贵州某高硫铝土矿浮选脱硫试验研究.pdf

贵州某高硫铝土矿浮选脱硫试验研究 ① 王振杰， 刘安荣， 刘洪波， 彭 伟 （贵州省冶金化工研究所，贵州 贵阳 ５５００１６） 摘 要 对贵州某高硫铝土矿进行了浮选脱硫试验研究。 结果表明，在磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８２．６４％，碳酸钠用量 １ ８００ ｇ／ ｔ、 硫酸铜用量 １５０ ｇ／ ｔ、丁黄药总用量 ６００ ｇ／ ｔ、２＃油总用量 ２４０ ｇ／ ｔ 条件下，经一粗两精两扫闭路反浮选，获得了硫含量 ０．２６％的铝土矿 精矿，脱硫率达到 ８５．８６％。 试验结果可为该类铝土矿资源的综合开发利用提供借鉴。 关键词 高硫铝土矿； 浮选； 脱硫； 脱硫率 中图分类号 ＴＤ９２３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０５．００９ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０２０）０５－００３９－０３ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｈｉｇｈ⁃Ｓｕｌｆｕｒ Ｂａｕｘｉｔｅ Ｏｒｅ ｆｒｏｍ Ｇｕｉｚｈｏｕ ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ⁃ｊｉｅ， ＬＩＵ Ａｎ⁃ｒｏｎｇ， ＬＩＵ Ｈｏｎｇ⁃ｂｏ， ＰＥＮＧ Ｗｅｉ （Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００１６， Ｇｕｉｚｈｏｕ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ⁃ｓｕｌｆｕｒ ｂａｕｘｉｔｅ ｏｒｅ ｆｒｏｍ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｆｉｎｅｎｅｓｓ ｏｆ －０．０７４ ｍｍ ８２．６４％， ａ ｃｌｏｓｅ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｏｎｅ ｒｏｕｇｈｉｎｇ， ｔｗｏ ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｎｄ ｔｗｏ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｆｏｒ ｓｏｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ， ｃｏｐｐｅｒ ｓｕｌｆａｔｅ， ｂｕｔｙｌ ｘａｎｔｈａｔｅ ａｎｄ ２＃ｏｉｌ ｏｆ １ ８００ ｇ／ ｔ， １５０ ｇ／ ｔ， ６００ ｇ／ ｔ ａｎｄ ２４０ ｇ／ ｔ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｃａｎ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ ａ ｂａｕｘｉｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｓｕｌｆｕｒ ｇｒａｄｅ ｏｆ ０．２６％， ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｕｐ ｔｏ ８５．８６％． Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｂａｕｘｉｔｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈｉｇｈ⁃ｓｕｌｆｕｒ ｂａｕｘｉｔｅ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ； ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ 金属铝是仅次于钢铁的第二大消耗金属，涉及材 料、建筑、电力、交通、食品等各领域。 铝土矿是生产氧 化铝进而生产金属铝的原材料。 贵州省是全国蕴含铝 土矿资源丰富的省份之一，现已探明的铝土矿储量总 计超过 ６ 亿吨，开发利用前景广阔。 贵州铝土矿多为 低品位高硫铝土矿，硫通常以黄铁矿、胶黄铁矿的形式 存在，硫含量大于 ０．７％。 铝土矿中的硫含量过高，在 拜耳法生产氧化铝的过程中将会严重腐蚀钢质设备， 缩短设备使用寿命，同时还会导致赤泥沉降性能下降、 产品氢氧化铝发绿。 因此，在使用高硫铝土矿拜耳法 生产氧化铝之前必须进行脱硫处理［１－６］。 目前，高硫铝土矿脱硫主要采用浮选脱硫法、焙烧 脱硫法和溶出脱硫法，其中，焙烧脱硫时存在条件不易 控制、设备要求高等问题；溶出脱硫时存在药剂用量 大、脱硫效果一般等问题；浮选法脱硫工艺较为成熟， 操作简单、脱硫效果显著［７－１０］。 本文针对该铝土矿的 矿物特征，采用浮选脱硫方法进行试验研究，并对影响 浮选脱硫效果的各因素进行优化，确定了适合该铝土 矿的浮选脱硫条件，为实现高硫铝土矿高效溶出脱硫 提供参考。 １ 矿石性质及试验方法 １．１ 矿石性质 试验所用矿样取自贵州省某铝土矿矿山，取具有 代表性的矿样进行主要化学成分分析和主要矿物组成 分析，结果分别见表 １ 和表 ２。 表 １ 矿样主要化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３ＳｉＯ２ＴｉＯ２ＣａＯＭｇＯＮａ２ＯＫ２ＯＳ ６１．７２６．４８７．３３２．４２０．９５１．１３０．０７０．１９１．４６ ①收稿日期 ２０２０－０４－１１ 基金项目 贵州省科学技术基础研究基金项目（黔科合基础［２０１７］１１７５） 作者简介 王振杰（１９７６－），男（侗族），贵州凯里人，副研究员，硕士，主要研究方向为资源综合利用。 通讯作者 刘安荣（１９８３－），男（土家族），贵州铜仁人，高级工程师，硕士，主要研究方向为资源综合利用。 第 ４０ 卷第 ５ 期 ２０２０ 年 １０ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４０ №５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０２０ 万方数据 表 ２ 矿样主要矿物组成（质量分数） ／ ％ 一水硬铝石白云石伊利石高岭土石英 ５５．６３１．２４８．７６１０．２６３．０８ 方解石锐钛矿黄铁矿菱铁矿绿泥石 １．６２１．８３３．８７２．４６９．８１ 由表 １ 可以看出，该矿样中硅含量较少，铝硅比较 高，其他杂质组分含量较低，属于典型的低硅高硫铝 土矿。 由表 ２ 可以看出，该矿样中主要有用矿物为一水 硬铝石；脉石矿物主要有高岭石、绿泥石、石英等；矿石 中的硫矿物以黄铁矿形态存在。 １．２ 试验方法 通过探索试验，针对该矿石的矿物特征，采用浮选 工艺对该铝土矿进行脱硫处理，试验流程如图 １ 所示。 B3 6 45323 图 １ 试验流程 ２ 结果与讨论 ２．１ 磨矿细度试验 碳酸钠用量 １ ８００ ｇ／ ｔ，硫酸铜用量 １５０ ｇ／ ｔ，丁黄 药用量 ３００ ｇ／ ｔ，２＃油用量 １２０ ｇ／ ｔ 条件下，考察了磨矿 细度对脱硫效果的影响，结果如图 ２ 所示。 -0.074 mm40/4 0.8 0.6 0.4 0.2 88 84 80 76 72 68 80706090 5323S/4 S*5 S/4 S*5           图 ２ 磨矿细度对脱硫效果的影响 由图 ２ 可以看出，磨矿细度对脱硫效果的影响较 为显著，铝土矿精矿中 Ｓ 含量随磨矿细度变小先逐渐 减少后有所增加，脱硫率则先增加后降低，其原因可能 是随着磨矿细度减小，矿物单体解离越充分，矿物比表 面积越大，矿物越容易与浮选药剂发生反应，脱硫效果 越显著，但是，当磨矿细度过小时，浮选药剂很难捕捉到 有效矿物，因此，脱硫效果有所降低［１１］。 综合考虑浮选 指标，确定磨矿细度为－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８２．６４％。 ２．２ 碳酸钠用量试验 磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８２．６４％，其他条件不 变，考察了碳酸钠用量对脱硫效果的影响，结果如图 ３ 所示。 由图 ３ 可以看出，随着碳酸钠用量增加，铝土矿 精矿中硫含量先降低后升高，硫脱出率则先升高后降 低，其原因可能为随着碳酸钠用量增加，溶液逐渐呈 碱性，碱性环境利于浮选脱硫试验的进行，当碳酸钠用 量达到 １ ８００ ｇ／ ｔ 时，溶液 ｐＨ 值为 ８．５，此时铝土矿精 矿中 Ｓ 含量达到最小值，Ｓ 脱出率达到最大值。 综合 考虑，确定碳酸钠用量为 １ ８００ ｇ／ ｔ。 6A4g t-1 0.8 0.6 0.4 0.2 86 82 78 74 70 1800150012002100 5323S/4 S*5 S/4 S*5           图 ３ 碳酸钠用量对脱硫效果的影响 ２．３ 硫酸铜用量试验 碳酸钠用量 １ ８００ ｇ／ ｔ，其他条件不变，考察了硫酸 铜用量对脱硫效果的影响，结果如图 ４ 所示。 由图 ４ 可以看出，随着硫酸铜用量增加，铝土矿精矿中硫含量 呈先下降后升高的趋势，而脱硫率则呈先升高后降低 4A4g t-1 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 90 86 82 78 74 70 1608012040200 5323S/4 S*5 S/4 S*5           图 ４ 硫酸铜用量对脱硫效果的影响 ０４矿 冶 工 程第 ４０ 卷 万方数据 的趋势，其原因为随着硫酸铜的加入，硫酸铜中的 Ｃｕ ２＋ 与黄铁矿发生反应生成 ＣｕＳ 和 ＦｅＳＯ４，从而增加 了浮选脱硫率；但是当硫酸铜用量过高时，溶液中存在 大量的 Ｃｕ ２＋ 会消耗大量的捕收剂，导致硫铁矿脱出率 降低［１２］。 综合考虑，确定硫酸铜用量为 １５０ ｇ／ ｔ。 ２．４ 丁黄药用量试验 硫酸铜用量 １５０ ｇ／ ｔ，其他条件不变，考察了丁黄 药用量对脱硫效果的影响，结果如图 ５ 所示。 由图 ５ 可以看出，随着丁黄药用量增加，Ｓ 脱出率呈先升高后 趋于平稳的趋势，铝土矿精矿 Ｓ 含量则呈先下降后趋 于平稳的趋势，当丁黄药用量为 ３００ ｇ／ ｔ 时，Ｓ 脱出率和 精矿 Ｓ 含量均达到平衡值，确定丁黄药用量为 ３００ ｇ／ ｔ。 ,/AA4g t-1 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 90 80 70 60 200300100400 5323S/4 S*5 S/4 S*5           图 ５ 丁黄药用量对脱硫效果的影响 ２．５ 浮选闭路试验 在条件试验的基础上进行了闭路试验，试验流程 及药剂制度见图 ６，结果见表 ３。 B3 g/t 63-0.074 mmC82.64 图 ６ 闭路试验流程 表 ３ 闭路试验结果 产品名称产率／ ％Ｓ 品位／ ％Ｓ 回收率／ ％ 铝土矿精矿８０．２３０．２６１４．１４ 硫化物１９．７７６．３４８５．８６ 合计１００．００１．４６１００．００ 经一粗两扫两精闭路流程，得到了硫含量 ０．２６％ 的铝土矿精矿，尾矿硫含量达到６．３４％，脱硫率达８５．８６％， 铝土矿脱硫效果显著。 ３ 结 论 贵州某铝土矿属典型的低硅高硫铝土矿，通过浮 选脱硫，经一粗两扫两精闭路试验，在磨矿细度为 －０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８２．６４％，碳酸钠用量 １ ８００ ｇ／ ｔ、硫 酸铜用量 １５０ ｇ／ ｔ、丁黄药用量 ６００ ｇ／ ｔ、２＃油用量 ２４０ ｇ／ ｔ 条件下，获得了硫含量 ０．２６％的铝土矿精矿，尾矿 硫含量为 ６．３４％，脱硫率达 ８５．８６％，该方法脱硫效果 显著。 参考文献 ［１］ 韩跃新，柳 晓，何发钰，等． 我国铝土矿资源及其选矿技术进展［Ｊ］． 矿产保护与利用， ２０１９，３９（４）１５１－１５８． ［２］ 郑立聪，谢克强，刘战伟，等． 一水硬铝石型高硫铝土矿脱硫研究 进展［Ｊ］． 材料导报， ２０１７，３１（５）８４－９３． ［３］ 熊道陵，马智敏，彭建城，等． 高硫铝土矿中硫的脱除研究现状［Ｊ］． 矿产保护与利用， ２０１２（５）５３－５８． ［４］ 欧乐明，王立军，冯其明，等． 利用微泡浮选柱分选中低品位铝土 矿的试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１１，３１（３）４０－４３． ［５］ 杨 卓，刘如明，张治华，等． 贵州某高硫铝土矿反浮选脱硫试验［Ｊ］． 金属矿山， ２０１８（２）８９－９３． ［６］ 马智敏，陈兴华，熊道陵，等． 湖北某地高硫铝土矿浮选脱硫试验 研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１６，３６（４）３３－３６． ［７］ 姬天哲． 高硫铝土矿选矿脱硫方法研究［Ｊ］． 中国金属通报， ２０１８ （２）２０８． ［８］ 刘喜军，陈延信，赵 博，等． 高硫铝土矿焙烧脱硫试验研究［Ｊ］． 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