粗選EMB-506用量大于1 200 g/t，精礦Al2O3的回收率提高幅度不大。綜合考慮，確定適宜的粗選EMB-506用量為1 200 g/t。

固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%，粗選氫氧化鈉用量為1 600 g/t、水玻璃用量為500 g/t，對(duì)比捕收劑油酸與EMB-506浮選效果，其中油酸粗、掃選用量分別為1 600+800 g/t，EMB-506用量粗、掃選用量分別為1 200+600 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 油酸與EMB-506對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Comparative test results of oleic acid and EMB-506

由表5可知，相同條件下，捕收劑EMB-506比油酸的捕收能力更強(qiáng)，用量小，具有較好的選擇性，獲得的精礦Al2O3回收率和鋁硅比均較高。此外，該藥劑的溶解性較好，浮選指標(biāo)受溫度影響較小。

3.5 開路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全開路試驗(yàn)，具體流程見圖6，結(jié)果見表6。

圖6 全開路試驗(yàn)流程Fig.6 Flowsheet of the whole open-circuit test

由表6可知，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%的條件下，經(jīng)過(guò)“2粗1掃3精”可以得到Al2O3品位為55.26%、Al2O3回收率為36.03%、鋁硅比為15.35的精礦。

表6 全開路試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of the whole open-circuit test

3.6 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)及開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，具體流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

圖7 閉路試驗(yàn)流程Fig.7 Flowsheet of the closed-circuit test

表7 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of the closed-circuit test

由表7可知，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%的條件下，閉路浮選能夠得到Al2O3品位為51.62%、Al2O3回收率為86.66%、SiO2品位為6.05%、鋁硅比為8.53的精礦。

4 結(jié) 論

(1)某高泥堆積型鋁土礦中Al2O3、SiO2含量分別為47.25%、10.86%，鋁硅比為4.35;主要目的礦物為硬水鋁石，主要脈石礦物為高嶺石，其他金屬礦物有赤鐵礦、針鐵礦以及銳鈦礦等。

(2)該礦石中礦物的共生關(guān)系較為復(fù)雜，目的礦物嵌布粒度不均，單體解離度不高。鐵、鈦礦物與鋁礦物之間緊密共生，難以實(shí)現(xiàn)有效分離。

(3)針對(duì)該礦石采用全泥正浮選的選礦工藝，以氫氧化鈉為調(diào)整劑、水玻璃為抑制劑，EMB-506為捕收劑，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%的條件下，閉路試驗(yàn)可獲得Al2O3品位為51.62%、SiO2品位為6.05%、鋁硅比為8.53、Al2O3回收率為86.66%的浮選精礦。

(4)該工藝流程結(jié)構(gòu)及浮選藥劑制度簡(jiǎn)單，試驗(yàn)取得了較好的效果，為該礦的利用提供了技術(shù)支撐。