河南地區(qū)高硫鋁土礦浮選脫硫試驗(yàn)研究

郭 鑫,田應(yīng)忠,李莎莎

(中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司,河南 鄭州 450041)

氧化鋁企業(yè)拜耳法流程入料礦石鋁硅比已低至4.0以下,使得赤泥量增大,堿耗增加,氧化鋁品質(zhì)變差,直接影響氧化鋁企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,因此尋找一種鋁土礦拜耳法生產(chǎn)氧化鋁原料的替代資源勢在必行。

我國高硫鋁土礦資源儲量豐富,鋁硅比相對較高,但由于硫含量較高,一直無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效利用。目前高硫鋁土礦主要通過配礦進(jìn)行使用或開采后進(jìn)行堆存,高硫鋁土礦經(jīng)配礦后采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁,需加入硝酸鈉等藥劑進(jìn)行氧化鋁流程中脫硫,生產(chǎn)成本較高。礦石開采后進(jìn)行堆存處理,會造成場地的浪費(fèi),同時(shí)帶來一系列的環(huán)境問題,因此需要對高硫鋁土礦進(jìn)行脫硫處理。

國內(nèi)對氧化鋁生產(chǎn)流程前高硫鋁土礦脫硫技術(shù)及工藝研究相對較多,流程前脫硫主要有焙燒脫硫、浮選脫硫、生物氧化脫硫等[1],其中浮選脫硫?yàn)榻?jīng)濟(jì)成熟的脫硫技術(shù)[2],目前國內(nèi)高硫鋁土礦浮選脫硫企業(yè)的鋁精礦硫含量為0.3%～0.4%,用于拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。本試驗(yàn)對河南某高硫鋁土礦進(jìn)行脫硫脫硅工藝流程試驗(yàn),為高硫鋁土礦資源綜合利用提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)礦樣

本試驗(yàn)礦樣為河南某地高硫鋁土礦,經(jīng)破碎至-3 mm混勻縮分后使用。礦石化學(xué)成分分析結(jié)果見表1,物相組成分析結(jié)果見表2。

表1 化學(xué)成分分析 %

表2 物相組成分析 %

由表1、表2結(jié)果可知,礦樣Al2O3含量為58.32%,鋁硅比4.29,礦樣中主要鋁礦物為一水硬鋁石,硅礦物主要是高嶺石、伊利石以及少量的石英,硫礦物主要為黃鐵礦。

2 條件試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)流程

礦漿pH調(diào)整劑采用碳酸鈉、分散劑為六偏磷酸鈉,活化劑為硫酸銅、起泡劑為2號油,捕收劑為BKS-SC型高效脫硫捕收劑,浮選流程如圖1所示。

圖1 浮選試驗(yàn)流程

2.2 磨礦試驗(yàn)

磨礦濃度固定為60%,控制磨礦時(shí)間改變礦樣的粒度組成,考察高硫鋁土礦的磨礦性質(zhì),為合適的磨礦細(xì)度提供依據(jù),試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度曲線

由圖2看出,磨礦產(chǎn)品中細(xì)粒級含量隨著磨礦時(shí)間的增加而逐漸增加,當(dāng)磨礦時(shí)間為15 min時(shí),-0.074 mm粒級產(chǎn)品含量為85.20%,繼續(xù)延長磨礦時(shí)間,細(xì)度增加變化不大。本試驗(yàn)將磨礦時(shí)間定在15 min,磨礦效率高且能減少過磨現(xiàn)象。

2.3 pH試驗(yàn)

礦漿pH值是浮選工藝中的重要參數(shù),直接影響礦物表面親水性,從而影響分選效果[3]。在磨礦細(xì)度(-0.074 mm質(zhì)量百分?jǐn)?shù))85.20%、浮選時(shí)間10 min,采用碳酸鈉作為礦漿pH值調(diào)整劑,考察Al2O3回收率和鋁精礦含硫量與礦漿pH的變化規(guī)律。浮選流程如圖1所示。

由圖3可知,鋁精礦硫含量隨著礦漿pH值升高先降低后增加,pH為9.0時(shí),硫含量最低為0.58,Al2O3回收率則是先上升后降低,pH值為9.5時(shí),Al2O3回收率最高為86.93%。從上述結(jié)果分析可知在堿性條件下有利于浮選脫硫,綜合考慮鋁精礦硫含量及Al2O3回收率,確定本試驗(yàn)的最佳礦漿pH值為9.5。

圖3 礦漿pH對浮選脫硫脫硅的影響

2.4 捕收劑用量試驗(yàn)

脫硫捕收劑BKS-SC通過與黃鐵礦表面上的活性位點(diǎn)結(jié)合,增強(qiáng)其疏水性促使氣泡附著,從而提高分選性能。在磨礦細(xì)度85.20%、pH值9.5、分散劑用量為30g/t條件下,考察捕收劑用量對脫硫指標(biāo)的影響,浮選流程如圖1所示。

由圖4可知,隨著捕收劑用量的增加,鋁精礦中硫含量逐漸降低至0.35%;而Al2O3回收率隨著捕收劑用量的增加先升高后降低,說明捕收劑與一水硬鋁石之間存在相互關(guān)系。當(dāng)捕收劑用量為150 g/t時(shí),Al2O3回收率最高為91.17%,硫含量最低為0.54%,綜合考慮硫含量和Al2O3回收率兩個(gè)因素,確定捕收劑BKS-SC適宜添加量為150 g/t。

圖4 捕收劑用量對浮選脫硫脫硅的影響

2.5 活化劑用量試驗(yàn)

活化劑硫酸銅中的Cu2+易取代黃鐵礦晶格中的Fe2+,在其表面生成含銅硫化膜[4],使黃鐵礦顆粒對脫硫捕收劑的吸附增強(qiáng)。本試驗(yàn)以硫酸銅作為活化劑,在磨礦細(xì)度85.20%、pH值9.5、分散劑用量為30 g/t、捕收劑用量為150 g/t條件下,考察活化劑用量浮選脫硫的影響,浮選流程如圖1所示。

由圖5可知,隨著硫酸銅用量增加至60 g/t,鋁精礦中硫含量從0.53%降低至0.39%,少量的活化劑使得脫硫效果明顯增強(qiáng),但當(dāng)用量大于60 g/t時(shí),精礦中硫含量逐漸增加;而Al2O3回收率則隨著活化劑用量的增加先上升后下降。綜合精礦硫含和Al2O3回收率兩者衡量考慮,確定活化劑用量為60 g/t。

圖5 活化劑用量對浮選脫硫脫硅的影響

3 閉路試驗(yàn)

通過條件試驗(yàn)得到適宜的浮選工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室閉路試驗(yàn)研究,浮選流程如圖6所示,試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖6 閉路試驗(yàn)流程

表3 閉路試驗(yàn)結(jié)果

由表3結(jié)果可知,經(jīng)過一粗一精一掃浮選工藝,獲得的鋁精礦產(chǎn)率為90.38%,Al2O3回收率為95.08%,硫含量低至0.3%,滿足拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的要求。

4 結(jié) 論

(1)河南某地高硫鋁土礦硫含量為1.78%,礦樣中主要鋁礦物為一水硬鋁石,硅礦物主要是高嶺石、伊利石以及少量的石英,硫礦物主要為黃鐵礦,屬于中低品位一水硬鋁石型高硫鋁土礦。

(2)通過條件優(yōu)化試驗(yàn),獲得最佳的浮選工藝條件為:磨礦細(xì)度-0.074 mm占85.20%、浮選pH值9.5、分散劑用量為30 g/t、捕收劑用量為150 g/t。

(3)采用“一粗一精一掃”閉路浮選流程,獲得硫含量為0.3%的鋁精礦,符合拜耳法生產(chǎn)氧化鋁對硫含量的要求。