铝矾土矿浮选提纯工艺研究.pdf

2 0 1 3 年第6 期有色金属 选矿部分 - 2 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 a j s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．0 6 ．0 0 7 铝矾土矿浮选提纯工艺研究 任爱军 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 0 1 6 0 摘要针对山西某低品位铝矾土矿开展了浮选提纯试验，在原矿A k o ，含量6 8 ．8 0 ％、s i o 含量l o ．7 钥6 的条件下，采 用分散剂B J 2 1 3 和捕收剂B J 4 2 2 的药剂组合，经阶段磨矿浮选分离，获得了A 1 2 0 3 含量为7 5 砸％的精矿1 用于生产高铝 耐火材料 和A ，s 为8 ．1 0 的精矿2 可用于生产氧化铝 。该技术为高铝耐火材料行业的可持续发展提供了原料保障。 关键词铝土矿；高品位铝土矿；浮选 中图分类号T D 9 5 2 ．5 ；1 D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 0 6 - 0 0 2 7 埘 R t 爆魄r c h 蚰嗍c 撕叫T e c h n i q 鹏b yn o 协6 0 nf o rB a u 菇t e 删A 洳，l s 缸t e ‰掣工础o m t o 彤。厂尬嬲眦P r D c I 螂白够，B 喇凹G e 舢融凰s 鲫诜j h s 饿u 钯。厂尬n i 嘲 n ，l d 胁匕础比捌，j E i e 驷留I D o 阳D ，C h i n n A b s t I 。a c t B 鹊e do nm ep r o p e r t yo fal o w g r a d eb a u 】【i t eo r ef 如ms h a n x i ，p l l r i f i c a t i o nt e s t sb yn o t a t i o n w e r ee a r r i e do m ．W I I i l e 吐l er a wb a u 豇t ec o n t a j n s6 8 ．8 0 ％A 1 2 0 3a n d 1 0 ．7 4 ％S i 0 2 ，b ya d o p t i n gd i s p e r s a n t B J 2 1 3a n dc o U e c t o rB J 4 2 2 ， t h r o u g hs t a g e 加n d i n ga n dn o t a t i o n ， t l l eb a l l 【i t ec o n c e n t r a t e1 c o n t a i n i n g 7 5 ．6 6 ％A 1 2 0 3w h i c hc o l l l db eu s e dt op r o d u c er e f h c t o 珂m a t e r i a la n db a u x i t ec o n c e n t r a t e2w i 山A ／sr a t i o 8 ．1 0w h i c hc o l l l db eu s e dt o p r o d u c ea l u m i n a ．7 1 1 l i st e c h n o l o g y c o u l dp r o v i d et h em wm a t e d a lg u a r a n t e ef o r t h es u s t a i ．n a b l ed e v e l o p m e n to fh i g ha l u I I l i n ar e f i a c t o r yi n d u s t r y ． K e yw o r d S b a u x i t e ；h i g hg m d eo fA 1 2 0 3b a u 【i t e ；n o t a t i o n 我国丰富的铝土矿资源在耐火材料行业也被称 作高铝矾土。目前约有6 5 ％耐火材料属于A 1 2 0 广 S i O 系产品，其中主要以高铝矾土为原料[ 1 ] 。经过 3 0 年的无序开采与不当利用，我国耐火原料资源 浪费严重，耐火材料矿产资源的供需矛盾已经比较 突出。山西阳泉等地铝矾土原料开采高峰期已过， 河南、山东的某些地区出现矾土资源供应紧张局 面。河南的耐火材料企业所用A 1 2 0 ， 8 0 ％的矾土 熟料主要依靠山西供应，其价格上扬，但品位降 低。全国新建、扩建氧化铝项目逐步投产后，铝土 矿资源争夺激烈，已成为近年来行业的最显著特 征’，在调整与优化产品结构的影响下，铝矾土分级 供应耐火材料行业和氧化铝行业的传统观念已难以 实现[ 2 ] 。与生产氧化铝原料的铝土矿相比，高铝耐 火材料用途的铝土矿在其A 1 2 0 ，含量和残留附属矿 物组分含量方面必须满足更高的要求。生产氧化铝 的铝土矿精矿A ／S 大于8 即可，其中A 1 2 0 ，含量为 6 5 ％～7 0 ％；用于耐火材料生产的高铝生料要求 A 1 2 0 ，含量大于7 5 ％。针对铝土矿原矿，采取均化、 提纯等技术，提高天然铝矾土矿原料的品位、质 量，提高原料附加值，可以为合成优质新材料以及 耐火制品的研发奠定坚实的原料基础[ 3 ] 。本文针对 山西某铝矾土矿以浮选工艺为核心技术，开展了详 细的工艺流程试验，成功获得了A 1 2 0 ，含量大于 收稿日期2 0 1 2 0 9 - 2 5 谬回日期2 0 1 3 0 9 2 7。． 作者简介任爱军 1 9 7 7 一 ，男，山西石楼人，博士研究生，高级工程师。 万方数据 勰有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第6 期 含量 6 8 ．8 01 0 ．7 41 ．8 02 ．6 70 ．5 3O ．1 3O ．2 4O ．0 4 20 ．0 50 ．0 3 1 4 ．2 8 7 5 ％的高品位铝土矿产品。 1 矿石性质 研究的矿石采自山西某铝土矿区，主要含铝矿 物为一水硬铝石及少量的一水软铝石，属于典型的 一水硬铝石型铝土矿。山西某铝矾土矿的主要化学 成分分析结果见表l ，主要矿物组成及含量见表2 。 矿样中主要化学成分是A 1 2 0 3 、s i O 、F e 2 0 3 和T i 0 2 ， 主要含铝矿物为一水硬铝石及少量的一水软铝石， 含硅脉石矿物为高岭石、叶蜡石、伊利石、绿泥石 等。铝硅比为6 - 4 1 。 表2铝矾土矿主要矿物组成及含量 T a M e2 C 啪p o s i t i o na I l dc o n ￡e n to fm a i nm i n e 商s ／％ 一水硬铝石的嵌布特性主要有三种 1 呈粒状、柱状、板状产出； 2 呈豆鲕状或纺锤状产出； 3 呈不规则粒状、细粒状或隐晶质嵌布。 虽然主要矿物嵌镶关系复杂，由于重结晶等原 因，矿石中相当一部分一水硬铝石以粒度明显较粗 的富集合体形式产出。把这种嵌布存在的一水硬铝 石与含硅矿物的颗粒作为集合体进行粒度测量，其 粒度一般为0 ．0 4 ～0 ．8m m 。x 射线能谱分析表明， 富集合体A 1 2 0 ，含量最高为8 0 ％左右，铝硅比大于 3 0 [ 圳。因此，以一水硬铝石富集合体为解离目标， 以一水硬铝石富连生体作为回收的对象，有望获得 A 1 2 0 3 含量大于7 5 ％的高品位铝土矿产品。 2 选矿工艺研究 2 ．1 方案的选择 目前，铝土矿选矿主要是为“烧结法”和“拜 耳法”生产氧化铝提供原料，精矿铝硅比在1 0 ～ 1 2 。典型的铝土矿选矿技术主要有“阶段磨矿一 一次选别工艺”、“分级一浮选”工艺、“选择性 磨矿一粗细分选”工艺等[ 5 l 。这些流程的共同特 点都是以粗粒一水硬铝石“富连生体”为捕集对 象，放粗磨矿细度，一段磨矿细度较低，一般 一7 4 斗m 粒级占7 5 ％，浮选采用阴离子捕收剂正 浮选技术。 本次研究的目的是获得A 1 2 0 ，品位大于7 5 ％的 高品位铝土矿。一水硬铝石充分解离是获得高品位 铝土矿产品的必要条件，磨矿方案采用放粗一段磨 矿细度，预先获得部分高品位的精矿；提高中矿再 磨 两段磨矿 细度，尽可能获得高的回收率。 2 ．2 浮选条件试验研究 对阴离子捕收剂正浮选工艺，所有药剂的用量 及磨矿细度都是关键参数。浮选条件试验流程如图 l 所示。原矿一段磨矿，一次选别，碳酸钠添加在 球磨机中，分散剂B J 2 1 3 以天然高分子聚合物为 主要原料反应制得 和捕收剂B J 4 2 2 以脂肪酸为 主要原料的阴离子捕收剂 依次添加到浮选机中。 2 ．2 ．1 p H 条件试验 在氧化矿浮选中，矿浆p H 影响矿物表面的特 征离子以及动电位。合理的p H 范围是获得有效分 离的前提。采用碳酸钠作为p H 调整剂，碳酸钠用 量变化，其他条件不变，磨矿细度为一7 4 “m 粒级 占6 5 ％，B J 2 1 3 用量为2 0 0 矾，B J 4 2 2 用量为8 0 0 加。精矿指标如图l 所示。 渗 、 魍 略 n 鼋 乏 堡 姗 擎 凰 q 乏 p H 图1p H 条件试验结果 F i g ．1 R e s u l to fp Hc o n d i t i o n i n gt e s t p H 条件试验结果表明，随着碳酸钠用量增加， 矿浆p H 从7 ．8 0 增加到9 ．8 8 ；精矿产率从5 7 ．7 9 ％ 巧“仍记“∞∞酿， 万方数据 2 0 1 3 年第6 期任爱军铝矾土矿浮选提纯工艺研究 2 9 增加到7 4 ．7 9 ％，但A l O ，品位逐渐降低。矿浆p H 大于9 ，捕收剂对含铝矿物的捕收能力得到增强， 导致精矿品位大幅降低，综合考虑精矿品位和回收 率，确定碳酸钠用量为4 ．0k ∥t ，矿浆p H 为9 ．5 。 2 ．2 ．2 分散剂B J 2 1 3 用量试验 铝土矿中铝硅酸盐矿物极易泥化，形成的矿泥 容易在目的含铝矿物表面罩盖，导致矿物之间可浮 性差异变小，恶化浮选分离效果，因此分散剂的选 择尤为重要[ w 】。常用的分散剂有水玻璃、六偏磷 酸钠、高分子有机抑制剂等。六偏磷酸钠抑制能力较 强，用量过大时没有泡沫产生；水玻璃也可较好的分 散矿浆，但增加了尾矿沉降浓缩的难度。选用高分 子抑制剂B J 2 1 3 作为分散剂，其他条件不变，磨矿 细度为一7 4 斗m 粒级占6 5 ％，碳酸钠4 ．0k g ／t ， B J 4 2 2 用量为8 0 0g ，t 。精矿指标如图2 所示。 堡 趔 咯 q 乏 02 0 04 0 06 0 08 0 0l 0 0 0 B J 2 1 3 用量， g t - I 图2B J 2 1 3 用量试验结果 F i g ．2 R e s u l to fB J 2 1 3d o s a g et e s t 堡 碍 娶 回 占 J B J 2 1 3 用量试验结果表明，添加B J 2 1 3 可提高 精矿品位和回收率，用量大于2 0 0g ／t 后没有恶化 分选效果。确定B J 2 1 3 用量为2 0 0g ，t 。 2 ．2 ．3 捕收剂B J 4 2 2 用量试验 选用B J 4 2 2 为捕收剂，其他条件不变，磨矿细 度为一7 4 “m 粒级占6 5 ％，碳酸钠4 ．0k ∥t ，B J 2 1 3 用量为2 0 0 趴。精矿指标如图3 所示。 捕收剂用量试验结果表明，随着B J 4 2 2 用量增 堡 丑 Ⅱ吕 旦 3 0 0 4 0 0 5 0 06 0 07 0 08 0 0 9 0 01 0 0 01 1 吣】2 0 01 3 0 0 B J 4 2 2 用量， g t 4 图3B J 4 2 2 用量试验结果 F i g ．3 R e s u l to fB J 4 2 2d o s a g et e s t 零 、 锝 擎 国 n q 聋 加，精矿品位从7 4 ％降低至7 0 ％，回收率在8 0 0 趴 以上增加幅度变小，确定粗选B J 4 2 2 用量为8 0 0 矾。 2 ．2 ．4 磨矿细度试验 一水硬铝石富集合体充分解离是获得高品位精 矿的前提，但是过细的磨矿细度将使矿浆严重的泥化， 增加分选的难度。磨矿细度条件试验的流程增加两次 空白精选，粗选碳酸钠用量4 ．0k g ，t ，B J 2 1 3 用量 2 0 0g ／t ，B J 4 2 2 用量8 0 0 矾。精矿指标如图4 所示。 零 、 趔 Ⅱ暑 n 龟 乏 一7 4 “m 含量，％ 图4 磨矿细度条件试验结果 F i g ．4 R e s u l to fg r i n d i n g6 n e n e s st e s t 零 ＼ 瓣 馨 回 h 龟 乏 经过两次精选，精矿品位稳定在7 5 ％以上，磨 矿细度大于一7 4 “m 粒级占6 5 ％后，回收率增加的 幅度降低。因此，采用一段粗磨、中矿再磨的磨矿 方案将大大提高精矿的回收率。 2 ．3 流程结构研究试验 原矿一段磨矿细度为一7 4 斗m 粒级占6 5 ％，一 次粗选、一次扫选的尾矿A 1 2 0 ，品位为6 2 ．4 9 ％。尾 矿粒度筛析结果列于表3 。 表3尾矿粒度筛析结果 T a b l e3R e s u l t so fs i e V i n gt e s to ft a i l i n g s，％ 尾矿中一4 3 2 8 斗m 粒级的A l O ，含量最低，该 粒级的浮选效率最高；之8 斗m 粒级的A l 0 ，含量高于 一4 3 2 8 “m 粒级，说明最细粒级的浮选效率变差； 7 4 “m 粒级的A 1 2 0 3 含量高达6 5 ％以上，与原矿 接近，矿物解离很不充分。 确定扫选尾矿以4 3 “m 为分级粒度，筛下部 O 5 O 5 0 5 O 记 “ ”弛 加∞∞ 嬲酾娩∞鸺％弭记为勰砸 万方数据 3 0 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第6 期 分作为最终尾矿，筛上部分进行再磨再选。再选流 程为一次粗选、两次精选，不同再磨细度条件下的 再选精矿指标如图5 所示。 堡 坦 碚 旦 堡 瓣 娶 嘎 暑 _ 4 3 “m 含量，％ 图5 再磨细度条件试验结果 F i g ．5 R e s u l to fr e 面n d i n gf i n e n e s st e s t 再磨细度从一4 3 “m 粒级占6 3 ％至8 8 ％，精选 两次都可以得到A 1 2 0 3 品位大于7 5 ％的精矿，且在 磨矿细度为_ 4 3 “m 粒级占8 2 ％时，作业回收率最 高。因此，扫选尾矿的粗粒部分，通过再磨再选可 以提高精矿回收率，但磨矿细度过细时，浮选效率 较低的细粒级含量增加，回收率将会降低。确定二 段磨矿细度为- 4 3 m 粒级占8 2 ％。 2 二l 闭路流程试验 在条件试验及流程结构研究的基础上，进行了 实验室小型闭路试验。闭路试验工艺流程如图6 所 示，试验结果列于表4 。以铝土矿中矿物粗细粒不 均匀分布为依据，实现一段粗磨 一7 4 斗m 粒级占 6 5 ％ 与二段细磨 一4 3 斗m 粒级占8 2 ％ 优化组 合，在保证精矿品位和回收率的情况下，降低了磨 矿作业的处理量。为保证精矿质量，精选3 开路空 白精选，获得高品位的精矿1 和中等品位的精矿2 。 表4铝土矿浮选闭路试验结果 T a b l e4R e s u ho fb a u x i t en o t a t i o nc l o s e d _ c i r c u i tt e s t 表4 试验结果表明，中低品位的铝土矿经过阶 段磨矿一浮选分离可以提纯为A 1 2 0 3 品位大于7 5 ％ 的高品位铝土矿，且回收率大于5 0 ％。精矿2 铝硅 比大于8 ，可作为生产氧化铝的原料。 3 结论 1 山西某低品位铝土矿为典型的一水硬铝石 图6 铝土矿浮选闭路试验流程 F i g ．6 C l o s e d c i r c u i tt e s tn o w s h e e to fb 戚t e n o t a t i o n 型铝土矿，A l O ，和S j 0 2 含量分别为6 8 ．8 0 ％、 1 0 ．7 4 ％，铝硅比为6 ．4 1 。主要矿物嵌布关系复杂， 但是一水硬铝石富集合体的粒度明显较粗，为获得 高品位铝土矿产品提供了矿物学的基础。 2 采用阴离子正浮选工艺，在碱性条件下， 分散剂B J 2 1 3 与捕收剂B J 4 2 2 的组合药剂制度对低 品位铝土矿具有良好的分选效果。阶段磨矿一浮选 分离的闭路试验流程获得了A 1 2 0 ，品位7 5 ．6 6 ％、回 收率5 3 ．5 8 ％的高品位铝土矿，为生产优质的高铝 耐火材料提供原料保障。 参考文献 [ 1 ] 钟香崇．我国高铝矾土创新发展的战略思考[ J ] ．耐火材 料，2 0 0 9 ，4 3 4 2 4 l 一2 4 3 ． [ 2 ] 魏同，吴运广．我国高铝矾土的均化与提纯实践[ J ] ． 耐火与石灰，2 0 0 9 ，3 4 2 4 - 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