高硫铝土矿脱硫脱硅扩大连续选矿试验研究.pdf

2 0 1 7 年第2 期有色金属 选矿部分 3 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 2 ．0 0 9 高硫铝土矿脱硫脱硅扩大连续选矿试验研究 任少峰1 ”，何伟2 ，刘金海2 ，李天霞3 1 ．西南能矿集团股份有限公司，贵阳5 5 0 0 0 4 ；2 ．遵义能矿投资股份有限公司， 贵州遵义5 6 3 0 0 0 ；3 ．湖南有色金属研究院，长沙4 1 0 0 1 5 摘要针对贵州省某高硫铝土矿，在小型试验的基础上进行了扩大连续选矿试验，通过验证对比、优化，并在综合考虑 资源利用率和经济性的基础上，最终确定了“一次性磨矿一反浮选预先脱硫一正浮选脱硅”的工艺流程，采用在低温下捕收力 强的捕收剂，获得了含硫2 3 ．0 7 ％、A 1 2 0 3 3 2 ．4 1 ％、S i 0 2 7 ．5 1 、硫回收率8 5 ．0 5 ％的硫精矿和含A 1 2 0 3 6 0 ．3 3 ％、S i 0 2 9 ．0 4 ％、硫 0 ．2 9 ％、A 1 2 0 3 回收率8 4 ．2 4 ％、铝硅比为6 ．6 8 的铝土矿精矿。该试验结果为该铝土矿的开发利用和在较低温度下的选矿富 集提供了技术依据。 关键词高硫铝土矿；浮选试验；扩大连选；脱硫脱硅 中图分类号T D 9 2 3 ；T D 9 5 2文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 2 - 0 0 3 3 - 0 0 R e s e a r c ho nH i g h ．．s u l f u rB a u x i t ef o rS c a l e ．u pC o n t i n u o u sT e s to f D e s u l f u r i z a t i o na n dD e s i l i c a t i o n R E N S h a o f e n g 。’2 ，H EW e i 2 ，L I Uj i n h a i 。，L IT i a n x i a 。 J 『．S o u t h w e s tE n e r g ya n dM i n e r a lR e s o u r c e sC o r p o r a t i o nC o ．，L t d ．，G u i y a n g5 5 0 0 0 4 ，C h i n a ； 2 ．Z u n y iE n e r g ya n dM i n e r a lI n v e s t m e n tC o ．，L t d ．，尻，川G u 如h o u5 6 3 0 0 0 ，C h i n a ； 3 ．H u n a nR e s e a r c hI n s t i t u t eo fN o n f e r r o u sM e t a l s ，C h a n g s h a4 1 0 0 1 5 ，C h i n a A b s t r a c t s S c a l e ．u pc o n t i n u o u st e s t o nh i g hs u l f u r c o n t a i n i n gb a u x i t ef r o mG u i z h o up r o v i n c ew a sc o n d u c t e d o nt h eb a s i so fl a be x p e r i m e n t ．B ym e a n so fv e r i f y i n g ，c o m p a r i n g ，o p t i m i z i n ga n dc o n s i d e r i n gr e s o u r c e su t i l i z a t i o n r a t ea n de c o n o m i c a le f f i c i e n c y ，o n e o f fo r eg r i n d i n g - a d v a n c ed e s u l f u r a t i o nb yr e v e r s ef l o t a t i o n - d e s i l i c a t i o nb yd i r e c t f l o t a t i o nf l o wp a t ha n do n ec o l l e c t o r sw h i c hh a ss t r o n gc o l l e c t i n gc a p a c i t ya tl o wt e m p e r a t u r ew e r ef i n a l l ya d o p t e dt o p r o c e s st h i so r e ．S u l f u rc o n c e n t r a t ew i t hSg r a d eo f2 3 ．0 7 ％，A 1 2 0 3 9 r a d eo f3 2 ．4 1 ％，S i 0 2 9 r a d eo f7 ．5 1a n dS r e c o v e r yo f8 5 ．0 5 ％，a n db a u x i t ec o n c e n t r a t ew i t hA 1 2 0 3g r a d eo f6 0 ．3 3 ％，S i 0 2g r a d eo f9 ．0 4 ％，Sg r a d eo f 0 ．2 9 ％，A 1 20 3r e c o v e r yo f8 4 ．2 4 ％，a n dA ／So f6 ．6 8w e r eo b t a i n e d ．T h er e s u l t so f f e rt e c h n o l o g i c a lg i s t t o d e v e l o p m e n t ，u t i l i z a t i o na n dm i n e r a le n r i c h m e n to ft h i sb a u x i t ea tl o wt e m p e r a t u r e ． K e yw o r d s h i l g h - s u l f u rb a u x i t e ；f l o t a t i o nt e s t ；s c a l e u pc o n t i n u o u st e s t ；d e s u l f u r a t i o na n dd e s i l i c a t i o n 我国铝土矿以一水硬铝石型为主，9 0 ％以上分 布在山西、河南、贵州、广西四省，储量虽然丰富，但 铝硅比为4 ～7 的铝土矿达一半以上，因此在采用拜 耳法生产氧化铝之前需进行浮选脱硅处理引。贵 州省务正道地区铝土矿资源丰富，总资源量超过1 亿t ，是贵州首个超大型铝土矿床M 1 ，但存在铝硅比 较低、硫含量高的问题。而硫是氧化铝生产过程中 的有害元素，微波焙烧处理量小，氧化焙烧法脱硫存 在焙烧条件严格、设备专用、能耗高的缺点。5 。8J ，因此 浮选仍是较为经济适用的脱硫方法防1 03 。为合理经 济地开发该地区铝土矿，对其开展了脱硫脱硅扩大 连选试验研究，获得了较好的经济指标。该试验可 为进一步合理开发该地区高硫铝土矿提供参考和 依据。 1 矿石性质 试样的多元素分析、铝物相及硫物相分别见表 1 、表2 和表3 。 基金项目贵州省科技厅社会发展科技支撑计划项目 黔科合s Y 字[ 2 0 1 5 ] 3 0 0 7 收稿日期2 0 1 6 - 0 9 - 2 8修回日期2 0 1 7 - 0 1 - 1 4 作者简介任少峰 1 9 8 3 一 ，男，山东烟台人，博士，高级工程师。 万方数据 3 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第2 期 从表1 可以看出，铝硅比为4 ．6 9 ，有害组分 T F e 、硫的含量较高，杂质组分M g O 含量为1 ．4 2 ％， 其它杂质组分如钙、钾、钠等含量则较低。 表2 试样中铝 A 1 0 。 的物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l t so fa l u m i n u mp h a s e ，％ 铝物相分析表明，A 1 O ，主要赋存于一水硬铝石 中，其次赋存于高岭石等硅酸盐矿物中，三水铝石中 赋存比率甚少。 表3硫物相分析结果 T a b l e3 A n a l y s i sr e s u l t so fs u l f u rp h a s e ，％ 表4 T a b l e4 由硫物相结果可知，试样中的硫主要以硫化物 的形式存在，其次存在于硫酸盐中，这部分硫难以回 收，是影响铝土矿精矿含硫量及硫脱除率的重要原 因之一。 通过薄片、光片、砂光片的镜下观察，结合x 一射 线衍射分析、电镜检测、化学物相分析等，查明矿石 中主要的含铝矿物为一水硬铝石、高岭石，主要脉 石矿物为褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿，其次为绿泥石、伊 利石、锐钛矿、金红石等。 2 试验 2 ．1 小型试验流程验证对比 针对该试样，首先进行了小型试验提供的“一次 性磨矿一浮选脱硫脱硅”流程和“阶段性磨矿一浮选 脱硫脱硅”流程的验证试验，并对试验结果 见表4 进行对比分析，试验工艺流程见图1 和图2 。 小型试验流程验证试验结果 V a l i d a t i o nt e s tr e s u l t so fu s i n gl a be x p e r i m e n tf l o w s ／％ 由表4 中试验结果可知，两种工艺流程都能获 得较好的试验指标，但“一次性磨矿一浮选脱硫脱 硅”流程获得的选矿指标优于“阶段性磨矿一浮选脱 硫脱硅”流程；另外，“阶段性磨矿一浮选脱硫脱硅” 工艺流程中粗粒级尾矿需要浓缩后再磨，从而导致 流程结构复杂，运行稳定性差；再者，氧化矿浮选尾 矿沉降困难，为满足生产需要，浓密机要足够大，从 而增加选矿厂的建设及运行成本。综合以上分析， 最终确定采用“一次性磨矿一浮选脱硫脱硅”工艺流 程进行扩大连续试验研究。 万方数据 2 0 1 7 年第2 期任少峰等高硫铝土矿脱硫脱硅扩大连续选矿试验研究 3 5 硫精矿 原矿 药剂用量单位虮； T搅拌、浮选时间单位m i n ；下同 【 一7 4 t r m 占9 0 ％ 、’一一 2 | N a 2 c 0 3 2 0 0 0 2 | | 丁基黄药1 2 0 I | l | I I A P - 28 0 脱硅l 粗选I 8 靠A P _ 18 0 2 ．51 山 D1Q n ＼ 1 l | } 榉 A P - 一I1 6SY15 0 。 2 | 一⋯⋯⋯。 I 尸』塑墼脱善陌薹一。 l | ■■■■●●■■■■■■■■●●■■●■■-H 口 士1 ．H 1 ‘加 1 L 曩一。6 。I i p A P ⋯- 11 60SY1 4 0 P2 良 2 l | ⋯ 尾矿 I 嘣硅I 牾社m’ I ，e 王室j 尾矿2 2 | S Y 一13 0 脱硅l 精选Ⅳ ， 铝土矿精矿2 尾嘉3 铝土矿精矿1 图1“一次性磨矿一浮选脱硫脱硅”验证试验工艺流程 F i g ．1 O n e - o f fo r eg r i n d i n g - d e s u l f u r i z a t i o na n dd e s i l i c a t i o nb yf l o t a t i o nf l o wo fv a l i d a t i o nt e s t 注S Y - 1 、S Y - 2 均为无机盐类抑制剂，A P 一1 、A P - 2 均为脂肪酸类捕收剂 2 ．2 扩大连续试验 进行扩大试验 规模为1 ．0 3t ／d 时，由于试样 中的黄铁矿嵌布粒度相对小型试验样更细，同时扩 大连续试验时气温降低，导致扩大连续试验时采用 小试确定的工艺流程脱硫脱硅效果变差。针对该现 象及问题，在图1 所示流程的基础上，浮选脱硫取消 松醇油，采用N a 2 S 替代N a C O ，和C u S O 。，增加捕收 剂用量，同时将脱硫尾矿2 返回到粗选，在脱硫尾矿 1 处增加两次脱硫扫选，以降低脱硫尾矿中硫的含 量，达到浮选脱硅的入选要求；浮选脱硅时减少一次 粗选和一次精选，将部分捕收剂调整到抑制剂之前 添加，同时使用在低温环境下捕收能力较强的捕收 剂A P - 4 羟肟酸类捕收剂 ，再新添加硅酸盐矿物抑 制剂S Y 一3 无机盐类抑制剂 ，然后适当调整抑制剂 和捕收剂的用量，A 1 0 ，的回收率得以提高。 铝土矿精矿的铝硅比对A l O ，回收率影响较 大，为了获得合理的铝土矿精矿方案，在优化后的浮 选脱硫脱硅工艺流程的基础上调整捕收剂和抑制剂 的用量进行了获得不同铝硅比铝土矿精矿的对比试 验。试验结果显示当铝土矿精矿铝硅比为6 ．6 2 麓～l米叱妻 觚 加，”∞撤 1 1 2 邺辨肚肚 米火类 2 3 2 2 曳 万方数据 时，A 1 2 0 3 的回收率为8 9 ．2 0 ％；铝硅比为8 ．8 6 时， A 1 2 0 3 的回收率降至7 6 ．7 8 ％；铝硅比为1 0 ．7 0 时， A 1 0 ，的回收率进一步降至6 5 ．4 4 ％。在满足目前 生产要求的基础上，为实现资源的最大化利用，综合 考虑，最终确定铝土矿精矿的铝硅比为6 ～7 。调整 优化后的浮选脱硫脱硅扩大连续试验工艺流程见图 3 ，试验结果见表5 。 原矿 铝土矿精矿2 图2“阶段磨矿一浮选脱硫脱硅”验证试验工艺流程 尾矿1 F i g ．2 P e r i o d i c a lo r eg r i n d i n g d e s u l f u r i z a t i o na n dd e s i l i c a t i o nb yf l o t a t i o nf l o wo fv a l i d a t i o nt e s t 万方数据 2 0 1 7 年第2 期任少峰等高硫铝土矿脱硫脱硅扩大连续选矿试验研究i 尘 表5连续运行7 2h 的铝土矿脱硫脱硅选矿扩大试验加权平均指标 T a b l e5 W e i g h t e da v e r a g ei n d e x e so fs c a l e u pc o n t i n u o u sd e s u l f u r a t i o na n dd e s i l i c i c a t i o nt e s tf o ro p e r a t i n g7 2h 产品名称 产彰％1 丽- 面万堕丽_ 百1 再等等可一 硫精矿 7 ．7 63 2 ．4 I7 ．5 l2 3 ．0 74 ．3 14 ．5 44 ．9 8 8 5 ．0 5 铝土矿精矿 7 7 ．2 86 0 ．3 39 ．0 40 ．2 96 ．6 88 4 ．2 45 9 ．6 8 1 0 ．6 5 尾矿1 8 ．4 34 0 ．8 22 8 ．1 10 ．6 61 ．4 56 ．2 12 0 ．2 4 2 ．6 3 尾矿2 6 ．5 34 2 ．3 52 7 ．0 40 ．5 41 ．5 7 5 ．0 11 5 ．1 01 ．6 7 原矿1 0 0 ．05 5 ．3 41 1 ．7 02 ．1 04 ．7 3 1 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．0 原矿 铝土矿精矿 图3 铝土矿脱硫脱硅扩大连续试验工艺流程 F i g ．3T e c h n o l o g i c a lp r o c e s so fs c a l e u pc o n t i n u o u sb a u x i t ed e s u l f u r a t o na n dd e s i l i c a t i o nf l o t a t i o nt e s t 采用图3 所示的工艺流程进行扩大连选试验并 稳定运行7 2h ，获得的加权平均选矿指标为硫精矿 含硫2 3 ．0 7 ％、A 1 2 0 3 3 2 ．4 1 ％、S i 0 2 7 ．5 1 ％，硫的回收 率为8 4 ．0 5 ％；铝土矿精矿含A 1 2 0 36 0 ．3 3 ％、S i 0 2 9 ．0 4 ％、硫0 ．2 9 ％、铝硅比6 ．6 8 ，A 1 2 0 3 回收率为 8 4 ．2 4 ％，流程运行稳定，指标达到预期目标。 同时，产品的化学成分分析结果表明，有害杂质 硫和铁的含量分别低于0 ．5 ％和4 ．2 ％，均未超标， 其指标可以达到沉积型铝土矿牌号为L K 5 - 6 0 的铝 土矿质量标准要求。 尾矿中主要含有m 0 扑S i O 及少量的铁、钛、 下转第6 6 页 万方数据 6 6 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第2 期 [ 9 ] Y A OYB ，L I UDM ．C o m p a r i s o no f l o w f i e l dN M Ra n d m e r c u r yi n t r u s i o np o r o s i m e t r yi nc h a r a c t e r i z i n gp o r e s i z e d i s t r i b u t i o n so fc o a l s [ JI ．F u e l ，2 0 1 2 ，9 5 1 5 2 1 5 8 ． [ 1 0 ] 王有智，卢曦．大庆探区煤岩孔隙结构特征及其地质 意义[ J ] ．非常规油气，2 0 1 5 ，2 3 1 3 - 2 1 ． [ 1 1 ] 彭秧锡，陈启元．机械化学与机械活化量热学的研究进 展[ J ] ．材料研究与应用，2 0 0 7 ，1 3 1 6 1 1 6 4 ． [ 1 2 ] 张小军．机械活化氧化锌、氧化铜、氧化镍储能研究 [ D ] ．长沙中南大学，2 0 0 8 ． [ 1 3 ] B R U N A U E RS ，E M M E T FPH ，T E L L E RE ．A d s o r p t i o no f g a s e si nm u h i m o l e c u l a rl a y e r s [ J ] ．J o u r n a lo fA m e r i c a n C h e m i s t r yS o c i e t y ，1 9 3 8 ，6 0 3 0 9 - 3 1 9 ． [ 1 4 ] 杨峰，宁正福，张世栋．基于氮气吸附实验的页岩孔 隙结构表征[ J ] ．天然气工业，2 0 1 3 ，3 3 4 1 3 5 1 4 0 ． [ 1 5 ] 邓广哲，张憧．煤体孔隙结构及分形特征的实验研究 [ J ] ．煤炭技术，2 0 1 5 ，3 4 2 2 9 4 - 2 9 6 ． [ 1 6 ] 戴林超，聂百胜．煤粒的微观孔隙结构特征实验研究 [ J ] ．矿业安全与环保，2 0 1 3 4 4 ．7 ． [ 1 7 ] 张霜玉，吕馥言，夏正猛．激光粒度法与筛分法测量洗 煤泥粒度分布对比[ J ] ．中国粉体技术，2 0 1 4 ，2 0 2 4 3 _ 4 6 ． [ 1 8 ] 郎伟伟．变形煤的微观结构特征及其吸附响应[ D ] ．焦 作河南理工大学，2 0 1 2 ． [ 1 9 ] 浦群，杨杰．含中孔和微孔的多孔炭的孔结构表征 [ J ] ．实验技术与管理，2 0 1 5 ，3 2 4 5 2 - 5 5 上接第3 7 页 钙、镁等，可用于生产耐火材料、复合材料填料，也可 用作水泥，陶瓷的生产配料。尾矿中锂、镓、钪的含 量都达到了工业综合利用品位，可考虑综合回收。 3结论 1 在工艺矿物学研究和小型验证试验的基础 上，对贵州务正道地区某高硫铝土矿选矿扩大连续 试验进行了对比研究和分析，确定了适合处理该矿 石的脱硫脱硅浮选技术方案，即“一次性磨矿一反浮 选预先脱硫一正浮选脱硅、铝土矿精矿铝硅比6 7 ”的工艺流程。 2 采用该工艺流程，实现了对该矿石中一水硬 铝石等有价矿物的有效回收。硫精矿含硫2 3 ．0 7 ％、 A 1 2 0 3 3 2 ．4 1 ％、S i 0 2 7 ．5 1 ％，硫的回收率8 5 ．0 5 ％；铝 土矿精矿含A 1 2 0 3 6 0 ．3 3 ％、S i 0 2 9 ．0 4 ％、硫0 ．2 9 ％、 铝硅比6 ．6 8 ，A 1 0 ，回收率8 4 ．2 4 ％。 3 在低温条件下，通过调整抑制剂和捕收剂，达 到了预期效果。 4 该试验为进一步合理开发该地区高硫铝土矿 提供了参考和依据。 5 铝土矿精矿达到相关要求，尾矿属于I I 类一 般工业固体废物，可进行综合利用。 参考文献 [ 1 ] 胡岳华，周苏阳，孙伟，等．铝土矿反浮选新型捕收剂 T R 浮选性能及机理[ J ] ．中南大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 2 ，4 3 4 1 2 0 6 1 2 1 2 ． [ 2 ] 余新阳，钟宏，刘广义，等．铝土矿反浮选新型阳离子 有机硅类捕收剂Q A S 2 2 [ J ] ．中南大学学报 自然科学 版 ，2 0 1 1 ，4 2 7 1 8 6 5 1 8 7 2 ． [ 3 ] 卯松，张覃．贵州某地铝土矿浮选脱硅试验研究 [ J ] ．矿冶工程，2 0 1 2 ，3 2 4 3 0 0 - 3 0 2 ． [ 4 ] 陈丽荣，张周位，陈文祥，等．务正道地区某沉积型铝土 矿脱硅除铁试验研究[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 1 4 3 2 7 - 3 1 ． [ 5 ] 吕国志，张廷安，鲍丽，等．高硫铝土矿的焙烧预处理 及焙烧矿的溶出性能[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 9 ，1 9 9 1 6 8 4 1 6 8 9 ． [ 6 ] 周立杰，赵磊，李相良．高硫铝土矿氧化焙烧脱硫的试 验研究[ J ] ．中国资源综合利用，2 0 1 3 ，3 1 1 1 2 5 - 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