王振杰， 劉安榮， 劉洪波， 彭 偉

（貴州省冶金化工研究所，貴州 貴陽550016）

金屬鋁是僅次于鋼鐵的第二大消耗金屬，涉及材料、建筑、電力、交通、食品等各領(lǐng)域。 鋁土礦是生產(chǎn)氧化鋁進(jìn)而生產(chǎn)金屬鋁的原材料。 貴州省是全國蘊(yùn)含鋁土礦資源豐富的省份之一，現(xiàn)已探明的鋁土礦儲(chǔ)量總計(jì)超過6 億噸，開發(fā)利用前景廣闊。 貴州鋁土礦多為低品位高硫鋁土礦，硫通常以黃鐵礦、膠黃鐵礦的形式存在，硫含量大于0.7%。 鋁土礦中的硫含量過高，在拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的過程中將會(huì)嚴(yán)重腐蝕鋼質(zhì)設(shè)備，縮短設(shè)備使用壽命，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致赤泥沉降性能下降、產(chǎn)品氫氧化鋁發(fā)綠。 因此，在使用高硫鋁土礦拜耳法生產(chǎn)氧化鋁之前必須進(jìn)行脫硫處理［1-6］。

目前，高硫鋁土礦脫硫主要采用浮選脫硫法、焙燒脫硫法和溶出脫硫法，其中，焙燒脫硫時(shí)存在條件不易控制、設(shè)備要求高等問題；溶出脫硫時(shí)存在藥劑用量大、脫硫效果一般等問題；浮選法脫硫工藝較為成熟，操作簡(jiǎn)單、脫硫效果顯著［7-10］。 本文針對(duì)該鋁土礦的礦物特征，采用浮選脫硫方法進(jìn)行試驗(yàn)研究，并對(duì)影響浮選脫硫效果的各因素進(jìn)行優(yōu)化，確定了適合該鋁土礦的浮選脫硫條件，為實(shí)現(xiàn)高硫鋁土礦高效溶出脫硫提供參考。

1 礦石性質(zhì)及試驗(yàn)方法

1.1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)所用礦樣取自貴州省某鋁土礦礦山，取具有代表性的礦樣進(jìn)行主要化學(xué)成分分析和主要礦物組成分析，結(jié)果分別見表1 和表2。

表1 礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 礦樣主要礦物組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

由表1 可以看出，該礦樣中硅含量較少，鋁硅比較高，其他雜質(zhì)組分含量較低，屬于典型的低硅高硫鋁土礦。

由表2 可以看出，該礦樣中主要有用礦物為一水硬鋁石；脈石礦物主要有高嶺石、綠泥石、石英等；礦石中的硫礦物以黃鐵礦形態(tài)存在。

1.2 試驗(yàn)方法

通過探索試驗(yàn)，針對(duì)該礦石的礦物特征，采用浮選工藝對(duì)該鋁土礦進(jìn)行脫硫處理，試驗(yàn)流程如圖1 所示。

圖1 試驗(yàn)流程

2 結(jié)果與討論

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

碳酸鈉用量1 800 g／t，硫酸銅用量150 g／t，丁黃藥用量300 g／t，2＃油用量120 g／t 條件下，考察了磨礦細(xì)度對(duì)脫硫效果的影響，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)脫硫效果的影響

由圖2 可以看出，磨礦細(xì)度對(duì)脫硫效果的影響較為顯著，鋁土礦精礦中S 含量隨磨礦細(xì)度變小先逐漸減少后有所增加，脫硫率則先增加后降低，其原因可能是隨著磨礦細(xì)度減小，礦物單體解離越充分，礦物比表面積越大，礦物越容易與浮選藥劑發(fā)生反應(yīng)，脫硫效果越顯著，但是，當(dāng)磨礦細(xì)度過小時(shí)，浮選藥劑很難捕捉到有效礦物，因此，脫硫效果有所降低［11］。 綜合考慮浮選指標(biāo)，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm 粒級(jí)占82.64%。

2.2 碳酸鈉用量試驗(yàn)

磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占82.64%，其他條件不變，考察了碳酸鈉用量對(duì)脫硫效果的影響，結(jié)果如圖3所示。 由圖3 可以看出，隨著碳酸鈉用量增加，鋁土礦精礦中硫含量先降低后升高，硫脫出率則先升高后降低，其原因可能為：隨著碳酸鈉用量增加，溶液逐漸呈堿性，堿性環(huán)境利于浮選脫硫試驗(yàn)的進(jìn)行，當(dāng)碳酸鈉用量達(dá)到1 800 g／t 時(shí)，溶液pH 值為8.5，此時(shí)鋁土礦精礦中S 含量達(dá)到最小值，S 脫出率達(dá)到最大值。 綜合考慮，確定碳酸鈉用量為1 800 g／t。

圖3 碳酸鈉用量對(duì)脫硫效果的影響

圖4 硫酸銅用量對(duì)脫硫效果的影響

2.3 硫酸銅用量試驗(yàn)

碳酸鈉用量1 800 g／t，其他條件不變，考察了硫酸銅用量對(duì)脫硫效果的影響，結(jié)果如圖4 所示。 由圖4可以看出，隨著硫酸銅用量增加，鋁土礦精礦中硫含量呈先下降后升高的趨勢(shì)，而脫硫率則呈先升高后降低的趨勢(shì)，其原因?yàn)椋弘S著硫酸銅的加入，硫酸銅中的Cu2＋與黃鐵礦發(fā)生反應(yīng)生成CuS 和FeSO4，從而增加了浮選脫硫率；但是當(dāng)硫酸銅用量過高時(shí)，溶液中存在大量的Cu2＋會(huì)消耗大量的捕收劑，導(dǎo)致硫鐵礦脫出率降低［12］。 綜合考慮，確定硫酸銅用量為150 g／t。

2.4 丁黃藥用量試驗(yàn)

硫酸銅用量150 g／t，其他條件不變，考察了丁黃藥用量對(duì)脫硫效果的影響，結(jié)果如圖5 所示。 由圖5可以看出，隨著丁黃藥用量增加，S 脫出率呈先升高后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，鋁土礦精礦S 含量則呈先下降后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，當(dāng)丁黃藥用量為300 g／t 時(shí)，S 脫出率和精礦S 含量均達(dá)到平衡值，確定丁黃藥用量為300 g／t。

2.5 浮選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖6，結(jié)果見表3。

表3 閉路試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)一粗兩掃兩精閉路流程，得到了硫含量0.26%的鋁土礦精礦，尾礦硫含量達(dá)到6.34%，脫硫率達(dá)85.86%，鋁土礦脫硫效果顯著。

3 結(jié) 論

貴州某鋁土礦屬典型的低硅高硫鋁土礦，通過浮選脫硫，經(jīng)一粗兩掃兩精閉路試驗(yàn)，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 粒級(jí)占82.64%，碳酸鈉用量1 800 g／t、硫酸銅用量150 g／t、丁黃藥用量600 g／t、2＃油用量240 g／t 條件下，獲得了硫含量0.26%的鋁土礦精礦，尾礦硫含量為6.34%，脫硫率達(dá)85.86%，該方法脫硫效果顯著。