贵州某低铝硅比铝土矿工艺特性研究.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 贵州某低铝硅比铝土矿工艺特性研究① 刘冰1 ’2 ，邱跃琴1 ”，金恒1 ” 1 ．贵州大学矿业学院．贵州贵阳5 5 0 0 0 3 ；2 ．贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵州贵阳5 5 0 0 0 3 摘要以贵州低铝硅比铝土矿为对象，采用显微镜、化学多元素分析、微量元素分析、X R D 和透射电镜等分析测试手段研究了铝 土矿中矿物组成、嵌布特征和矿物的相对含量。结果表明，一水硬铝石是铝土矿的主要组成矿物，主要脉石矿物高岭石呈隐晶质雾 状充填于一水硬铝石的晶隙，高岭石和一水硬铝石嵌布关系复杂，不易单体解离，给后续浮选脱硅增加了难度；铝土矿中某些稀土 元素含量较高，可以考虑资源的综合利用。 关键词铝土矿；一水硬铝石；高岭石 中圈分类号P 5 7文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 2 9 7 0 3 贵州省是中国重要的铝土矿产地之一，资源储量 仅次于山西省居全国第二位，占全国铝土矿总资源储 量的2 1 ．4 ％⋯。贵州铝土矿资源历年探明资源储量 总计6 亿吨，目前保有量4 ．4 6 亿吨心J ，集中分布在贵 阳市和遵义市；贵阳地区的铝土矿产地有修文、清镇、 息烽、织金和开阳等∞J 。凯里．黄平矿带为贵州省继黔 中、黔北两大铝土矿产区之后又一重要产区HJ 。贵州 铝土矿资源虽然丰富，但矿石铝硅比低、成分复杂、溶 出温度高。全省矿石平均品位依次为A 1 0 ，为 6 5 ．9 3 ％，S i 0 2 为9 ．0 1 ％，A ／S 为7 ．3 l L 5J ，不能直接用 来作为生产氧化铝的原料。为了改变氧化铝生产的落 后状况，使中低品位铝土矿得到有效利用，必须开展提 高铝硅比的选矿试验，使其适合简单、经济的拜耳法生 产氧化铝的要求。 矿物的物质组成研究是拟定选矿试验方案的重要 依据。本文根据贵州低铝硅比铝土矿资源特点，采用 X R D 衍射分析、透射电镜分析、常量多元素分析和微 量元素分析等多种手段对矿石的物质成分、主要矿物 和脉石矿物的赋存状态进行综合研究。 1 铝土矿矿物组成特征 1 ．1 铝土矿显微镜特征 取代表性铝土矿试样，在显微镜下观察，如图1 2 所示。 ’ 如图1 所示，该矿石主要矿物结晶粒度属于微晶 以下粒级，矿石为粒屑结构和泥质结构，呈块状和土状 构造。一水硬铝石是粒屑颗粒的主要组成矿物，其粒 图1三水铝石 G b s 、硬水铝石 D s p 产出状况 图2 一水硬铝石 D s p 、三水铝石 G b s 产出状况 度小于0 ．0 1m m ，其中大于8 0 ％的为0 ．0 0 5m m 以下 的微晶及泥晶粒级，矿物形态及彼此界线模糊不清，主 要分布于粒屑颗粒之间，以胶结物的形式存在，成不规 则团块产出。泥质粘土为隐晶质雾状，粒度在0 ．0 0 4 m m 以下，成不规则条带、线状、脉状分布于铝矿物中。 从图2 可见，一水硬铝石少量因重结晶作用，呈半自形 柱状，最大粒度可达0 ．1m m ，多数在0 ．0 5m m 以下。 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 - 2 5 基金项目贵州大学研究生创新基金项目 2 0 1 1 0 4 3 ；贵阳市工业攻关计划项目 [ 2 0 0 8 ] 筑科工合同字第2 4 1 1 号 作者简介刘冰 1 9 8 7 一 ，男，湖北人，硕士研究生，研究方向为矿物材料加工与利用。 通讯作者邱跃琴 1 9 7 4 ～ ，女，贵州人，副教授，硕士研究生导师，主要研究方向为矿物材料加工与利用。 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 1 ．2X R D 分析 经中国科学院贵阳地球化学研究所X R D 分析 图3 ，该矿石矿物组成的含铝矿物以一水硬铝石为 主，次为勃姆石 三水铝石 。有用矿物 一水硬铝石、 三水铝石 占7 0 ．6 0 ％。脉石矿物主要为粘土矿物 高 岭石、蒙脱石 、石英、斜长石以及白云石，见表l 。硬 水铝石具有链状结构，硬度较大，难以碎解；而脉石矿 物高岭石、蒙脱石等属层状铝硅酸盐矿物，硬度低，在 磨矿过程中，易出现泥化现象。 图3X 射线衍射图谱 表1 矿物组成分析结果 质量分数 ／％ 硬水铝石勃姆石石英高岭石蒙脱石斜长石白云石 6 9 ．6 8O ．9 21 ．4 52 2 ．0 51 ．6 63 ．6 20 ．6 2 1 ．3 透射电镜分析 在中国科学院贵阳地球化学研究所利用日本电子 公司生产的J E M - - 2 0 0 0 F X Ⅱ型高分辨率透射电镜的 透射电子成像分析技术，在1 6 0k V 加速电压下对铝土 矿样品中的主要组成矿物硬水铝石、高岭石的晶体形 态大小及其分布关系进行分析，见图4 和图5 。 从图4 可以看出，主要组成矿物一水硬铝石单晶 形态呈柱状，长3 ～6 斗m ，晶体发育完美，自形结构；粘 土矿物呈薄片状，半自形至它形结构，大小1 ．5 3 ．0 m 。 图4 硬水铝石和高岭石晶体分布 图5硬水铝石和高岭石晶体分布 从图5 可以看出，粘土矿物多充填于一水硬铝石 的晶隙，也有少量的含铝硅酸盐矿物和一水硬铝石伴 生，不易单体解离。一水硬铝石呈大小不等的粒状、板 状、柱状或不规则状被含硅脉石矿物集合体包裹，复杂 的嵌布关系给选矿脱硅带来了较大的难度。 2 铝土矿化学组成特征 2 ．1 铝土矿化学常量分析 为了尽快查明矿石中所含元素的种类和含量，根 据X R D 分析结果对其进行常量化学成分分析，结果见 表2 。 表2 化学多元素分析结果 质■分数 ／％ A 1 2 0 3S i 0 2F e 2 0 3T i O zK 2 0N a 2 0 C a O M g O 表2 显示，该样品的主要成分为S i O 和A 1 2 0 3 ；铝 硅比为6 ．2 6 。根据我国现行使用的铝土矿质量标准 G B 3 4 9 7 8 3 ，此铝土矿属于四级品 铝硅比≥5 ， A 1 ，O ，i 6 2 ％ 。原矿铝硅比比较低，可以通过选矿脱 除矿石中的硅，使其满足拜耳法生产氧化铝 铝硅比 1 8 的要求。另外矿石中还有少量的F e 0 3 、T i O 、 K O 、N a 2 0 及C a O 。采用碱法生产氧化铝时，F e O ，不 与碱作用，但矿石中铁的含量越高，赤泥量越大，由赤 泥带走的A 1 O ，越多；T i O 多以锐钛矿存在，在碱法生 产氧化铝工艺时，T i O ，也是主要杂质旧J 。 2 ．2 微量元素成分分析 用等离子质谱仪 I C P ．M S 对原矿矿样进行微量 元素测试，结果见表3 。 通过等离子质谱仪对原矿进行的微量元素测试， 发现该铝土矿样品中C e 、L a 、s r 、z r 、P r 、Y 等元素的含 量较高，其中镧 I J a 、铈 c e 、镨 P r 、钇 Y 属于稀 土元素。铝土矿中稀土元素呈类置同象状态分布于一 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月 刘冰等贵州某低铝硅比铝土矿工艺特性研究 微量元素分析结果 质量分数 ／ 1 0 “ C dC eC oC rC uG aS rT a 14 2 02 84 59 l25 5 04 VZ nP IH fI nM nM o N b 7 61 98 8 0 l 11 543 4 R bS eS eS n 1 1 YZ rL a 2 7 3 4 8 的要求。另外矿石中还有少量的F e 0 ，、T i O 、 K 2 0 、N a 2 0 及C a O 。 4 通过等离子质谱仪对原矿进行的微量元素测 试，发现镧 L a 、铈 c e 、镨 P r 、钇 Y 等稀土元素 含量较高，可以考虑在氧化铝生产中综合回收利用。 致谢 贵州大学矿业学院张覃教授和张杰教授为本工作 给予大量支持，在此深表感谢。 参考文献 [ 1 ]黄光洪，谢明跃，谭锐．贵州省铝土矿资源的合理开发利用初 探[ J ] ．有色金属设计，2 0 0 5 ，3 2 4 1 4 ． [ 2 ] 付世伟．贵州高硫铝土矿开发利用前景分析[ J ] ．矿产勘查， 2 0 1 1 3 1 5 9 1 6 4 ． [ 3 ]贵州省国土资源厅．贵州省铝土矿资源勘查与开发专项规划 [ R ] ．黔国土资发[ 2 0 0 6 1 8 号． [ 4 ] 董家龙．贵州铝土矿基本地质特征及勘查开发的思考[ J ] ．矿产 与地质，2 0 0 4 1 2 5 5 6 5 5 8 ． [ 5 ]刘中凡，杜雅君．我国铝土矿资源综合分析[ J ] ．轻金属矿山， 2 0 0 0 1 2 1 1 1 2 ． [ 6 ] 李启津．我国主要一水硬铝石型铝土矿床矿物学及其成因[ J ] ． 冶金工业部地质研究所学报，1 9 8 3 1 1 3 2 1 ． [ 7 ]叶霖，程增涛，潘自平．贵州修文小山坝铝土矿中稀土元素地 球化学特征[ J ] ．矿物岩石地球化学通报，2 0 0 7 7 2 2 8 2 3 3 ． 耋量量～ 万方数据