王祖旭 李 楠

(1. 云南省選冶新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明650031;2. 昆明冶金研究院，云南 昆明650031;3. 昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，云南 昆明650093)

我國鋁土礦以一水硬鋁石型鋁土礦為主，且70%以上的鋁土礦鋁硅比低于7，達(dá)不到拜耳法生產(chǎn)氧化鋁對鋁硅比的要求。燒結(jié)法和聯(lián)合法雖是適應(yīng)我國鋁土礦資源特性的氧化鋁生產(chǎn)工藝，但因其能耗及生產(chǎn)成本均顯著高于拜耳法而難以為企業(yè)所接受。鋁土礦浮選工藝自1999 年在河南小關(guān)礦取得突破性進(jìn)展以來，選礦—拜耳法逐漸取代傳統(tǒng)的氧化鋁生產(chǎn)工藝，成為我國氧化鋁生產(chǎn)的主流工藝［1-3］。

新工藝中選礦的實(shí)質(zhì)是脫雜提鋁，以滿足拜耳法對原料鋁硅比的要求。目前，國內(nèi)鋁土礦選礦常用浮選工藝，浮選工藝又分正浮選工藝和反浮選工藝。鋁土礦的正浮選于“九五”期間取得重大突破，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用;反浮選是“十五”期間國家重點(diǎn)攻關(guān)課題，目前在理論研究及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方面已取得突破性進(jìn)展，但走向工業(yè)應(yīng)用尚需時(shí)日［4-7］。

當(dāng)前，鋁土礦正浮選提鋁降硅指標(biāo)雖然不錯(cuò)，但其浮選泡沫運(yùn)輸與脫水困難、捕收劑不耐低溫等問題也很突出，而且浮選指標(biāo)還有一定的提升的空間。相關(guān)研究表明，鋁土礦中SiO2含量每增加1 個(gè)百分點(diǎn)，每噸鋁土礦的拜耳法堿耗將增加6.6 kg、氧化鋁損失增加8.5 kg，每噸鋁土礦的燒結(jié)法石灰消耗將增加35 kg［8-11］。因此，采用新型、高效、穩(wěn)定的捕收劑來改善浮選過程及其指標(biāo)，將是鋁土礦浮選技術(shù)發(fā)展的重要方向。

在此背景下，昆明冶金研究院研發(fā)了鋁土礦正浮選的新型、高效捕收劑G7，該藥劑不僅對一水鋁石的捕收性能強(qiáng)、選擇性好，而且耐低溫、浮選泡沫易于脫水。試驗(yàn)將以G7 為捕收劑對云南某一水硬鋁石型鋁土礦進(jìn)行提鋁降硅研究。

1 試 樣

試樣中的鋁主要以一水硬鋁石的形式存在，硅主要以石英及白云母形式存在，鈦主要以銳鈦礦和金紅石的形式存在。試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

表1 試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Main chemical components of the sample%

由表1 可見: 試樣Al2O3和SiO2含量分別為67.51%和12.64%，鋁硅比為5.34; 其中TiO2、Fe、CaO 含量均不高，分別為1.84%、2.38%、3.04%。因此，試樣中需要脫除的雜質(zhì)主要是SiO2。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 條件試驗(yàn)

浮選試驗(yàn)在XFD 型浮選機(jī)中進(jìn)行，浮選槽容積為1.5 L。條件試驗(yàn)的礦漿溫度為3 ℃，試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 條件試驗(yàn)流程Fig.1 Flow chart of the conditioning experiments

2.1.1 捕收劑試驗(yàn)

2.1.1.1 捕收劑選擇試驗(yàn)

捕收劑種類試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占90%，脈石礦物抑制劑水玻璃用量為400 g/t，礦漿pH 調(diào)整劑NaOH 用量為1 000 g/t，捕收劑用量均為1 000 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2 可見:以G7 為捕收劑的粗精礦指標(biāo)較理想，因此，選擇G7 為該鋁土礦石浮選的捕收劑。

圖2 捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Experimental results for various collectors

2.1.1.2 G7 用量試驗(yàn)

研究表明，捕收劑用量增大有利于目的礦物上浮，同時(shí)也會增大礦漿的黏性，導(dǎo)致非目的礦物因機(jī)械夾雜而上浮，從而影響精礦品質(zhì)［12］。因此，確定捕收劑G7 的合適用量十分必要。G7 用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占90%，水玻璃用量為400 g/t，NaOH 為1 000 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 G7 用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Experimental results on dosage of G7

由圖3 可見:隨著G7 用量的增大，粗精礦Al2O3回收率明顯上升，鋁硅比顯著下降。綜合考慮，確定G7 粗選用量為1 000 g/t。

2.1.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)的G7 用量為1 000 g/t，水玻璃為400 g/t，NaOH 為1 000 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Experimental results at different grinding fineness

由圖4 可見:磨礦細(xì)度從－0.074 mm 占60%提高至90%，粗精礦Al2O3回收率和鋁硅比均顯著上升;繼續(xù)提高磨礦細(xì)度，精礦Al2O3回收率上升緩慢，鋁硅比顯著下降。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占90%。

2.1.3 水玻璃用量試驗(yàn)

王成行等研究認(rèn)為，增加水玻璃用量會提高礦物的表面電位，降低捕收劑在一水硬鋁石表面的吸附量，從而造成精礦Al2O3回收率下降［13］。因此，確定合適的水玻璃用量十分必要。水玻璃用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占90%，G7 用量為1 000 g/t，NaOH 為1 000 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Experimental results on dosage of sodium silicate

由圖5 可見: 隨著水玻璃用量的增大，粗精礦鋁硅比明顯上升，Al2O3回收率呈先慢后快的下降趨勢。綜合考慮，確定水玻璃粗選用量為400 g/t。

2.1.4 NaOH 用量試驗(yàn)

NaOH 用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占90%，水玻璃用量為400 g/t，G7 為1 000 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 NaOH 用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Experimental results on dosage of NaOH

由圖6 可見: 隨著NaOH 用量的增大，粗精礦Al2O3回收率上升，鋁硅比下降。綜合考慮，確定NaOH 粗選用量為1 000 g/t。

2.2 閉路試驗(yàn)

基于條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)，在3 ℃和20 ℃礦漿溫度下分別進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果分別見表2。

圖7 閉路試驗(yàn)流程Fig.7 Flow chart of closed-circuit floatation experiments

表2 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of the closed-circuit floatation experiments

由表2 可見:采用圖7 所示的閉路流程處理該礦石，在3 ℃下可獲得Al2O3品位和回收率分別為75.51%和89.13%、鋁硅比為15.63 的優(yōu)質(zhì)精礦，在20 ℃下可獲得Al2O3品位和回收率分別為76.25%和90.28%、鋁硅比為16.68 的優(yōu)質(zhì)精礦。雖然3 ℃時(shí)的指標(biāo)略差，但G7 仍是一水硬鋁石型鋁土礦石浮選的新型、高效、耐低溫捕收劑。

浮選過程觀察可發(fā)現(xiàn)，G7 浮選精礦容易消泡，沉底快，這有利于精礦的運(yùn)輸和脫水。

3 結(jié) 論

(1) 云南某鋁土礦中的鋁主要以一水硬鋁石的形式存在，Al2O3和SiO2含量分別為67.51% 和12.64%，鋁硅比為5.34; 雜質(zhì)TiO2、Fe、CaO 含量分別為1.84%、2.38%、3.04%，相對SiO2來說含量不高。因此，SiO2是試樣中要脫除的主要雜質(zhì)。

(2) 試樣在磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占90%的情況下，采用2 粗2 精1 掃、中礦順序返回流程處理，在3 ℃下可獲得Al2O3品位和回收率分別為75.51%和89.13%、鋁硅比為15.63 的優(yōu)質(zhì)精礦，在20 ℃下可獲得 Al2O3品位和回收率分別為76.25% 和90.28%、鋁硅比為16.68 的優(yōu)質(zhì)精礦。

(3) G7 是該一水硬鋁石型鋁土礦浮選的新型高效、耐低溫捕收劑，且其浮選精礦容易消泡，沉底快，這有利于浮選精礦的運(yùn)輸和脫水。

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