廣西某高硅鋁土礦尾砂分選試驗(yàn)研究

龔 祥 郭秀蘭 李蘇琦 袁加巧 余安美 丁 湛 柏少軍，2

（1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院；2.云南省戰(zhàn)略金屬礦產(chǎn)資源綠色分離與富集重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

中國(guó)的鋁土礦資源儲(chǔ)量約為2.65 億t，約占全球總儲(chǔ)量的10%，主要分布在貴州、廣西、云南、山東等地區(qū)。國(guó)內(nèi)鋁土礦資源儲(chǔ)量相對(duì)較少，但中國(guó)的鋁土礦產(chǎn)業(yè)依然發(fā)展迅速，通過(guò)自有鋁土礦資源和國(guó)外進(jìn)口滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。目前，中國(guó)鋁土礦對(duì)外依存度超過(guò)60%，大量鋁土礦資源進(jìn)口消耗了我國(guó)大量的外匯資金，不利于我國(guó)鋁土礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。我國(guó)99%的鋁土礦屬于礦物組成復(fù)雜的一水硬鋁石（γ-AlO（OH）），其中大部分為沉積型鋁土礦，具有高鋁、高硅、低鐵和鋁硅比低的特點(diǎn)，無(wú)法滿足拜耳法生產(chǎn)氧化鋁對(duì)原料的要求［1-3］。因此，針對(duì)難選低品位鋁土礦的選礦工藝主要是脫除礦石中的硅酸鹽礦物并富集一水硬鋁石，以獲得高鋁硅比的精礦。

近年來(lái)，隨著選礦技術(shù)的迅速發(fā)展，低品質(zhì)鋁土礦的選礦工藝研究取得了顯著成效。處理此類礦石時(shí)，正反浮選工藝具有大量研究報(bào)道，其中正浮選提鋁脫硅法因具有對(duì)礦石適應(yīng)性強(qiáng)、處理量大等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用［4-6］。但生產(chǎn)實(shí)踐表明，由于鋁土礦精礦產(chǎn)率大，正浮選提鋁脫硅工藝存在諸多問(wèn)題，如對(duì)礦物的單體解離度要求高、流程長(zhǎng)、藥劑耗量大、尾礦不易沉降等［7-9］；另一方面，基于一水硬鋁石和硅酸鹽脈石礦物之間的密度差異，重選法理論上可以實(shí)現(xiàn)兩者的有效分離，且與浮選相比，重選法具有流程簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。為此，本文針對(duì)廣西某高硅鋁土礦尾砂的資源特性，開展了重選—浮選試驗(yàn)研究，充分發(fā)揮2 種選礦方法的優(yōu)點(diǎn)，提鋁脫硅效果明顯，最終實(shí)現(xiàn)了該尾砂中一水硬鋁石的有效回收，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。

1 原礦性質(zhì)

1.1 鋁土礦尾砂的主要化學(xué)成分

試樣取自廣西某鋁土礦尾砂，試樣主要化學(xué)成分和礦物含量分析結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

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由表1、表2 可知，礦樣中Al2O3品位52.80%，SiO2含量20.11%，鋁硅比為2.63，接近鋁土礦工業(yè)界定的邊界品位（A/S≥2.6）［10］；礦樣中一水硬鋁石為主要有用礦物，含量55.26%，高嶺石和伊利石為主要脈石硅礦物，其次為方解石，含量4.71%；上述脈石礦物在油酸鈉浮選體系中容易上浮而進(jìn)入精礦，降低精礦的品質(zhì)；因此，該鋁土礦尾砂屬于典型低鋁、高硅、低鋁硅比型鋁土礦。

1.2 礦樣的粒級(jí)篩析結(jié)果

為查明礦樣各粒級(jí)中Al2O3和SiO2的分布情況，取代表性礦樣進(jìn)行粒級(jí)篩分分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

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由表3 可知，礦樣中礦物嵌布粒度極不均勻，+0.30 mm 粒級(jí)產(chǎn)率達(dá)45.54%，鋁硅比為3.40，與原礦相比（2.63），這部分粒級(jí)的鋁硅比較高，通過(guò)磨礦進(jìn)一步提高一水硬鋁石的單體解離度，擬采用重選方法提前回收；隨著粒級(jí)變細(xì)，物料中Al2O3品位降低，礦石鋁硅比呈降低趨勢(shì)；-0.074 mm 粒級(jí)產(chǎn)率僅為5.70，鋁硅比為1.66；因此，實(shí)現(xiàn)粗粒級(jí)物料中一水硬鋁石的單體解離是該尾砂分選的關(guān)鍵。

2 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)設(shè)備及藥劑

試驗(yàn)主要設(shè)備有XMQ-240×90錐形球磨機(jī)、6-S型礦泥搖床、XFD型單槽式浮選機(jī)（1.50，0.75，0.50 L）等。浮選藥劑主要為碳酸鈉（礦漿pH 值調(diào)整劑和分散劑）、水玻璃（抑制劑）、六偏磷酸鈉（抑制劑）、油酸鈉（捕收劑）等。

2.2 試驗(yàn)方法

首選通過(guò)磨礦—重選預(yù)富集部分粗粒級(jí)鋁土礦精礦，然后通過(guò)正浮選對(duì)合并后的重選中礦和尾礦進(jìn)行分選，進(jìn)一步回收其中的細(xì)粒級(jí)鋁土礦。重選采用礦泥搖床，床面坡度為2°，沖程9 mm，沖次260 次/min，給礦濃度30%，在磨礦細(xì)度-0.074 mm 含量60%～90%的條件下，進(jìn)行搖床試驗(yàn)并將各產(chǎn)品烘干稱重計(jì)算。浮選提鋁脫硅中，依次添加碳酸鈉、水玻璃+六偏磷酸鈉、油酸鈉，每次調(diào)漿2 min，粗選和掃選刮泡時(shí)間分別為5，4 min，精選刮泡時(shí)間為3 min。

3 研究結(jié)果及分析

3.1 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

磨礦細(xì)度是影響礦物分選的重要因素之一，磨礦細(xì)度過(guò)粗將不能實(shí)現(xiàn)目的礦物的充分解離，進(jìn)而造成精礦品位偏低，磨礦細(xì)度太細(xì)，容易造成礦物的泥化而流失到尾礦中。試樣篩分分析結(jié)果表明，一水硬鋁石在+0.30 mm 粒級(jí)中含量較高，但鋁硅比遠(yuǎn)達(dá)不到鋁土礦精礦的品質(zhì)要求，充分實(shí)現(xiàn)一水硬鋁石的單體解離是分選的第一步。磨礦細(xì)度對(duì)搖床重選試驗(yàn)的影響結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1 可見(jiàn)，隨著磨礦細(xì)度的增加，搖床精礦鋁硅比（A/S）增加，但精礦回收率呈相反趨勢(shì)，說(shuō)明高嶺石和伊利石等脈石礦物相對(duì)于一水硬鋁石更容易磨細(xì)并容易進(jìn)入尾礦，而單體解離后的一水硬鋁石因比重相對(duì)較大，容易富集在搖床精礦中；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm75%時(shí)，重選精礦鋁硅比為7.82，Al2O3回收率為34.45%，可作為一種合格的鋁土礦精礦；當(dāng)磨礦細(xì)度增至-0.074 mm90%時(shí)，精礦鋁硅比達(dá)10.61，但回收率下降明顯（18.82%）；因此，磨礦細(xì)度對(duì)重選試驗(yàn)的影響比較明顯，適宜的磨礦細(xì)度為-0.074 mm75%；然而，搖床中礦、尾礦中Al2O3的綜合損失率高達(dá)近66%，金屬量流失較大，為提高資源的利用率，需對(duì)搖床中礦和尾礦中的鋁土礦進(jìn)一步回收。

3.2 重選中礦、尾礦提鋁脫硅浮選試驗(yàn)

正浮選通常對(duì)微細(xì)粒級(jí)一水硬鋁石的分選具有較好的選擇性。鋁土礦正浮選常用的捕收劑為脂肪酸類陰離子型捕收劑，抑制劑主要為水玻璃、六偏磷酸鈉等。針對(duì)重選中礦、尾礦中細(xì)粒級(jí)一水硬鋁石，合并重選中礦、尾礦后進(jìn)行提鋁脫硅浮選試驗(yàn)，進(jìn)一步提高鋁土礦的回收率。正浮選粗選分別添加碳酸鈉4 000 g/t、水玻璃800 g/t、六偏磷酸鈉200 g/t、油酸鈉1 000 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

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由表4 可知，合并后的搖床中礦、尾礦經(jīng)1 次粗選后，鋁土礦粗精礦產(chǎn)率54.39%，Al2O3品位56.53%，SiO2含量15.61%，鋁硅比由1.95 提高到3.62，Al2O3作業(yè)回收率63.76%；因此，在油酸鈉體系中，以水玻璃和六偏磷酸鈉作為硅酸鹽礦物的組合抑制劑，1 次粗選對(duì)搖床中礦、尾礦的細(xì)粒級(jí)一水硬鋁石具有良好的富集效果，但粗精礦鋁硅比較低，后續(xù)需加強(qiáng)精選作用，進(jìn)一步強(qiáng)化鋁土礦的富集，才能獲得合格的精礦。

3.3 浮選流程試驗(yàn)

在浮選粗選試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)合并后重選中礦、尾礦進(jìn)行浮選流程試驗(yàn)，最終確定了1 粗1 掃3 精浮選流程，掃選精礦與粗選精礦合并后進(jìn)行精選，進(jìn)一步回收細(xì)粒級(jí)鋁土礦物并提高浮選精礦的鋁硅比。掃選的藥劑制度為水玻璃、六偏磷酸鈉用量分別為400，100 g/t，捕收劑油酸鈉用量500 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

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由表5 可知，對(duì)合并后重選中礦、尾礦采用1 粗1掃3 精浮選流程，可得到產(chǎn)率32.32%、Al2O3回收率44.54%、Al2O3品位66.45%、SiO2含量8.15%、鋁硅比8.15 的合格鋁土礦精礦；中礦1、中礦2 和中礦3 產(chǎn)率分別為4.19%，7.43%，10.45%，鋁硅比分別為5.32，4.21，2.45，與原礦中的鋁硅比有不同程度的提高；因此，浮選對(duì)重選無(wú)法富集的細(xì)粒鋁土礦具有良好的分選作用，有利于鋁土礦的高效回收利用。

3.4 全流程閉路試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行重選—浮選聯(lián)合分選閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

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由表6 可知，采用1 次重選和1 粗1 掃3 精1 精掃浮選流程，獲得了產(chǎn)率55.35%、Al2O3品位65.80%、SiO2含 量8.41%、鋁 硅 比7.95、Al2O3綜 合 回 收 率68.98%的鋁土礦總精礦，實(shí)現(xiàn)了該高硅鋁土礦尾砂的有效分選，尾礦產(chǎn)率為44.65%，鋁硅比僅為1.06，提鋁脫硅效果明顯。

4 結(jié) 論

（1）某高硅鋁土礦尾砂含鋁礦物為一水硬鋁石，其嵌布粒度極不均勻，+0.30 mm 粒級(jí)產(chǎn)率達(dá)45.54%；脈石礦物主要為伊利石、高嶺石和方解石，礦樣為低鋁、高硅、低鋁硅比型礦石。

（2）磨礦細(xì)度對(duì)重選試驗(yàn)的影響比較明顯，適宜的磨礦細(xì)度為-0.074 mm75%。1 次重選可獲得鋁硅比7.82、Al2O3回收率34.45%的分選指標(biāo)，預(yù)先回收一部分易選鋁土礦物，降低了后續(xù)浮選作業(yè)的處理量和選礦成本，但搖床中礦和尾礦中的金屬量含量較大，需對(duì)該部分鋁土礦進(jìn)行強(qiáng)化回收。

（3）重選后中礦和尾礦合并浮選可實(shí)現(xiàn)細(xì)粒級(jí)鋁土礦的強(qiáng)化回收。以油酸鈉為捕收劑，水玻璃和六偏磷酸鈉為硅酸鹽礦物的組合抑制劑，采用1 粗1掃3 精浮選開路流程，得到了產(chǎn)率32.32%、Al2O3品位66.45%、SiO2含量8.15%、鋁硅比8.15、Al2O3回收率44.54%的合格鋁土礦精礦。

（4）采用重選—浮選聯(lián)合分選閉路流程，獲得的鋁土礦總精礦產(chǎn)率55.35%、Al2O3品位65.80%、SiO2含量8.41%、鋁硅比7.95、Al2O3綜合回收率68.98%，提鋁脫硅效果顯著，為類似低鋁高硅型鋁土礦的高效開發(fā)利用提供了技術(shù)支撐。