选别铝土矿合理磨矿工艺流程的研究.pdf

选 别 铝 土 矿 合 理 磨 矿 工 艺 流 程 的 研 究 吴 国 亮 黄 国 智 方 启 学 王 建 锋 摘 要 铝 土 矿 矿 物 磨 矿 粒 度 分 析 表 明 ， 矿 物 之 间 存 在 明 显 的 可 碎 性 差 异 。 高 岭 石 等 含 硅 矿 物 易 泥 化 ， 影 响 浮 选 指 标 。 在 浮 选 工 艺 研 究 的 基 础 上 ， 提 出 了 两 段 两 闭 路 磨 矿 和 返 回 中 矿 直 接 进 入 二 段 磨 矿 回 路 磨 矿 流 程 ， 获 得 了 理 想 的 粒 度 特 性 。 关 键 词 铝 土 矿 磨 矿 工 艺 粒 度 特 性 我 国 铝 土 矿 资 源 十 分 丰 富 ， 至 ““ 年 底 统 计 ， 全 国 探 明 储 量 达 亿 ’， 工 业 储 量 亿 ’ ［ ］ 。 主 要 分 布 在 山 西 、 河 南 、 贵 州 、 广 西 和 山 东 等 省 区 。 以 一 水 硬 铝 石 型 为 主 ， 三 水 铝 石 型 矿 石 很 少 。 据 初 步 统 计 ， 我 国 * , - 的 矿 石 仅 占 -.左 右 ， * / 0- 的 矿 石 占 -.左 右 ， * / 0 的 矿 石 占 1-.以 上 ， * / 1 0 占 -.左 右 。 由 于 矿 石 含 硅 量 高 ， 因 此 不 能 经 济 地 采 用 成 熟 的 拜 耳 法 生 产 氧 化 铝 。 自 - 年 代 初 ， 我 国 一 直 在 探 索 “ 选 矿 拜 耳 法 ” 生 产 氧 化 铝 的 路 线 ， 但 由 于 铝 土 矿 选 矿 脱 硅 一 般 磨 矿 细 度 为 “2. 0 “. 3 4， 甚 至 更 细 ， 矿 物 泥 化 严 重 ， 造 成 浮 选 脱 硅 后 的 精 矿 脱 水 困 难 和 拜 耳 法 溶 出 后 赤 泥 压 缩 液 固 比 偏 高 ， 同 时 分 选 效 果 也 不 很 理 想 ， 制 约 了 其 工 业 化 应 用 。 铝 土 矿 浮 选 精 矿 的 粒 度 是 另 一 个 衡 量 工 艺 合 理 性 的 重 要 指 标 ， 是 “ 选 矿 拜 耳 法 ” 生 产 氧 化 铝 新 工 艺 的 关 键 技 术 之 一 。 本 文 将 介 绍 铝 土 矿 的 粉 碎 特 性 和 合 理 的 磨 矿 工 艺 。 铝 土 矿 的 粉 碎 特 性 矿 物 的 物 理 性 质 铝 土 矿 主 要 含 铝 矿 物 为 一 水 硬 铝 石 ， 脉 石 矿 物 主 要 为 高 岭 石 、 伊 利 石 、 叶 蜡 石 、 绿 泥 石 等 矿 物 ， 铁 矿 物 有 锐 钛 矿 、 针 铁 矿 、 赤 铁 矿 、 板 钛 矿 等 。 此 外 还 有 少 量 蒙 脱 石 、 电 气 石 、 石 英 、 锆 石 、 碳 酸 盐 等 矿 物 。 河 南 某 典 型 铝 土 矿 的 矿 物 含 量 列 于 表 。 表 矿 石 的 矿 物 组 成 及 含 量 矿 物 名 称 含 量 （ .） 矿 物 名 称 含 量 （ .） 一 水 硬 铝 石 11锐 钛 矿 三 水 铝 石 微 金 红 石 高 岭 石 12板 钛 矿 伊 利 石 25榍 石 “ 叶 蜡 石 “1针 铁 矿 绿 泥 石 少 量 水 针 铁 矿 蒙 脱 石 微 赤 铁 矿 5 石 英 微 黄 铁 矿 微 电 气 石 微 锆 石 微 一 水 硬 铝 石 的 晶 体 结 构 与 含 硅 脉 石 矿 物 的 晶 体 结 构 差 异 较 大 ， 见 表 。 一 水 硬 铝 石 的 晶 体 结 构 属 于 链 状 结 构 基 型 ， 化 学 键 结 合 变 得 更 加 紧 密 ， 使 一 水 硬 铝 石 的 硬 度 较 大 。 而 含 硅 脉 石 矿 物 的 晶 体 结 构 都 属 于 层 中 州 铝 厂 工 程 师 河 南 焦 作 2 参 加 磨 矿 工 业 试 验 的 单 位 有 沈 阳 铝 镁 设 计 研 究 院 、 北 京 矿 冶 研 究 总 院 、 中 南 工 业 大 学 、 中 国 长 城 铝 业 公 司 和 中 州 铝 厂 万方数据 状 铝 硅 酸 盐 矿 物 ， 其 单 位 层 间 靠 微 弱 分 子 键 连 接 ， 所 以 这 些 含 硅 脉 石 矿 物 的 硬 度 较 低 ， 在 外 力 的 作 用 下 其 易 于 优 先 粉 碎 。 表 主 要 矿 物 物 理 化 学 性 质 矿 物 一 水 硬 铝 石 高 岭 石 伊 利 石 叶 蜡 石 化 学 式 “ “’［ ’*］ （ ） , - “ . “［ ’*］ （ ） 硬 度 ./0 1 2 1 1 * 1 */0 密 度 / 1 /’/. 1 /./0 1 /,/.0 1 /, 晶 体 构 造 链 状 结 构 基 型 硅 氧 四 面 体 和 铝 氧 八 面 体 呈 层 状 构 造 八 面 体 配 位 阳 离 子 夹 在 两 个 相 同 四 面 体 网 层 之 间 呈 层 状 构 造 两 层 六 方 硅 氧 四 面 体 网 层 夹 一 层 铝 八 面 体 层 呈 层 状 构 造 单 位 层 连 接 垂 直 3 轴 平 面 上 氧 原 子 间 以 氢 氧 一 氢 键 连 结 以 氢 键 相 连 接 层 内 离 子 键 、 层 间 分 子 链 连 接 靠 微 弱 的 分 子 链 连 接 其 它 性 质 用 手 搓 易 成 粉 末 ， 吸 水 性 强 易 被 搓 碎 成 小 鳞 片 /“矿 物 粉 碎 特 性 *//*一 水 硬 铝 石 与 高 岭 石 粉 碎 特 性 研 究 采 用 一 水 硬 铝 石 和 高 岭 石 矿 物 分 别 进 行 常 规 小 型 试 验 磨 矿 粉 碎 ， 试 验 结 果 见 图 *。 从 图 * 可 见 ， 高 岭 石 与 一 水 硬 铝 石 形 成 4 205 粒 级 的 速 度 相 差 较 大 ， 即 矿 物 之 间 存 在 天 然 可 碎 性 差 异 。 图 * 一 水 硬 铝 石 与 高 岭 石 形 成 4 205 粒 级 速 度 *//铝 土 矿 磨 矿 产 品 的 特 性 研 究 采 用 小 型 球 磨 机 进 行 铝 土 矿 磨 矿 试 验 。 小 型 磨 机 装 球 见 表 ， 粒 度 组 成 见 表 ’。 从 表 ’ 可 见 ， 铝 土 矿 在 磨 矿 过 程 中 存 在 选 择 性 碎 解 ， 但 是 仅 表 现 为 4 *5 粒 级 铝 硅 比 明 显 偏 低 ， 其 他 粒 级 铝 硅 比 变 化 不 大 ， 可 见 采 用 常 规 磨 矿 工 艺 ， 不 能 通 过 分 级 方 法 获 得 铝 硅 比 大 于 * 的 产 品 ， 因 此 分 选 作 业 仍 是 必 要 的 。 表 小 型 球 磨 机 装 球 及 配 比 球 径 （ 55） ’0*合 计 重 量 （ 6） ’2*.,. 占 有 率 （ 7） 2/2*’/8’/0’/8*/*/ 磨 矿 工 艺 研 究 “/铝 土 矿 浮 选 流 程 研 究 铝 土 矿 浮 选 脱 硅 流 程 以 前 绝 大 部 分 为 一 次 磨 细 浮 选 流 程 ， 为 了 使 矿 物 单 体 解 离 通 常 采 用 细 磨 。 在 “ 九 五 ” 重 点 科 技 攻 关 项 目 子 专 题 “ 铝 土 矿 选 矿 脱 硅 新 技 术 的 研 究 ” 过 程 中 ， 北 京 矿 冶 研 究 总 院 提 出 以 “ 一 水 硬 铝 石 富 连 生 体 为 捕 集 对 象 ” 的 技 术 新 思 路 ， 开 发 阶 段 磨 矿 一 次 选 别 工 艺 ［ ］ ， 有 关 详 细 内 容 ， 将 另 文 发 表 。 “/“工 业 试 验 磨 矿 工 艺 研 究 铝 土 矿 磨 矿 工 艺 需 把 高 岭 石 等 含 硅 矿 物 单 体 解 离 ， 但 不 过 分 泥 化 ， 同 时 产 出 粒 度 合 理 的 一 水 硬 铝 石 富 连 生 体 。 为 此 ， 在 实 验 室 利 用 小 型 球 磨 机 ， 采 用 一 段 磨 矿 流 程 进 行 了 磨 矿 试 验 ， 结 果 列 于 表 ’。 试 验 结 果 表 明 ， 磨 矿 细 度 由 8/.7 4 205提 高 到 ’*/,7 4 205， 细 度 提 高 了 */’7， 但 4 20 9 * 5 粒 级 的 产 率 变 化 不 大 ， 主 要 表 现 为 4 *5 粒 级 产 率 增 加 8/07， 在 这 一 磨 矿 段 ， 易 过 粉 碎 或 泥 化 ， 因 “ 万方数据 此 磨 矿 工 艺 应 考 虑 加 快 物 料 通 过 磨 机 的 时 间 ， 使 磨 矿 粒 度 合 格 的 物 料 尽 可 能 进 入 浮 选 工 艺 。 一 次 磨 至 “ ’ 时 ， ’ *粒 级 产 率 达 ,， 细 粒 级 含 量 偏 大 ， 不 利 于 提 高 精 矿 的 平 均 粒 度 ， 且 这 一 粒 级 的 一 水 硬 铝 石 回 收 难 度 增 加 。 表 “ 磨 矿 产 品 粒 度 组 成 磨 矿 细 度 粒 级 （ ） 产 率 （ ） 个 别 累 计 品 位 （ ） -.,/012/, -31 ,4 5 *44 ’ * 5 *4,440*** ’ *4 5 *4“4“**04* ’ 5 “04“4*4*,,*, ’ “ 5 044,,**00 ’ 0 5 **,,4**,““4 ’ **4“*,*0 合 计 * “* 5 *““ ’ * 5 *444“40*4* ’ *4 5 “,,4“,*4 ’ 5 ““44,40****44 ’ “ 5 04“4,40“**** ’ 0 5 **004*,4“ ’ ****,*0 合 计 “ 5 *44“*040, ’ * 5 *4*4 ,,444*44, ’ *4 5 0“4,4,44*44,, ’ 5 “*4*4 “,*44*040 ’ “ 5 04*“4“4*“4*0 ’ 0 5 *,,*“ *,0440“ ’ *, ***0,“ 合 计 *4*4* **, 根 据 小 型 试 验 和 扩 大 连 选 试 验 结 果 ， 综 合 考 虑 工 业 试 验 入 磨 粒 度 为 ’ *,， 采 用 一 段 磨 矿 难 以 保 证 细 度 左 右 ’ ， 同 时 可 能 存 在 浮 选 过 程 的 波 动 ， 使 返 回 再 磨 的 粗 粒 中 矿 量 变 化 ， 影 响 磨 矿 过 程 的 稳 定 性 。 因 此 工 业 试 验 采 用 两 段 两 闭 路 磨 矿 流 程 ， 返 回 中 矿 直 接 进 入 二 段 磨 矿 回 路 细 磨 。 磨 矿 工 艺 见 图 , ［ 0］ 。 其 特 点 如 下 （ *） * 号 磨 机 与 分 级 设 备 形 成 闭 路 ， 与 开 路 相 比 ， 单 位 时 间 内 通 过 磨 机 的 物 料 量 大 ， 原 矿 中 易 泥 化 的 含 硅 脉 石 矿 物 通 过 磨 机 的 时 间 短 ， 减 少 了 矿 物 的 泥 化 。 （ ,） 铝 土 矿 粗 磨 时 ， 磨 矿 产 品 粒 度 呈 两 级 分 化 ， * 号 磨 机 装 球 直 径 相 对 较 大 ， 有 利 于 过 粗 颗 粒 的 粉 碎 。 同 时 减 少 , 号 磨 机 的 粉 碎 量 ， 以 均 衡 两 磨 机 的 负 荷 ， 易 于 设 备 的 配 置 。 （ 0） , 号 磨 机 装 球 直 径 相 对 较 小 ， 有 利 于 返 回 粗 粒 中 矿 的 细 磨 。 以 上 可 见 ， 两 段 两 闭 路 磨 矿 适 用 于 处 理 以 一 水 硬 铝 石 富 集 合 体 为 解 离 目 标 的 铝 土 矿 磨 矿 的 需 要 ， 即 可 以 强 化 选 择 性 碎 解 磨 矿 ， 又 可 以 达 到 减 少 矿 物 过 粉 碎 的 目 的 。 图 , 磨 矿 工 艺 流 程 “磨 矿 产 品 粒 度 分 析 工 业 试 验 产 品 粒 度 组 成 见 表 ， ’ 粒 级 含 量 为 。 与 表 “ 中 磨 矿 细 度 为 ’“相 比 ， 本 次 工 业 试 验 产 品 粒 度 组 成 比 小 型 磨 机 产 品 粒 度 组 成 更 合 理 。 其 中 ， ’ * 粒 级 的 产 率 分 别 为 4,、 , ， 难 选 细 粒 级 含 量 降 低 ,,。 浮 选 精 矿 粒 级 组 成 中 ， 中 间 粒 级 （ ’ * 5 *） 产 率 为 *4“。 在 整 个 粒 度 组 成 中 ， 一 水 硬 铝 石 富 连 生 体 解 离 度 为 左 右 。 表 明 本 工 艺 流 程 有 利 于 强 化 一 水 硬 铝 石 富 集 合 体 与 含 硅 脉 石 矿 物 的 选 择 性 碎 解 ， 即 可 以 保 证 一 水 硬 铝 石 富 连 生 体 磨 至 浮 选 要 求 粒 度 ， 又 可 以 减 少 主 要 矿 物 过 粉 碎 现 象 ， 为 浮 选 作 业 提 供 合 适 的 入 选 物 料 。 “ 万方数据 表 工 业 试 验 入 选 物 料 的 粒 度 组 成 粒 级 （ “） 产 率 （ ） 个 别 累 计 品 位 （ ） ’*’ ’金 属 分 布 率 （ ） 个 别 累 计 , -./.0/0-/1-2/3/3 4 -. , -.0-3/./.05/3/011/..//5 4 -.0 , 1/.2/00/33/1/./0/3. 4 1 , 2/.21/.02/2-./--0/1/1225/02 4 2 , 50/5./50-/2-./32/0-0//-3 4 5 , -.2./..3/50/1-/332/53/332/2 4 -.0/.-../.0/--5/-3/.5/20-../. 合 计 -../.0/1--/5./2.-../. 结 论 -/铝 土 矿 中 主 要 矿 物 之 间 存 在 明 显 的 可 碎 性 差 异 ， 充 分 利 用 这 种 差 异 将 简 化 分 选 流 程 。 /选 择 合 理 的 磨 矿 工 艺 可 获 得 适 宜 的 粒 度 特 性 ， 减 少 含 硅 脉 石 矿 物 及 一 水 硬 铝 石 的 过 粉 碎 现 象 ， 为 铝 土 矿 选 矿 提 供 粒 度 组 成 合 适 的 入 选 物 料 。 /磨 矿 回 路 的 设 备 和 操 作 参 数 仍 有 待 进 一 步 研 究 ， 如 磨 机 选 型 和 装 球 配 比 等 。 参 考 文 献 -/杨 新 /浅 谈 我 国 氧 化 铝 工 业 的 发 展 ， 有 色 金 属 （ 季 刊 ） ， -331， 23 （ ） 6 1 /北 京 矿 冶 研 究 总 院 /铝 土 矿 选 矿 脱 硅 新 技 术 的 研 究 扩 大 连 选 试 验 报 告 ， -335/0 /沈 阳 铝 镁 设 计 研 究 院 ， 北 京 矿 冶 研 究 总 院 ， 中 国 长 城 铝 业 公 司 ， 中 南 工 业 大 学 ， 中 州 铝 厂 /铝 土 矿 选 矿 磨 矿 工 艺 研 究 与 工 业 试 验 ， -333/-. 万方数据