高硫铝土矿浮选除硫药剂的选择.pdf

收稿日期 2009204209 基金项目国家自然科学基金资助项目50644016 ,50704011 ;国家重点基础发展规划项目2007CB13504 ;教育部高等学校博 士学科点专项科研基金资助项目20050145029 作者简介王晓民1975 - ,男,辽宁康平人,东北大学博士研究生;张廷安1960 - ,男,河南周口人,东北大学教授,博士生导师 第31卷第4期 2010年4月 东 北 大 学 学 报自 然 科 学 版 Journal of Northeastern UniversityNatural Science Vol131 ,No. 4 Apr.2 0 1 0 高硫铝土矿浮选除硫药剂的选择 王晓民,张廷安,吕国志,鲍 丽 东北大学 多金属共生矿生态化利用教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110004 摘 要考察了十二烷基磺酸钠、 乙黄药、 乙硫氮、 丁黄药和异丁黄药5种浮选剂对高硫铝土矿浮选除硫 性能的影响,着重考察了浮选剂用量、 浮选时间、 浮选矿浆液固质量比、pH值及矿石粒度对浮选除硫率和氧化 铝回收率的影响研究表明,十二烷基磺酸钠不具备浮选除硫的能力;乙黄药和乙硫氮具有一定的浮选除硫能 力;丁黄药和异丁黄药浮选除硫的能力很强,较适合用于铝土矿浮选除硫的工业化生产丁黄药和异丁黄药一 步精选开路实验表明,异丁黄药具有较高的选择性,丁黄药具有较强的捕收能力 关 键 词铝土矿;浮选;脱硫;浮选药剂 中图分类号 TF 803. 21 文献标志码 A 文章编号 10052302620100420555204 Selection of Flotation Desulfurization Collector for High2Sulfur Bauxite WAN G Xiao2min , ZHAN G Ting2an , LΒGuo2zhi , BAO Li Key Laboratory of Ecological Utilization of Multimetal Intergrown Mineral , Ministry of Education , Northeastern University , Shenyang 110004 , China. Correspondent WANG Xiao2min , E2mail Abstract The desulfhurization perance of 5 flotation collectors for high2sulfur bauxite were investigated, i. e.the dodecyl sodium sulfate , ethyl xanthate , ethyl thiocarbamate , butyl xanthate and isobutyl xanthate , where the influence of dose , floating time , pulp density , pH value and ore grain size on the desulfurization rate and alumina flotation recovery were emphasized.The results showed thatthe dodecylsodium sulfate has no floatability for desulfhurization , and that of either ethyl xanthate or ethyl thiocarbamate is limited to a certain extent.Andthebutylxanthateand isobutylxanthatebothhavehigh floatability for desulfhurization , so they are suitable for industrial applications. The open2circuit experiments of butyl xanthate and isobutyl xanthate showed that the latter has higher selectivity but the er has strong collectability. Key words bauxite ; floatation ; desulfurization ; flotation collector 铝土矿中硫在溶出过程中会以SO2 - 3 ,SO2 - 4 , S2 -,S2O2 - 3 等形态存在,会在溶出过程中造成铝 酸钠溶液的铁污染,影响溶出工艺同时,硫化钠 能够破坏钢铁表面的钝化膜,加速钢在铝酸钠溶 液中的腐蚀[1];所以我国现有的约115亿t高硫 铝土矿,无法应用于氧化铝工业生产中 目前国内外针对金属硫化物的处理、 铝土矿 焙烧以及高硫铝土矿脱硫问题做了不少研究工 作[2 - 7]对于浮选法除硫,前苏联研究的比较 多[8];但是浮选工艺流程复杂国内关于高硫铝 土矿的浮选脱硫还未应用到工业生产上,主要是 受药剂和复杂的工艺流程所限制;所以高效浮选 药剂的选择、 简化工艺流程的确定并获得较高除 硫效率和较高的氧化铝回收率是浮选法工业化应 用首要解决的关键因素由于本试样中硫的质量 分数比较小,根据抑多浮少的原理,采用浮选含硫 矿物的反浮选即矿石中的含硫矿物与捕收剂进入 浮选泡沫层中继而被刮出、 含铝矿物精矿留在 浮选槽底端的浮选方法 1 实 验 1. 1 原料 实验所用铝土矿为国内某煤矿共生高硫一水 硬铝石型铝土矿,矿石主要化学成分见表1 表1 铝土矿主要化学成分质量分数 Table 1 Chemical composition of bauxite Al2O3SiO2Fe2O3TiO2CaOMgOSLOI 64. 689. 493. 673. 170. 430. 222. 0815. 33 使用荷兰帕纳克公司PW3040/ 60型X射线 衍射仪铜靶分析原矿物相 2 θ 5 ～90,扫描 速率7 / s 分析结果如图1所示,铝土矿主要化 学成分为一水硬铝石,另外还有一定量的针铁 矿、 高岭石、 黄铁矿,其中硫主要存在于黄铁矿 FeS 2中 图1 铝土矿样的XRD谱 Fig. 1 XRD pattern of bauxite sample 矿石的主要特点Al2O3含量较高,铝硅质量 比为618 ;矿物品种多,物质组成复杂,硫元素主 要以FeS2型存在于矿石中;FeS2与Al2O3嵌布不 均匀 浮选实验采用的捕收剂为十二烷基磺酸钠、 乙基钠黄药、 二乙基二硫代氨基甲酸钠乙硫氮、 丁基钠黄药和异丁基钠黄药均为分析纯 , 起泡 剂为松油醇分析纯 1. 2 浮选脱硫实验 使用XFD -Ⅱ 型单槽浮选机对高硫铝土矿 进行浮选脱硫预处理浮选机参数容积为0175 L ,功率为515 W ,主轴转速为30 r/ min ,充气量在 0125 m3/ m2 min 左右浮选过程中起泡剂用量 为20 g/ t ,考察不同的矿浆pH值 2 ～ 12 、 矿石粒 度 0 106～0130 mm、 刮泡时间 5 ～40 min、 浮选 液固质量比 1 ∶1～10∶ 1 、 捕收剂用量 0 103～ 0116 kg/ t对浮选后矿石中硫的质量分数和氧化 铝回收率的影响将浮选脱硫率和氧化铝回收率 作为衡量浮选药剂的指标具体操作步骤将矿石 粉碎分级,在浮选槽中调成一定浓度和pH值的 矿浆后,加入活化剂硫酸铜,在搅拌机上搅拌 2 min ,加入捕收剂,再搅拌2 min后加入起泡剂, 1 min后开始刮泡实验过程中矿浆pH值使用盐 酸与碳酸钠进行调节在本实验中,硫元素使用 CS- 600美国力可型碳硫分析仪测定,氧化铝 使用滴定法测定 2 结果与讨论 2. 1 矿浆pH值对浮选药剂浮选行为的影响 在捕收剂用量均为0108 kg/ t ,浮选时间为 15 min ,矿浆液固质量比为10∶1 ,矿石粒度为013 mm ,起泡剂用量为20 g/ t的浮选条件下,考察不 同浮选剂在不同矿浆pH值条件下对浮选脱硫效 果和氧化铝回收率的影响,实验结果见图2可知 各浮选药剂适合浮选的pH值乙黄药pH 12 ; 乙硫氮pH 4和pH 12 ;丁黄药和异丁黄药pH 10 图2 矿浆pH值对浮选药剂浮选行为的影响 Fig. 2 Influence of pH value of pulp on floatabilities of different collectors 2. 2 矿石粒度对浮选药剂浮选行为的影响 在捕收剂用量为0108 kg/ t ,浮选时间为15 min ,起泡剂用量为20 g/ t ,矿浆液固质量比为10∶ 1 ,矿浆pH 10的浮选条件下,考察不同矿石粒 655东北大学学报自然科学版 第31卷 度对浮选药剂脱硫效果和氧化铝回收率的影响, 实验结果见图3 ,可知各药剂适合浮选的矿石粒 度均为小于0109 mm 图3 矿石粒度对浮选药剂浮选行为的影响 Fig. 3 Influence of ore grain size on floatabilities of different collectors 2. 3 浮选时间对浮选药剂浮选行为的影响 在捕收剂用量为0108 kg/ t ,矿浆液固质量比 为10∶1 ,矿浆pH 10 ,起泡剂用量为20 g/ t ,矿石 粒度为0115 mm的浮选条件下,考察了不同浮选 剂在不同浮选时间下对铝土矿浮选除硫的除硫率 和氧化铝回收率的影响,实验结果见图4 ,可知合 理的浮选时间均为15 min 图4 浮选时间对浮选脱硫性能的影响 Fig. 4 Influence of floating time on perance of floatation2desulfurization 2. 4 浮选捕收剂用量对浮选行为的影响 在矿浆液固质量比为10∶1 ,矿浆pH 10 ,矿 石粒度为0115 mm ,起泡剂用量为20 g/ t ,浮选时 间为15 min的浮选条件下,考察不同浮选捕收剂 不同用量对浮选效果的影响,实验结果见图5 ,可 知丁黄药和异丁黄药的合理用量为0116 kg/ t 图5 捕收剂的用量对浮选脱硫性能的影响 Fig. 5 Influence of dose on perance of floatation2desulfurization 2. 5 液固质量比对浮选药剂浮选行为的影响 考察不同浮选药剂在不同浮选液固质量比下 对矿石脱硫性能和氧化铝回收率的影响其中矿 浆pH值为10 ,捕收剂用量均为0108 kg/ t ,浮选 755第4期 王晓民等高硫铝土矿浮选除硫药剂的选择 时间为15 min ,矿石粒度为013 mm ,起泡剂用量 为20 g/ t ,结果见图6 ,可知适宜的液固质量比为 10∶1 图6 矿浆液固质量比对脱硫性能的影响 Fig. 6 Influence of the ratio of liquid to solid on perance of floatation2desulfurization 综上所述,十二烷基磺酸钠对铝土矿除硫,不 能达到将含硫矿物和氧化铝分开的目的;乙黄药 和乙硫氮均对含硫矿物有一定的捕收能力,对氧 化铝和含硫矿物也有一定的分离性能,但是除硫 率和氧化铝回收率的指标都不是很高;丁黄药和 异丁黄药无论是从除硫率还是氧化铝回收率来 说,都有很高的生产指标,因此可以在工业化生产 上应用 2. 6 丁黄药和异丁黄药的浮选试验 参照上面单因素试验的结果,可以得到丁黄 药和异丁黄药浮选除硫的工艺条件矿浆pH 10 ,浮选剂用量为0116 kg/ t ,起泡剂为20 g/ t ,浮 选刮泡时间为15 min ,矿浆质量分数为10 ,矿 石粒度为0115 mm在此工艺条件下,采用一步精 选开路实验,得到如下实验结果丁黄药精矿硫 的质量分数为0141 ,尾矿硫的质量分数为 1311 ,除 硫 率 为77148 , Al2O3回 收 率 为 9018 ;异丁黄药精矿硫的质量分数为0162 , 尾矿硫的质量分数为1511 ,除硫率为70137 , Al2O3回收率为9213 这说明异丁黄药对含硫 矿物的选择性很强,但捕收能力却不如丁黄药如 果将二者结合起来应用,可能除硫效果以及氧化 铝回收指标会更好 3 结 论 1 十二烷基磺酸钠浮选除硫的能力很差;乙 黄药和乙硫氮具有一定的浮选除硫能力,但是对 于药剂用量和浮选时间的要求比较高;丁黄药和 异丁黄药浮选除硫的能力很强,氧化铝回收率也 比较高,较适合用于铝土矿浮选除硫的工业化生 产 2 用丁黄药和异丁黄药浮选的适宜工艺条 件pH 10 ,浮选剂用量为0116 kg/ t ,起泡剂为 20 g/ t ,浮选刮泡时间为15 min ,液固质量比为 10 ,矿石粒度为0115 mm异丁黄药具有较高的选 择性,丁黄药具有较强的捕收能力 参考文献 [1]陈万坤,彭关才一水硬铝石型铝土矿的强化溶出技术[M] 北京冶金工业出版社, 1998112 - 116 ChenWan2kun , PengGuan2cai.Intensifieddigestion technology of bauxite[M]. Beijing China Metallurgy Industry Press , 1998 112 - 116. [2]黎志英,张念炳,何润德用高品位高硫铝土矿生产氧化铝 时的除硫新方法研究[J ]贵州工业大学学报自然科学版, 20072 29 - 32 Li Zhi2ying , Zhang Nian2bing , He Run2de. Research on the new of desulphurizing in producing alumina with exploitable sulfur2containing and high grade bauxite [ J ]. Journal ofGuizhou University ofTechnology Natural Science Edition, 20072 29 - 32. [3]International Aluminum Institute. The aluminum industry’s sustainable development report [ R ]. London The Swallow House Group of Companies , 2002. [4]Padilla R , Vega D , Ruiz M C. Pressure leaching of sulfides chalcopyriteinsulfuricacid2oxygenmedia[ J]. Hydrometallurgy, 2007 ,8612 80 - 88. [5]Opadhyay B. Optimization of physical factorsfor bioleachingof silica and iron bauxite ore by a mutant strain ofAspergillums Nige[J ].Res Ind, 1995 ,401 14 - 17. [6]Chun Z C. Characterization of interfacial reaction products in aluminafiber/ bariumzirconatecoating/ aluminamatrix composite[J ].Materials Characterization, 2002 ,484 305 - 314. [7]Wang Q W , Tian G Y, Yang Z Y. Aspect of deep desilication with lime agent[J ].Light Metals, 19977 29 - 33. [8]王淀佐浮选剂作用原理及应用[M]北京冶金工业出版 社, 1982 244 WangDian2zuo. Flotationreagentsfundamentalsand applications[ M]. Beijing China Metallurgy Industry Press , 1982 244. 855东北大学学报自然科学版 第31卷