低品位三水铝石型铝土矿选矿试验研究

刘俊星

（1.太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2.中铝山东分公司矿业公司，山东 淄博 255072）

低品位三水铝石型铝土矿选矿试验研究

Mineral separation test study of gibbsite bauxite ore with low grade

刘俊星1，2

（1.太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2.中铝山东分公司矿业公司，山东 淄博 255072）

在低温拜耳法生产氧化铝工艺中，三水铝石型铝土矿的质量优劣直接影响其生产的经济技术指标，而评价矿石质量优劣的最主要指标是活性铝与活性硅的比值，即有效铝硅比。本试验旨在通过选矿的方法，依据三水铝土矿的矿石特性，采用分级浮选流程，提高低铝硅比三水铝土矿的有效铝硅比。试验获得了较好的技术指标，总精矿的铝硅比为5.41，有效铝硅比为11.07 ，三水铝石的回收率为92.41%。

铝土矿；三水铝石；分级浮选；有效铝硅比

1 前言

由于优质铝土矿资源日益减少，目前对中低品位三水铝石型铝土矿的开发利用进行了大量的研究，并已取得一定的成功。对易洗的三水铝石型中低品位铝土矿采用工艺简单的洗矿方法进行脱硅，而对于难洗的三水铝石型铝土矿的脱硅研究主要以浮选的方法为主。杨小生、李艳军等以氧化石蜡皂和塔尔油作捕收剂，碳酸钠、水玻璃、六偏磷酸钠等作调整剂，磨矿细度-0.074mm占75%时，碳酸钠用量4 000g/t、水玻璃2kg/t、六偏磷酸钠250g/t、捕收剂用量700g/t、浮选矿浆浓度28.57%，精矿回收率达到63.49%，精矿铝硅比达到11.18[1]。陈志友、李旺兴等以斐济的三水铝石型铝土矿洗矿精矿为原料，ZYY作为捕收剂，碳酸钠和六偏磷酸钠作调整剂，在磨矿细度－0.074mm占86%时，pH值为9.5、六偏磷酸钠80g/t、捕收剂用量1 200g/t，精矿的铝硅比9.06，回收率76.79%[2]。本试验以山东铝业公司进口的某三水铝石型铝土矿为原料，通过采用分级浮选流程，考察磨矿细度、捕收剂和调整剂用量等多因素条件试验，以提高此矿石的有效铝硅比为目的，探索低铝硅比三水铝石型铝土矿的有效脱硅途径。

2 矿石性质

试验用三水铝石型铝土矿主要含铝矿物为三水铝石，含硅矿物主要为高岭石和石英，并含赤铁矿、铝针铁矿等。原矿矿物含量和化学组成如表1和表2所示。原矿破碎到-2mm后的粒度组成如表3所示。

表1 原矿矿物含量 %

表2 原矿化学组成 %

表3 原矿粒度组成

3 选矿试验

通过对原矿的筛分分析可以发现，如果原矿没有经过磨矿而直接进行分级，其中铝硅矿物很难实现有效分离，各粒级产品含硅仍然较高；而对原矿进行一定程度的磨矿后发现，其中的铝硅矿物分布随粒度变化呈现出较好的规律性，尤其大于100目的粗颗粒含硅量得到了明显降低，但同时小于100目的细颗粒中铝硅矿物的含量随粒级变化不大。因此，可以认为，若不经过磨矿而仅利用分级洗矿很难实现矿物的有效脱硅，较好方案应该是：原矿经过一定程度的磨矿后，先通过分级，得到一部分粗颗粒直接作为粗粒精矿，而剩下的细颗粒再进行浮选法脱硅，再得到细粒精矿，两精矿合并成最终精矿。

3.1 选择性磨矿试验

磨矿试验主要针对矿石中三水铝石和高岭石矿物结晶特性和物理性质的差异，在不同的磨矿条件下，使一部分易磨的高岭石矿物优先磨碎进入细粒级矿物中，从而达到富集矿物的作用，磨矿试验结果如表4所示。

表4 选择性磨矿试验结果

通过选择性磨矿试验研究发现，+100目粒级的产品中三水铝石的含量随着磨矿的加强先增加然后再降低，而高岭石的相对含量却随磨矿时间的延长呈先降低而后增加的趋势；当磨矿细度为+100目含量为27.67%时，粗粒级产品质量最好，其中三水铝石含量为68.1%、高岭石含量为8.90%。

3.2 细粒浮选条件试验

3.2.1 碳酸钠用量试验

在pH调整剂筛选试验研究中，选择了Na2CO3和NaOH进行对比，研究结果表明，采用碳Na2CO3作pH调整剂，浮选效果明显优于使用NaOH，这主要由于Na2CO3除可调整矿浆酸碱度外，还能起到分散矿浆、不同程度的抑制硅酸盐矿物的作用，因此，试验研究最后确定采用Na2CO3作为浮选pH调整剂。碳酸钠在铝土矿浮选中起重要的作用，它可调节铝土矿浮选的适宜pH条件，对含铝硅酸盐矿物起分散作用，减少矿浆中钙、镁离子对铝土矿浮选的影响。条件试验流程如图1所示。Na2CO3用量确定试验研究结果见表5。

图1 条件试验流程

表5 Na2CO3用量试验条件及结果

研究结果表明：碱性条件下，随着Na2CO3用量的变化，浮选精矿的质量变化不明显，浮选精矿三氧化铝的品位在53%左右；但是三氧化铝的回收率却随着捕收剂用量的增加呈下降趋势。综合考虑，最后确定Na2CO3用量为6 kg/t。

3.2.2 抑制剂种类的筛选及用量试验

浮选实践表明，抑制剂用量对浮选过程有着重要的影响作用。首先，如果用量不够，脉石矿物抑制效果差，实现矿物有效分离难；其二，若抑制剂用量太多，既会造成不必的药剂浪费，也会使目的矿物受到一定程度地抑制，从而影响浮选效果。试验流程如图1所示，进行了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同抑制剂的对比试验研究，研究结果表明，使用抑制剂Ⅰ进行浮选分离，无论是精矿质量，还是产率都能获得较好选别指标，原矿经一次粗选，可获得Al2O3品位为55.98%、SiO2品位为7.19%，Al2O3作业回收率为69.26%的粗精矿。同时进行了抑制剂Ⅰ用量试验，条件试验流程如图1所示。抑制剂Ⅰ用量试验研究结果见表6。

表6 抑制剂Ⅰ用量试验结果

由表6可知，随着抑制剂用量的增加，浮选粗精矿质量不断的提高，但浮选粗精矿产率却先增加而后减少。当抑制剂用量达1 080g/t时，此时原矿筛去+100目颗粒，经一次粗选后，浮选粗精矿中三氧化铝含量高达56.10%，但此时浮选精矿的产率却只有16.09%，浮选尾矿产率为52.80%，说明在抑制高岭石的同时，三水铝石也被抑制。考虑到粗选既要确保较高的回收率，同时也要求粗精矿具有一定的品位，以便给后续精选作业奠定良好的基础，因此，最后确定抑制剂最佳用量为600g/t原矿。

3.2.3 捕收剂用量试验

进行了捕收剂种类筛选试验研究，在试验过程中固定pH调整剂Na2CO3用量6 000g/t，抑制剂Ⅰ用量600g/t，磨矿细度约-100目占65%。条件试验流程如图1所示，捕收剂用量试验研究结果见表7。

表7 捕收剂用量试验条件及结果

研究结果表明，最初随着捕收剂用量的增加，浮选精矿中Al2O3的品位略有下降，Al2O3回收率却有较大的增加；但当捕收剂用量达200g/t时，浮选精矿中Al2O3回收率和Al2O3品位变化趋向于平缓；但当捕收剂用量继续增大超过300g/t时，大量硅矿物开始上浮，导致浮选精矿质量明显下降，其中浮选精矿Al2O3品位只有49.56%、而SiO2含量却高达9.81%，因此，确定粗选最佳捕收剂用量为200g/t，此时浮选精矿产率36.19%、Al2O3品位55.14%、SiO2含量为7.74%。

3.2.4 综合开路试验

在一系列条件试验的基础上，确定各选别阶段最佳工艺参数，进行综合开路试验研究，试验流程如图2所示。试验研究结果如表8所示。

综合开路试验研究结果表明：原矿磨至-100目占64.17%时，+100目作为精矿1，而-100目产品再进入浮选，通过一粗一扫一精的原则流程，可获得Al2O3含量57.93%、含二氧化硅6.60%、产率为31.54%的浮选精矿，总精矿产率为67.37%，此时浮选尾矿中的SiO2含量已达40.17%，浮选脱硅效果良好。综合开路试验研究结果见表8。

图2 综合开路试验流程

表8 综合开路试验研究结果 %

3.3 闭路试验

在确定原则工艺流程和各种条件试验的基础上，增加一次精选，进行了实验室全流程闭路试验，闭路试验流程如图3所示，各产品矿物组成分析见表9，闭路试验研究结果见表10。

图3 闭路试验流程

闭路试验结果表明：精矿1中三水铝石的品位为65.90%、高岭石含量6.70%、有效铝的回收率为40.11%；精矿2中三水铝石的品位为70.90%、高岭石含量12.40%、有效铝的回收率为52.29%；最终精矿中三水铝石的品位为68.64%、高岭石含量9.82%、有效铝的回收率为92.40%、有效铝中+100目含量为45.21%。总精矿的铝硅比达5.41，有效铝硅比为11.07，三水铝石的回收率为92.41%，闭路试验结果指标良好。

表9 闭路试验各产品矿物组成分析 %

表10 闭路试验研究结果

4 结语

（1）某地进口的三水铝石型铝土矿主要含铝矿物为三水铝石，少量的为一水软铝石；含硅矿物主要为高岭石和石英，并含赤铁矿、铝针铁矿等。

（2）针对矿石中三水铝石和高岭石矿物结晶特性和物理性质的差异，在不同的磨矿条件下，可以使一部分易磨的高岭石矿物优先磨碎进入细粒级矿物中，从而达到含铝矿物在粗粒级富集的目的。

（3）依据矿石性质特点，采用分级浮选流程，获得了总精矿的铝硅比达5.41，有效铝硅比为11.07，三水铝石的回收率为92.41%的良好试验效果。

[1]杨小生.浮选方法提高三水铝石铝硅比的研究[J].金属矿山，2006,31(5):14-17.

[2]陈志友.三水铝石型铝土矿的浮选脱硅试验研究[J].轻金属，2008，(7):7-10.

TD92

A

2010-08-31

刘俊星(1980-)，男，山西临猗人，在读工程硕士，工程师，主要从事铝土矿选矿及生产管理工作。

Abstract:In the alumina producing process by Bayer at low temperature,the quality of gibbsite bauxite ore will directly affect pro⁃duction economical-technical indexes,and the main indexes of evaluating the ore quality are the ratio of active aluminum and ac⁃tive silicon,that is effective Al-Si ratio.According to the ore characteristics of gibbsite bauxite ore,adopting classification and flo⁃tation method to improve the effective Al-Si ratio of gibbsite bauxite ore with low Al-Si ratio.The test has obtained better techni⁃cal indexes,and the Al-Si ratio of total concentrate is 5.41,the effective Al-Si ratio is 11.7,and the recovery rate of gibbsite is 92.41%.

Key words:bauxite;gibbsite;classification and flotation;effective Al-Si ratio

1672-609X（2011）02-0012-05