貴州某鋁土礦浮選脫硫脫硅試驗研究

劉安榮 彭 偉 劉洪波 王振杰

（貴州省冶金化工研究所，貴州 貴陽 550016）

鋁是世界上第二大常用金屬，用量僅次于鋼材，金屬鋁的應用涉及材料加工、食品包裝、建筑用料等。金屬鋁是由鋁土礦經一系列開采、冶煉工藝制備得到。貴州省是我國鋁土礦資源最為豐富的省份之一，其已探明的鋁土礦資源儲量超過6億t，居全國第三，而清鎮地區是貴州省鋁土礦儲量最高的地區，該地區鋁礦物主要以沉積型一水硬鋁石為主，雜質中往往含有黃鐵礦和高嶺土等，屬典型的高硅高硫鋁土礦［1-3］。對低鋁硅比、高硫鋁土礦脫硅、脫硫最穩定經濟實用的方法是浮選法，但是通常都是硫、硅分脫或先脫硫后脫硅；硫、硅分脫雖然脫除效果好，但是往往只針對只含一種雜質的鋁土礦，先脫硫后脫硅方法雖能同時脫除兩種雜質，但是該工藝流程較長，增加生產成本。本文針對貴州某高硫高硅鋁土礦采用同時脫硫脫硅工藝進行試驗研究，以期為此類鋁土礦的開發利用提供技術支撐［4-13］。

1 試驗條件

1.1 礦石性質

礦樣由貴州清鎮某鋁土礦提供，將礦樣先經人工破碎再經機械碎磨至試驗要求粒度，作為試驗用樣。取5 kg具有代表性的礦樣送檢測機構進行礦石主要礦物組成分析和主要化學成分分析。試樣化學成分和礦物組成分析結果分別如表1、表2所示。

由表1可見，礦樣中Al2O3含量為58.36%，S含量為1.85%，SiO2含量為11.37%，鋁硅比為5.13，其余雜質組分含量較低。礦石的硫、硅含量較高，屬于典型的高硫高硅鋁土礦，且鋁硅比較低，欲想達到拜耳法生產氧化鋁工藝標椎（鋁硅比>7），必須進行脫硫脫硅處理。

由表2可見：一水硬鋁石為礦石的主要有用礦物，其含量達到54.24%；而脈石礦物主要有綠泥石、高嶺石、石英、伊利石等，其中的含硫礦物以黃鐵礦為主。

1.2 試驗設備及藥劑

試驗設備：MTB500電子天平；XMB?200×240濕式棒磨機；XFD型單槽浮選機；DL-5C盤式真空過濾機；DHG-101-2A數顯恒溫鼓風干燥箱。

試驗藥劑：pH調整劑為碳酸鈉（Na2CO3），分析純；活化劑為硫酸銅（CuSO4·5H2O），分析純；抑制劑為無機高分子聚合硅酸鹽；脫硅捕收劑為自制的胺類混合捕收劑（主要含十二胺和十八胺）；脫硫捕收劑為混合陰離子捕收劑PG-20，自制；起泡劑為2#油，工業級。

1.3 試驗方法

礦石屬于典型的高硫高硅鋁土礦，針對此特征考慮采用先浮選脫硫后浮選脫硅的工藝處理，綜合考察各種浮選藥劑制度對脫硫、脫硅效果的影響，通過探索試驗，最終擬采用的浮選試驗流程如圖1所示。

2 試驗結果與討論

2.1 磨礦細度試驗

試驗條件：調整劑Na2CO3用量為3 000 g/t，活化劑CuSO4·5H2O用量為80 g/t，抑制劑無機高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，脫硫捕收劑PG-20用量為300 g/t，脫硅胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t。考察不同磨礦細度對脫硫脫硅效果的影響，結果見圖2。

由圖2可以看出：隨著-0.074 mm粒級含量越來越高，鋁土礦粗精礦Al2O3回收率和鋁硅比均先上升后下降，S含量則先下降后上升；當磨礦細度-0.074 mm粒級含量達到76.18%時，粗精礦Al2O3回收率和鋁硅比均達到最大值，S含量則達到最小值，繼續增大磨礦細度，反而使粗精礦的回收率和鋁硅比有所下降。因此，最終選擇磨礦細度為-0.074 mm粒級含量76.18%，此時Al2O3回收率為74.39%，鋁硅比為7.09。

2.2 調整劑試驗

試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm粒級含量76.18%，CuSO4·5H2O用量為80 g/t，無機高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，PG-20用量為300 g/t，胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t。考察不同調整劑Na2CO3用量對脫硫脫硅效果的影響，結果見圖3。

由圖3可以看出，隨著Na2CO3用量的不斷增加，鋁土礦粗精礦Al2O3回收率呈現逐漸降低的趨勢，而S含量和鋁硅比則呈現先上升后下降趨勢。考慮到Al2O3回收率和鋁硅比，最終確定Na2CO3添加量為3 000 g/t，此時Al2O3回收率為73.95%，鋁硅比為7.2。

2.3 活化劑試驗

試驗條件：Na2CO3用量為3 000 g/t，磨礦細度為-0.074 mm粒級含量76.18%，無機高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，PG-20用量為300 g/t，胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t，考察不同活化劑用量對脫硫脫硅效果的影響。試驗結果見圖4。

由圖4可以看出，隨著CuSO4·5H2O用量的增加，粗精礦Al2O3回收率和S含量呈現逐漸降低的趨勢，鋁硅比則呈現持續升高的趨勢。綜合考慮粗精礦中Al2O3回收率、S含量和鋁硅比的指標，確定CuSO4·5H2O 添加量為 80 g/t，此時 Al2O3回收率為74.56%，鋁硅比為7.04。

2.4 抑制劑試驗

試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm粒級含量76.18%，Na2CO3用量為3 000 g/t，CuSO4·5H2O用量為80 g/t，PG-20用量為300 g/t，胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t。考察不同抑制劑用量對脫硫、脫硅效果的影響，結果見圖5。

由圖5可以看出，隨著無機高分子聚合硅酸鹽用量的增加，粗精礦中Al2O3回收率和S含量均呈現逐漸升高的趨勢，但鋁硅比則呈現持續下降的趨勢。因此，綜合考慮粗精礦浮選指標，最終選擇無機高分子聚合硅酸鹽添加量為900 g/t，此時Al2O3回收率為74.48%，鋁硅比為7.11。

2.5 脫硫捕收劑用量試驗

試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm粒級含量占76.18%，Na2CO3用量為3 000 g/t，CuSO4·5H2O用量為80 g/t，無機高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，胺類混合捕收劑用量為150 g/t，2#油用量為80 g/t。考察不同PG-20用量對浮選效果的影響，結果見圖6。

由圖6可以看出，隨著PG-20用量的增加，粗精礦Al2O3回收率和S含量呈現逐漸降低的趨勢，鋁硅比則呈現持續升高的趨勢。因此，綜合考慮粗精礦Al2O3回收率、S含量和鋁硅比的指標，確定PG-20添加量為300 g/t，此時Al2O3回收率為74.55%，鋁硅比為7.02。

2.6 脫硅捕收劑用量試驗

試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm粒級含量76.18%，Na2CO3用量為3 000 g/t，CuSO4·5H2O用量為80 g/t，無機高分子聚合硅酸鹽用量為900 g/t，PG-20用量為300 g/t，2#油用量為80 g/t。考察不同胺類混合捕收劑用量對脫硅效果的影響，結果見圖7。

由圖7可以看出，隨著胺類混合捕收劑用量的增加，鋁土礦粗精礦Al2O3回收率和S含量均呈現持續下降的趨勢，鋁硅比則呈現持續升高的趨勢。綜合考慮粗精礦指標，確定胺類混合捕收劑用量為150 g/t，此時Al2O3回收率為74.44%，鋁硅比為7.08。

2.7 閉路試驗

根據條件試驗結果擬采用圖8所示1粗2精2掃流程，進行閉路試驗，所得試驗結果見表3。

由表3可以看出，采用圖8所示的工藝流程和藥劑制度處理，所得鋁土礦精礦中Al2O3含量為64.68%、S含量為0.2%、SiO2含量為8.96%、鋁硅比為7.22、Al2O3回收率為84.92%，脫硫率達到91.67%，脫硅率達到39.60%，所得鋁土礦精礦符合冶煉氧化鋁的原料品質要求。

3 結論

（1）貴州清鎮某鋁土礦石Al2O3含量為58.36%，S含量為1.85%，硅含量為11.37%，鋁硅比為5.13，屬典型的高硅高硫鋁土礦，礦石的含鋁礦物為一水硬鋁石，含量為54.24%；脈石礦物主要有高嶺石、綠泥石、伊利石、石英等，含硫礦物以黃鐵礦為主。

（2）礦樣在磨礦細度為-0.074 mm粒級含量76.18%條件下，以Na2CO3為調整劑，CuSO4·5H2O為活化劑，無機高分子聚合硅酸鹽為抑制劑，PG-20為脫硫捕收劑，胺類混合捕收劑為脫硅捕收劑，2#油為起泡劑。采用1粗2精2掃閉路流程處理，可得到Al2O3含量為 64.68%、S含量為 0.2%、SiO2含量為8.96%、鋁硅比為7.22、Al2O3回收率為84.92%的鋁土礦精礦，脫硫率達到91.67%，鋁硅比提高了2.09。該方法可為此類型鋁土礦的開發和利用提供理論支持和借鑒。