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        山東低鋁硅比鋁土礦降鐵脫硅試驗研究

        2018-06-20 06:42:22張凱熙刁朝蕾葛陽陽曹月明
        中國礦業(yè) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:磷酸鈉鋁土礦磁選

        張 碩,張凱熙,刁朝蕾,葛陽陽,曹月明

        (1.河北省地礦中心實驗室,河北 保定 071051;2.河北科技學(xué)院,河北 保定 071051)

        0 引 言

        鋁土礦的應(yīng)用領(lǐng)域有金屬和非金屬兩個方面,金屬領(lǐng)域主要作為生產(chǎn)金屬鋁的最佳原料,其用量占世界鋁土礦總產(chǎn)量的90%以上;非金屬領(lǐng)域的應(yīng)用則是作研磨材料、耐火材料、化學(xué)制品及高鋁水泥的原料[1]。世界上采用拜爾法生產(chǎn)的氧化鋁約有90%,該方法的直接能耗與間接能耗都比燒結(jié)法和聯(lián)合法低,但拜爾法生產(chǎn)氧化鋁要求鋁土礦原料的鋁硅比在8以上,而我國75%以上的鋁土礦鋁硅比在7以下[2]。這就需要通過選礦工藝脫硅而提高鋁土礦的鋁硅比,滿足拜爾法的原料需求,從而達到提高資源利用率的目的。目前,國內(nèi)多采用浮選脫硅的工藝提高鋁土礦鋁硅比[3]。馮運偉等[4]對河南平頂山地區(qū)鋁硅比4.7的低品位鋁土礦進行了浮選脫硅試驗研究,添加浮選分散劑Na2CO3、抑制劑偏磷酸鹽組合PL和組合捕收劑CUB,通過“兩粗兩精一掃”的浮選流程,可實現(xiàn)該低鋁硅比鋁土礦的脫硅富集,最終浮選產(chǎn)品精礦指標為鋁硅比8.73,產(chǎn)率69.50%,回收率78.10%。

        本文針對山東某低鋁硅比鋁土礦礦石性質(zhì)特點,采用常規(guī)的磁選除鐵以及浮選脫硅的工藝,提高精礦鋁硅比,降低鐵含量,滿足拜耳法生產(chǎn)工藝對原料的要求。

        1 試樣性質(zhì)

        試樣為山東某低鋁硅比鋁土礦,鋁硅比為3.18。原礦中含鋁礦物主要是一水硬鋁石和一水軟鋁石,含硅礦物主要為高嶺石、石英、伊利石、綠泥石和地開石,含鐵礦物主要為赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦和磁黃鐵礦。此外還有少量的正長石、方解石和黃鐵礦。原礦化學(xué)成分分析見表1,礦石的含量組成見表2。

        礦物工藝學(xué)的研究表明,礦石中的鋁礦物主要為一水硬鋁石、少量的一水軟鋁石。其中以一水硬鋁石狀態(tài)存在的鋁占76.35%,以一水軟鋁石狀態(tài)存在的鋁占3.51%,以鋁硅酸鹽狀態(tài)存在的鋁占20.14%。該鋁土礦的選礦難點是將一水硬鋁石和一水軟鋁石有效的富集,將鋁硅酸鹽礦物有效的脫除,同時降低精礦中鐵的含量。在磨礦細度-0.074 mm 90%的條件下,對磨礦試驗產(chǎn)物進行了篩析和粒級金屬分布測定,結(jié)果見表3。

        表1 試樣化學(xué)成分分析結(jié)果

        注:*無單位。

        表2 礦石中礦物的組成及含量

        表3 -0.074 mm 90%的磨礦產(chǎn)物粒級金屬分布測定

        注:*無單位。

        從表3結(jié)果看出,該低鋁硅比鋁土礦嵌布粒度較細,硅含量高,故粗顆粒的相對富集程度不大。因此,沒有進行選擇性磨礦作業(yè)預(yù)先分選試驗研究。

        2 試驗藥劑,設(shè)備及方法

        2.1 試驗藥劑

        試驗所用藥劑包括pH值調(diào)整劑碳酸鈉(分析純)、抑制劑六偏磷酸鈉(分析純)和捕收劑油酸鈉(分析純)。

        2.2 試驗設(shè)備及方法

        實驗設(shè)備包括XTLZΦ260/Φ200多用真空過濾機,XMQ-67錐形球磨機,XFD單槽式浮選機,SLON-500立環(huán)脈動高梯度磁選機,鼓式磁選機等。

        試驗方法包括磁選條件試驗,粗選條件試驗,精選抑制劑用量試驗,閉路試驗。

        3 選礦試驗

        試驗中鋁土礦浮選采用油酸鈉為捕收劑,六偏磷酸鈉為抑制劑和礦漿分散劑,Na2CO3為pH值調(diào)整劑,采用弱磁-強磁-浮選的工藝流程,弱磁選磁場強度為1.2×105A/m,強磁選磁場強度為9.6×105A/m,其工藝流程見圖1。

        圖1 試驗工藝流程

        3.1 磁選條件試驗

        3.1.1 弱磁選磁場條件試驗

        在磨礦細度-0.074 mm 94.55%的條件下,進行弱磁選磁場條件試驗,試驗結(jié)果見圖2。

        圖2 弱磁選磁場強度試驗研究結(jié)果

        由圖2可以看出,隨著磁場強度的增加,精礦鋁品位逐漸升高,鋁回收率逐漸降低。當磁場強度由1.2×105A/m增加到1.4×105A/m之后,鋁品位由56.94%上升至57.18%,上升平緩,回收率則由90.47%下降至86.59%,下降明顯。綜合考慮,確定弱磁選磁場強度1.2×105A/m。

        3.1.2 強磁選磁場條件試驗

        在磨礦細度為-0.074 mm 94.55%,弱磁選磁場強度為1.2×105A/m的條件下,進行強磁選磁場條件試驗,試驗結(jié)果見圖3。

        由圖3可以看出,隨著磁場強度的增加,精礦鋁品位逐漸升高,鋁回收率逐漸降低。當磁場強度由9.6×105A/m增加到12.8×105A/m之后,鋁品位由57.90%上升至58.83%,回收率則由80.39%下降至72.19%,下降明顯。綜合考慮,確定弱磁選磁場強度9.6×105A/m。

        3.2 粗選條件試驗

        3.2.1 磨礦細度試驗

        為了獲得最佳磨礦細度,分別進行了磨礦細度-0.074 mm占比為68.16%、78.55%、84.60%、90.46%、94.55%、98.60%條件下的浮選試驗。碳酸鈉用量為3 500 g/t,六偏磷酸鈉用量為40 g/t,油酸鈉用量為1 200 g/t,礦漿pH值為9。試驗結(jié)果見圖4。

        圖3 強磁選磁場強度試驗研究結(jié)果

        圖4 磨礦細度浮選試驗結(jié)果

        由圖4可看出,隨著磨礦細度的增加,精礦回收率和鋁硅比逐漸升高,當磨礦細度達到-0.074 mm 94.55%時,鋁硅比達到最高4.58,之后呈下降趨勢。綜合考慮確定鋁土礦粗選磨礦細度為-0.074 mm 94.55%。

        3.2.2 粗選礦漿pH值試驗

        確定捕收劑用量為1 200 g/t,六偏磷酸鈉用量為40 g/t,進行pH值調(diào)整劑Na2CO3用量試驗,考察不同pH值條件下鋁土礦的選礦指標。試驗結(jié)果見圖5。

        由圖5可知,隨著礦漿pH值的增加,精礦鋁回收率逐漸降低,鋁硅比逐漸升高。當?shù)V漿pH值超過9,精礦鋁回收率由66.77%下降至59.38%,下降明顯。綜合考慮鋁土礦的選礦指標,確定礦漿pH值為9,此時Na2CO3用量為3 500 g/t。

        3.2.3 捕收劑用量試驗

        試驗研究選取油酸鈉作為鋁土礦的捕收劑。調(diào)節(jié)礦漿pH值為9,六偏磷酸鈉用量為40 g/t,進行了捕收劑用量試驗,試驗結(jié)果見圖6。

        圖5 礦漿pH值試驗研究結(jié)果

        圖6 捕收劑用量試驗結(jié)果

        由圖6可知,隨著捕收劑油酸鈉用量的增加,精礦鋁回收率逐漸降低,硅鋁比逐漸升高。當油酸鈉用量超過1 200 g/t之后,精礦鋁回收率由66.77%下降至62.48%,下降明顯。為保證精礦適宜的鋁硅比及回收率,確定捕收劑油酸鈉用量為1 200 g/t。

        3.3 精選抑制劑用量試驗

        鋁土礦浮選試驗采用“一粗一精”的選礦工藝流程。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)精選流程中,六偏磷酸鈉用量對精礦的選礦指標影響較大,因此進行精選六偏磷酸鈉用量試驗。粗選油酸鈉用量為1 200 g/t,六偏磷酸鈉用量為40 g/t,碳酸鈉用量保持粗選和精選的礦漿pH值均為9。試驗結(jié)果見圖7。

        由圖7可知,隨著六偏磷酸鈉用量增加,精礦鋁回收率下降幅度加大,鋁硅比先呈上升趨勢,當六偏磷酸鈉用量超過10 g/t之后,精礦鋁回收率由58.16%下降至55.65%,同樣鋁硅比則由9.10下降至8.69。六偏磷酸鈉不僅對硅酸鹽有抑制作用,對一水硬鋁石也有較強的抑制作用,低用量時對于硅酸鹽的抑制作用要高于對一水硬鋁石的抑制作用。綜合考慮,確定精選流程中六偏磷酸鈉的用量為10 g/t。

        3.4 閉路試驗流程

        在確定了浮選試驗條件的基礎(chǔ)上,進行了弱磁-強磁-浮選閉路流程試驗,試驗流程見圖8,試驗結(jié)果見表4。

        圖7 精選六偏磷酸鈉用量試驗結(jié)果

        產(chǎn)率/%品位/%回收率/%Al2O3SiO2Fe2O3Al2O3SiO2Fe2O3A/S精礦55.6962.476.912.1562.7422.1012.289.04尾礦21.3045.9542.626.4017.6552.1113.991.08磁性礦物23.0147.2719.5331.2119.6125.7973.732.42合計100.0055.4517.429.74100.00100.00100.003.18

        由表4結(jié)果可知,采用“弱磁-強磁-浮選”工藝流程得到的最終精礦產(chǎn)品鋁硅比為9.04,鋁品位為62.47%,回收率為62.74%,硅品位為6.91%,鐵品位為2.15%,精礦產(chǎn)品質(zhì)量品級為Ⅱ級品(Al2O3>50% A/S>9)。

        圖8 弱磁-強磁-浮選閉路流程

        4 結(jié) 論

        1) 鋁土礦中的鋁礦物主要以一水硬鋁石形式存在,同時也存在少量的一水軟鋁石,通過磁選-浮選的選礦流程,精礦鋁硅比以及精礦中鋁的含量已達到鋁土礦Ⅱ級品質(zhì)量要求,可作為拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的原料。

        2) 根據(jù)礦石的性質(zhì)特征,采用“弱磁-強磁-浮選”的工藝流程,最終精礦產(chǎn)品鋁硅比為9.04,鋁品位為62.47%,回收率為62.74%,硅品位為6.91%,鐵品位為2.15%,產(chǎn)品指標良好。

        3) 試樣嵌布粒度較細,硅含量高,粗顆粒的相對富集程度不大,因此,沒有進行選擇性磨礦作業(yè)預(yù)先分選試驗研究。試驗確定的磨礦細度較高,造成在磁選和浮選流程中,微細粒級的鋁土礦隨脈石礦物選出,造成最終精礦產(chǎn)品鋁回收率較低。

        [1] 中國礦業(yè)氧吧之十七 鋁土礦[J].資源與人居環(huán)境,2007(17):22-25.

        [2] 王鵬.復(fù)合力場分選低品位鋁土礦的試驗研究[D].沈陽:東北大學(xué),2008.

        [3] 劉水紅,方啟學(xué).鋁土礦選礦脫硅技術(shù)研究現(xiàn)狀述評[J].礦冶,2004,13(4):24-29.

        [4] 馮運偉,鄧海波,陳興華,等.平頂山低鋁硅比鋁土礦選礦脫硅試驗研究[J].輕金屬,2015(7):4-8.

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