某铝土矿正浮选试验研究.pdf

4 1 1 有色金属 选矿鄯分2 0 1 3 年第1 期 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 3 ．0 1 ．0 1 0 某铝土矿正浮选试验研究 彭志兵，刘三军，肖巍，覃文庆，张博 中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要某铝土矿工艺矿物学研究发现，该矿属于一水硬铝石高岭石型铝土矿，一水硬铝石品位较低且与脉石共生 关系密切。在矿石性质研究并借鉴相关经验的基础上，采用油酸钠和庚基羟肟酸的药剂g t 合f l z 为捕收剂，使铝硅比从3 ．2 提 高到8 ．0 9 ，回收率为7 4 ．3 6 ％。 关键词正浮选；一水硬铝石；铝硅分离；油酸钠；羟肟酸 中图分类号T D 9 5 2 ．5 文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 0 1 - 0 0 4 0 - - 0 5 E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho nD i r e c tF l o t a t i o no faB a u x i t eO r e P E N GZ h i b i n g ，L I US a n j u n ，X I A OW e i ，Q Z NW e n q i n g ，Z H A N GB o S c h o o lo fM i n e r a l sP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a 4 1 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h em i n e r a l o g ys t u d yo fab a u x i t eo r es h o w st h a tt h eo r eb e l o n g st ot h et y p eo fd i a s p o r e - k a o l i n i t eb a u x i t e ．T h ed i a s p o r ai sl O Wi ng r a d ea n di n t i m a t e l yi n t e r g r o w nw i t ht h eg a n g u em i n e r a l s ．A c c o r d i n g t ot h em i n e r a lp r o p e r t i e sa n dt h eo r i g i n a l p r o d u c t i o ne x p e r i e n c e ，t h e c o m b i n a t i o nc o l l e c t o m ，i ．e ．s o d i u m o l e a t ea n dh e p t y lh y d r o x a m i ca c i d ，a r ea d o p t e dt oi n c r e a s et h eM S t h er a t i oo fa l u m i n u mt os i l i c o n f r o m 3 ．2t o8 ．0 9 ．a n dt h er e c o v e r yo fA 1 2 0 3i s7 4 ．3 6 ％． K e yw o r d s d i r e c tf l o t a t i o n ；d i a s p o r e ；a l u m i n u m - s i l i c a t es e p a r a t i o n ；s o d i u mo l e a t e ；h y d r o x a m i e a c i d 铝土矿制取A 1 2 0 ，的方法就碱法而言可分为烧 结法、拜耳法、混联法三大类混联法碱耗较低， 但能耗较大，已经不适应世界铝土矿形势的发展； 烧结法在低品位铝土矿的处理及赤泥利用方面有优 势，但其能耗极大且初始投资成本很高；拜耳法工 艺简单、技术先进且能耗较低，但要求矿石铝硅比 大于8 [ 川。结合我国铝土矿资源的特点，拜耳法更 适合我国铝土矿工业。 随着我国铝土矿资源的大量开采，乱采滥伐现 象较为严重，导致我国铝土矿资源浪费严重，铝土 矿资源质量也明显下降[ 23 。目前，原矿铝硅比能 够直接满足拜耳法要求的资源已经很少，因此脱硅 成为限制铝土矿工业发展的关键技术[ 3 ] ，而浮选脱 硅是潜力最大的一个研究方向。浮选脱硅工艺主要 有反浮选和正浮选脱硅反浮选脱硅仍处于实验室 研究阶段，目前我国还没有铝土矿反浮选成功应用 的实例；2 0 世纪9 0 年代，我国铝土矿正浮选脱硅 法取得了突破性进展，工业试验取得成功，正浮选 脱硅技术目前已应用于中州铝厂3 0 万t 氧化铝选 矿拜耳法产业化工程和山东铝厂选矿烧结法技术 创新工程[ 4 ] 。 根据矿石性质，在大量探索试验的基础上，通过 条件试验优化了工艺参数。在磨矿细度为一7 4 斗m 占8 9 ％的条件下，采用油酸钠和庚基羟肟酸的组合 药剂，较有效地实现了铝硅分离，使原矿铝硅比由 3 ．2 提高到8 ．0 9 ，达到拜耳法的生产要求。 1 矿石性质 1 ．1 原矿性质 原矿多元素化学分析结果见表1 。 基金项目中南大学自由探索计划 青年助推 资助 2 0 1 2 1 2 2 0 0 1 6 ；中南大学贵重仪器设备开放共享基金资助项目 C S V Z C 2 0 1 2 0 1 9 收稿日期2 0 1 2 0 5 - 2 8修回日期2 0 1 2 1 1 - 2 1 作者简介彭志兵 1 9 8 6 - ，男，四川洪雅人，硕士研究生，研究方向为选矿和生物冶金研究。 万方数据 2 0 1 3 年第1 期彭志兵等某铝土矿正浮选试验研究4 l 表1原矿多元素化学分析结果 T a b l e1M I l l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s I l l t so fr a n - o f - m i n eo r e ／％ 望坌丝垄 曼 垒空 Q 垒Q 坚鲤 塑型塑兰 含量4 3 ．6 71 3 ．6 61 6 ．6 52 ．5 71 ．9 80 ．4 51 ．1 20 ．4 90 ．0 5 从表l 可知，矿石属高铁高硅低铝硅比型铝土 矿，原矿铝硅比 朋 仅有3 ．2 ，还含有1 6 ．6 5 ％ 的铁和2 ．5 7 ％的T i 0 2 。 1 ．2 矿物组成及主要矿物嵌布特征 根据化学分析、x 射线衍射分析和显微镜下鉴 定，矿石中的主要矿物有一水硬铝石、赤铁矿、高 岭石、锐钛矿，少量的褐铁矿、磁铁矿，还含有极 少量的黄铁矿、黄铜矿。 一水硬铝石的嵌布特性有以下几种形式 1 呈板状、粒状、柱状结构产出这类富连 生体的粒度较粗 一般为0 ．0 4 ～0 ．6n u n 且铝硅比 高，在粗磨的条件下即可浮选上来。 2 呈鲕状结构产出这种结构的矿石，一水 硬铝石和高岭石及钛、铁矿物嵌布关系较复杂，难 以单体解离，但以一水硬铝石为主的鲡状颗粒中铝 的含量较高，也可作为铝精矿。 3 呈针状结构产出构成网状结构，网状空 隙填充高岭石、赤铁矿和钛矿物。这种网状结构的 集合体中铝的含量也较高，在选矿分离时也可作为 富集连生体。 4 呈不规则粒状、细粒状或隐晶质结构产出 这种一水硬铝石与高岭石等的嵌布关系复杂，一水 硬铝石与含硅矿物的接触线弯曲不规则，难以解 离，同时还有一部分一水硬铝石呈细粒浸染状分布 在高岭石等含硅矿物中。 矿石中的铁矿物主要是赤铁矿，其次为褐铁 矿。赤铁矿常呈脉状、细脉状或须状分布于一水硬 铝石和高岭石中，这种赤铁矿与一水硬铝石和高岭 石嵌布关系复杂，接触线弯曲不规则，难以解离。 高岭石是矿石中的主要含硅矿物，高岭石主要 呈胶体分散状分布在矿石中，与细粒一水硬铝石胶 结在一起，形成矿石的基质，并常与其它含硅矿物 分布在一水硬铝石集合体内外，胶结一水硬铝石， 少量的高岭石聚集为较大集合体，形成板状结构。 矿石中含有部分的钛矿物，主要是锐钛矿，锐 钛矿主要以细粒状分布于一水硬铝石中，少量分布 于高岭石中。 2 铝土矿正浮选脱硅试验研究 2 ．1 铝土矿脱硅浮选条件试验 2 ．1 ．1 磨矿细度试验 一水硬铝石是否单体解离直接决定了其能否与 脉石矿物分开，为了考察磨矿细度对于浮选的影 响，进行了矿石磨矿细度试验。试验流程如图1 。 试验结果见图2 图2 至图6 只采用粗精矿中A 1 2 0 ， 的回收率和铝硅比数据绘图 。 药剂用量单位 搅拌、浮选时 中矿尾矿 图1 磨矿细度试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 堡 瓣 娶 回 丑 档 职 一7 4 恤m 含量，％ 图2 磨矿细度试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 试验结果表明，回收率随着磨矿细度的增加而 增加。综合考虑，适宜的磨矿细度为_ 7 4 斗m 占8 9 ％。 2 ．1 ．2 捕收剂种类及用量试验 本试验对比了氧化石蜡皂 7 3 1 、油酸钠、十 二烷基磺酸钠、羟肟酸这几种常用捕收剂对该铝土 矿的捕收能力。粗选试验条件碳酸钠用量为2k 加， 抑制剂 六偏磷酸钠 用量为6 0 趴，十二烷基磺 酸钠、油酸钠用量为1k g ／t ，7 3 1 、庚基羟肟酸、 壬基羟肟酸用量为0 ．8k s ／t ，油酸钠和庚基羟肟酸 的总用量为lk 鲈 油酸钠9 0 0 鲈，羟肟酸1 0 0g ／t 。 扫选抑制剂和捕收剂用量分别为粗选的2 ／3 、1 ／4 。 试验结果见表2 。 试验结果表明，7 3 1 对于该矿石几乎没有选择 万方数据 ．4 2 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第1 期 表2捕收剂种类试验结果 T a b l e2R e s u l t so fc o l l e c t o rs p e c i e st e s t ，％ 性；十二烷基磺酸钠选择性也较差；庚基羟肟酸和 壬基羟肟酸选择性较好，回收率相对较高；油酸钠 选择性最好，但粗选回收率仅有4 7 ％；油酸钠和庚 基羟肟酸组合相比于相同药剂用量的油酸钠能够获 得更高的回收率。综合考虑，油酸钠和庚基羟肟酸 的组合药剂效果最好。 接着考察油酸钠用量对铝土矿浮选的影响。粗 选试验条件碳酸钠用量为2k g ／t ，抑制剂 六偏 磷酸钠 用量为6 0 趴。试验结果见图3 。 堡 姗 娶 回 丑 徊 疆 油酸钠用量／ k g t 。 图3 油酸钠用量试验结果 F i g ．3 R e s u l t so fs o d i u mo l e a t ed o s a g et e s t 试验结果表明，随着油酸钠用量的增加，回收 率相应增加，但铝硅比逐渐降低。综合考虑，油酸 钠用量以1 ．2k g ／t 为宜。 试验还考察了不同配比的庚基羟肟酸和油酸钠 组合药剂对于铝土矿浮选的影响。粗选试验条件 碳酸钠用量为2k g ／t ，抑制剂 六偏磷酸钠 用量 为6 0 加，油酸钠和庚基羟肟酸总用量为1 ．2k g ／t 药剂配比为庚基羟肟酸用量和油酸钠用量的比 值 。试验结果如图4 。 零 、 ．睡卜 擎 回 配比 图4 庚基羟肟酸与油酸钠配比试验结果 F i g ．4P r o p o r t i o nt e s t r e s u l t so fh y d r o x a m i ca c i d a n ds o d i u mo l e a t e 试验结果表面，组合用药比单独使用羟肟酸和 油酸钠的效果好，且随着捕收剂中庚基羟肟酸比例 的增加，回收率相应增加，而铝硅比则逐渐降低。 综合考虑，庚基羟肟酸与油酸钠的配比以1 1 1 为 宜 将此配比的组合捕收剂命名为C L 。 2 ．1 - 3 脱泥试验 因为原矿中高岭石硬度低于一水硬铝石，相对 更容易被磨细，因此细泥中硅含量更高。为了考察 脱泥对浮选的影响，进行了脱泥对比试验。粗选试 验条件碳酸钠用量为2k g ／t ，抑制剂 六偏磷酸 钠 用量为6 0 鼽，C L 用量为1 ．2k g ／t ，粗选前采 用3 0 趴的松醇油脱泥。扫选抑制剂和捕收剂用量 分别为粗选的2 ／3 、1 ／4 。试验结果列于表3 。 表3脱泥条件试验结果 T a b l e3R e s u l t so fd e s l i m i n gc o n d i t i o n i n gt e s t ／％ 万方数据 2 0 1 3 年第1 期彭志兵等某铝土矿正浮选试验研究4 3 试验结果表面，脱泥在提高粗精矿铝硅比的同 时也使回收率降低了1 3 ％，而且脱泥意味着成本的 增加，综合考虑后决定不脱泥。 2 ．1 ．4 碳酸钠用量试验 本试验采用碳酸钠调节矿浆p H 碳酸钠用量 为0 、1 、2 、3 、4k g t t 时分别对应的矿浆p H 为 6 ．5 、8 ．1 、8 ．6 、9 ．1 、9 ．6 。碳酸钠对矿浆有很好的 分散作用，且能减少矿浆中C a 2 、M S ；、F e 。埘铝土 矿浮选的影响。同时，碳酸钠还是一种良好的预处 理剂，加入一定量的碳酸钠搅拌擦洗，能促使一水 硬铝石和高岭石表面选择性溶蚀，增大两种矿物表 面物理化学性质差异[ 5 】。 本试验考察了碳酸钠用量对铝土矿浮选的影． 响，粗选试验条件抑制剂 六偏磷酸钠 用量为 6 0 趴，C L 用量为1 ．2k g ／t 。试验结果见图5 。 堡 瓣 娶 凰 碳酸钠用量／ k g ‘r 1 图5 碳酸钠用量试验结果 F i g ．5 R e s u l t so fs o d i u mc a r b o n a t ed o s a g et e s t 试验结果表面，适宜的碳酸钠用量为2k g ／t ， 此时的p H 为8 ．6 。 2 ．1 ．5 抑制剂种类及用量试验 本试验对比了六偏磷酸钠、水玻璃、氟硅酸钠 对铝土矿浮选的影响。粗选试验条件碳酸钠用量 为2k g ／t ，六偏磷酸钠用量为6 0 加，水玻璃和氟 硅酸钠用量均为1 5 0g ／t ，C L 用量为1 ．2k g ／t 。扫 选抑制剂和捕收剂用量分别为粗选的2 ／3 、1 ／4 。试 验结果见表4 。 试验结果表面，水玻璃和氟硅酸钠对于一水硬 铝石的抑制作用较强，A 1 2 0 ，回收率较低，六偏磷 酸钠效果好于水玻璃和氟硅酸钠，因此选用六偏磷 酸钠作为硅酸盐矿物的抑制剂。 六偏磷酸钠的存在降低了一水硬铝石和高岭石 的∈一电位，从而增大了矿物表面的负电荷，各矿 物由于同电相互排斥而分散开来，提高了分选的选 择性[ 川。六偏磷酸钠既能分散矿浆，也能对一水 硬铝石和高岭石产生抑制，为了考察其用量对于铝 表4抑制剂种类试验结果 T a b l e4R e s u l t so fd e p r e s s o rk i n d s | ％ 裂产品名称产率面竽面≤篙F ㈣ 土矿浮选的影响，进行了六偏磷酸钠用量条件试 验。粗选试验条件碳酸钠用量为2k g ／t ，C L 用 量为1 ．2k g ／t 。试验结果见图6 。 零 、 瓣 擎 凰 丑 捌 罐 六偏磷酸用量／ g 。t ‘1 图6 六偏磷酸钠用量试验 F i g ．6 R e s u l t so f o d i u l I lh e x a m e t a p h o s p h a t e d o s a g e t e s t 试验结果表面，六偏磷酸钠对于铝土矿浮选影 响较大，当用量较低时不能有效分散矿浆，粗精矿 A 1 2 0 ，的品位和回收率均较低；用量过大又会对一 水硬铝石产生抑制，使A 1 2 0 ，的回收率降低。综合 考虑，六偏磷酸钠用量以9 0 趴为宜。 2 ．2 铝土矿脱硅浮选开路试验 在条件试验的基础上，进行了铝土矿脱硅的开 路试验，试验流程如图7 ，试验结果列于表5 。 试验结果表明，铝土矿精选对于铝硅比的提高 很明显，最终精矿铝硅比提高到1 1 ．0 2 ，采用一次 粗选、三次精选、一次扫选的流程即可获得较好的 指标。 2 ．3 铝土矿脱硅浮选闭路试验 在开路试验的基础上进行了闭路试验，闭路试 验在图7 的基础上采用一次粗选、三次精选、一次扫 选 中矿顺序返回 的流程，试验结果列于表6 。 万方数据 4 4 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第l 期 药剂用量单位矾原矿 精矿 图7 铝土矿选矿脱硅开路流程 F i g ．7O p e n - c i r c u i tf l o w s h e e to fd e s i l i c a t i o nt e s ti n b a u x i t eb e n e f i c i a t i o n 试验结果表明，闭路试验中精矿的回收率相对 开路试验有较大提高，精矿铝硅比达到8 ．0 9 ， A 1 2 0 3 回收率为7 4 ．3 6 ％。 3 结论 1 该矿含A l 籼4 3 ．6 7 ％，含S i 0 21 3 ．6 6 ％，含 铁1 6 ．6 5 ％，铝硅比仅有3 ．2 ，属于一水硬铝石一高 岭石型高铁低铝硅比铝土矿，矿石中铝、硅、铁等 矿物嵌布关系较复杂。 2 该矿正浮选脱硅试验采用油酸钠和庚基羟 肟酸的组合药剂作为捕收剂，用碳酸钠和六偏磷酸 钠分散矿浆并抑制高岭石，最终得到精矿A 1 2 0 ，品 表5铝土矿脱硅开路试验结果 T a b l e5R e s u l t so fo p e n - c i r c u i tt e s ti nb a u x i t e b e n e f i c i a t i o n ，％ 表6铝土矿脱硅闭路试验结果 7 r a b l e6 R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t i nb a u x i t e b e n e f i c i a t i o n ，％ 产品名称产率面鲁蕊一铝硅比 位5 7 ．8 5 ％，含S i 0 27 ．1 5 ％，A 1 2 0 3 回收率7 4 ．3 6 ％， 铝硅比8 ．0 9 的指标。 参考文献 [ 1 ] 李吉力，王立卓，刘业翔，等．中国铝土矿资源及氧化铝 生产技术状况透析[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 0 1 5 3 8 _ 4 2 ． [ 2 ] 王秋霞，张克仁，陈国铭，等．我国铝土矿资源开发与保 护对策[ J ] ．矿产保护与利用．2 0 0 1 3 4 9 5 4 ． [ 3 ] 方启学，黄国智．铝土矿选矿脱硅技术研究E J ] ．有色金 属 选矿部分 ，2 0 0 1 3 l 一7 ，1 1 ． [ 4 ] 刘水红，方启学．铝土矿选矿脱硅技术研究现状述评[ J ] ． 矿冶，2 0 0 4 ，1 3 4 2 4 2 9 ． [ 5 ] 谷志君．高硅一水硬铝石型铝土矿的铝硅分离[ D ] ．沈 阳东北大学，2 0 0 3 ． [ 6 ] 张国范，冯其明，卢毅屏，等．六偏磷酸钠在铝土矿浮选 中的作用[ J ] ．中南工业大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 1 ，3 2 2 1 2 7 1 3 0 ． [ 7 ] 张国范．铝土矿浮选脱硅基础理论及工艺研究[ D ] ．长 沙中南大学，2 0 0 1 ． 万方数据