ZMC捕收劑在鋁土礦正浮選中的應用

劉長淼，吳東印，馮安生，郭珍旭

(1.中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所，河南 鄭州 450006；2.國土資源部多金屬礦評價與綜合利用重點實驗室，河南 鄭州 450006)

鋁土礦是氧化鋁工業的主要原料，全世界90%以上的氧化鋁是以鋁土礦為原料生產的[1]。我國鋁土礦資源十分豐富，現有工業儲量居世界第7位，主要集中分布在山西、河南、貴州和廣西四省區。我國的鋁土礦資源98%以上屬于一水硬鋁石型鋁土礦，具有高鋁、高硅、低鐵、低鋁硅比的特點，絕大多數礦石的鋁硅比(A/S：礦石中Al2O3和SiO2的質量含量之比值)在6以下[2]。河南地區鋁土礦富礦較少，以中低品位礦石為主[3]。為了有效利用大量的中低品位鋁土礦，目前比較流行的做法是，通過選礦的方法預先脫除部分硅質脈石提高鋁硅比，再采取先進的拜耳法(或石灰拜耳法)工藝生產氧化鋁，目前經改良的石灰拜耳法對原料鋁硅比的要求可下降至7左右[4]，大大降低了鋁土礦選礦的難度。

目前，鋁土礦選礦預脫硅的主要方法是浮選脫硅，分為正浮選和反浮選，其中正浮選應用最廣。正浮選脫硅中常常采用油酸、烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸鹽和羥肟酸等作為捕收劑。張國范等[5]研究了油酸鈉對一水硬鋁石和高嶺石的作用機理，認為礦物表面的Al3+活性點的豐度導致了兩種礦物的可浮性差異，為鋁土礦的正浮選提供了理論依據。陳湘清等[6]研究了HZ捕收劑在低品位鋁土礦中的應用，針對鋁硅比為4.4的原礦，獲得了鋁硅比為8.51，氧化鋁回收率達到79.31%的精礦指標。張國范等[7]研究了RL捕收劑在低品位鋁土礦中的應用，也取得了較好的試驗指標。近年來針對鋁土礦正浮選捕收劑的研究不是很多，筆者經過大量的藥劑篩選和復配，研制出一種新型捕收劑ZMC，該藥劑系油酸等脂肪酸的改性產物，筆者將就ZMC捕收劑在鋁土礦正浮選中的應用進行詳細試驗，以期為鋁土礦正浮選技術工藝的進步略盡綿力。

1 試樣及試劑性質

試驗中使用的鋁土礦有三種，分別來自新密礦區(I號樣)和河南分公司選廠(II號樣)，兩種礦樣的XRD分析圖譜如圖1和圖2所示，化學分析結果如表1所示。可知兩種礦樣皆為一水硬鋁石型鋁土礦，主要含鋁礦物為一水硬鋁石，主要含硅脈石為伊利石、高嶺石和石英等。原礦鋁硅比(A/S)分別為4.50和2.99，屬中低品位鋁土礦。

試驗中以鄭州所自制藥劑ZMD-1為鋁硅酸鹽脈石礦物的抑制劑，ZMD-1系磷酸鹽的改性產物，以碳酸鈉為pH調整劑，以新型陰離子型捕收劑ZMC捕收劑，進行鋁土礦的正浮選試驗。

表1 鋁土礦樣品原礦化學元素分析

圖1 I號鋁土礦原礦XRD分析圖譜

圖2 II號鋁土礦原礦XRD分析圖譜

2 試驗結果與討論

2.1 針對不同品級鋁土礦，新型捕收劑ZMC開路浮選試驗

為了查明新型捕收劑ZMC的正浮選性能，試驗中針對I號和II號鋁土礦進行了浮選開路試驗，其鋁硅比分別為4.50和2.99，根據浮選效果，來考察ZMC捕收劑處理不同品級鋁土礦時的捕收性能。試驗按圖3所示流程圖進行，試驗結果如表2所示。

圖3 捕收劑ZMC性能驗證開路試驗流程

由試驗結果可知，采用捕收劑ZMC，針對I號樣，取得了A/S為8.79，氧化鋁回收率為77.87%的精礦，針對II號樣，取得了A/S為6.58，氧化鋁回收率為62.11%的精礦，說明ZMC的捕收能力和選擇性都較高，可以作為鋁土礦正浮選捕收劑。

2.2 針對不同品級鋁土礦，新型捕收劑ZMC閉路浮選試驗

由開路試驗結果可知，采用ZMC捕收劑，針對不同品級的鋁土礦，正浮選都取得了較好的試驗結果。在開路試驗結果的基礎上，針對兩種鋁土礦，進行了更為詳細的浮選閉路試驗，其中由于開路試驗中，II號樣精礦的鋁硅比沒有達到7，因此閉路試驗中浮選工藝進行了微調。試驗按圖4和圖5所示流程進行，試驗結果如表3所示。

由表3所示結果可知，閉路試驗取得了較好的工藝指標。使用ZMC捕收劑，針對原礦鋁硅比為4.5左右的鋁土礦，獲得了鋁硅比7.04，氧化鋁回收率92.16%的精礦；針對原礦鋁硅比為3左右的鋁土礦，獲得了鋁硅比7.72，氧化鋁回收率70.56%的精礦。

表2 捕收劑ZMC性能驗證開路試驗結果

圖4 I號鋁土礦正浮選閉路試驗

圖5 II號鋁土礦正浮選閉路試驗

表3 捕收劑ZMC性能驗證閉路試驗結果

試驗對象產品名稱產率/%品位/%Al2O3SiO2A/S回收率/%Al2O3SiO2I號鋁土礦精礦86.83 65.87 9.36 7.04 92.16 61.90 尾礦13.17 36.94 37.98 0.97 7.84 38.10 原礦100.00 62.06 13.13 4.73 100.00 100.00 II號鋁土礦精礦59.1667.208.717.7270.5627.25尾礦40.8440.6233.681.2129.4472.75原礦100.0056.3418.912.98100.00100.00

3 結論

1)試驗中兩種鋁土礦系中低品位鋁土礦，礦石類型主要為一水硬鋁石型，主要含鋁礦物為一水硬鋁石，主要含硅礦物為伊利石和高嶺石等。

2)采用ZMC捕收劑，針對原礦鋁硅比為4.5左右的鋁土礦，獲得了鋁硅比7.04，氧化鋁回收率92.16%的精礦；針對原礦鋁硅比為3左右的鋁土礦，獲得了鋁硅比7.72，氧化鋁回收率70.56%的精礦。

3)針對不同品級的鋁土礦，正浮選閉路試驗取得了優異的工藝指標，說明ZMC系一水硬鋁石型鋁土礦的優良捕收劑。

[1] 陳遠望.當前世界鋁土礦和氧化鋁的供應形勢[J].金屬世界，2005(4)：6-8.

[2] 王志光.我國鋁礦業資源現狀與可持續發展[J].中國礦業，2002，11(5)：28-30.

[3] 紅鋼.河南鋁土礦的礦石性質及其對選冶工藝的影響[J].礦冶，2002(1)：27-31.

[4] 牛宏斌，閆旭方，侯炳毅.石灰拜耳法工業試驗存在問題及措施[J].有色冶金節能，2003(5)：19-20.

[5] 張國范，馮其明，盧毅屏，等.油酸鈉對一水硬鋁石和高嶺石的捕收機理[J].中國有色金屬學報,2001，11(2)：298-301.

[6] 陳湘清,陳興華,馬俊偉,陳志友.低品位鋁土礦選礦脫硅試驗研究[J].輕金屬，2006(10)：13-16.

[7] 張國范，盧毅屏，歐樂明，等.捕收劑RL在鋁土礦浮選中的應用[J].中國有色金屬學報,2001，11(4)：712-715.