廣西某堆積型鋁土礦干法選礦工業試驗研究

（廣西華銀鋁業有限公司，廣西 百色 533700）

廣西堆積型鋁土礦選礦目前普遍采用水洗物理選礦工藝。該工藝方法在堆積型鋁土礦選礦領域已應用30年以上，生產技術成熟，但缺點也明顯：設計的工藝設備趨向大型化，附屬設備及設施較多，建設場地面積大，基建投資大，檢修及維護費用高；成品礦含泥含水高，常為16%～18%，增加冶煉成本；尾礦泥漿在排泥庫內自然沉降慢，即使已經堆存10～20年的排泥庫，其庫底泥層的固含率也僅為50%左右，為流塑狀，造成泥土流失的同時還存在極大安全隱患。因此，降低鋁土礦選冶成本及處置尾礦泥漿顯得尤為迫切和重要。

目前，烘干工藝在相關領域已有成熟應用先例，廣西某鋼鐵廠對紅土鎳礦采用旋風烘干工藝進行礦泥脫水已有多年，且效果良好。但鋁土礦干法選礦技術尚處于零星研究狀態，未見有產業化應用的報道。本次試驗針對廣西堆積型鋁土礦的特點設計烘干和礦泥分離工藝，尋求通過烘干及分離研究，為實現鋁土礦干法選礦及尾礦處置提供技術支撐。

1 試驗原材料及裝置

1.1 礦石特征

廣西某堆積型鋁土礦[1]由鋁土礦塊和粘土膠結物構成，鋁土礦塊占30%～40%，粘土占60%～70%。粘土多為紅色、褐黃色，具有一定的粘性和可塑性。粘土膠結物中除夾有小于0.1cm的一水硬鋁石外，還含有三水鋁石、一水軟鋁石、鮞綠泥石、高嶺石、針鐵礦等。礦塊大小懸殊，個別大者達100cm～200cm，一般1cm～15cm，＞5cm含量占39.51%，0.1cm～5cm占60.49%。

1.2 礦石主要成分組成

經水洗工藝處理后所得成品礦礦石成分分析如表1所示。

礦石中S、CaO、MgO和P2O5的平均含量分別為0.037%、0.63%、0.18%和0.1%，參照《鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質勘查規范》（DZ/T0202-2002），均低于工業指標的要求。

1.3 含泥含水分析

根據《鋁土礦含水、含泥檢測規程》，檢測原礦含水率為17.22%，含泥率46.41%，水洗法成品礦含水率8.15%，含泥率8.56%。樣品來自廣西華銀鋁業有限公司采場及成品礦堆場。

1.4 干選系統試驗裝置

（1）烘干設備：Ф2200×20000；進氣溫度：≤800℃；功率：30kW；重量：56t。

（2）除塵設備：型號：布袋除塵；風量：120000m3/h；入口氣體含塵濃度：＜1000 g/m3；底部配置螺旋輸送機。

表1 礦石的主要化學組分含量

1.5 燃料

本試驗所用燃料為：無煙煤粉，依據GB/T212-2008，GB/T 213-2008，GB/T 214-2007，檢測煤粉各項指標如表2所示。

表2 煤樣檢測數據表

表3 干選成品礦成分結果

2 工業試驗工藝設計

鋁土礦原礦通過干法選礦工藝[2]。原礦通過格篩將≤100mm部分礦石輸送至烘干設備，≥100mm部分礦石因含泥少可單獨篩出，在此不作為試驗礦石。燃料經燃燒機充分燃燒后提供熱量到烘干系統，礦石物料在爐頭溫度750℃～800℃供熱條件下進行烘干，烘干后的礦石經過礦泥分離器分離后進入細碎循環系統，烘干及篩分后所得1mm～15mm礦石即為成品礦石，篩分及除塵器所得＜1mm部分為尾礦。

3 結果與討論

3.1 原礦處理能力及成品礦含泥含水率分析

礦石物料在烘干筒內要達到快速烘干的目的，需使物料與氣流接觸面積增大，以提高干燥速率并促進物料前進[3]。由此，烘干時的理想狀態應為：礦石隨著滾筒翻滾應力作用下達到滾筒內最高點后拋落，并形成礦石“幕簾”狀，熱流平穩通過幕簾截面，使得礦石能均勻快速的受熱烘干。為摸索該系統處理能力，在保證烘干效果情況下，將燃燒機開到極限值，工藝平均處理能力可達到121t/h，成品礦平均含水率2.94%、含泥率4.65%，兩項指標均小于鋁土礦水洗法行業要求。

3.2 燃料消耗

根據試驗結果，燃料平均單耗為67.61Kg/t成品礦，同時鋁土礦原礦含礦率越高，燃料消耗將逐漸變低，有利于降低烘干工藝成本。

3.3 風量試驗

系統的風量不能過高或者過低，過高時會帶走熱量外排，造成熱量損失，過低時會造成已飽和的熱蒸氣沒有及時排出，對礦石烘干不利。在原礦小時處理量121噸的試驗條件下，合適的助燃系統排風量為10000m3/h及烘干機排風量為100000m3/h。

3.4 干選鋁土礦成品礦成分分析

經干選工藝分選后所得鋁土礦成品礦成分如表3所示：

從表3看出，成品礦A/S稍微上升，主要是礦石SiO2含量有所下降，說明礦石干選后有利于礦泥的篩分，同時S含量有所上升，但小于氧化鋁生產工藝要求的＜0.30%。

3.5 礦石綜合回收率分析

對干法選礦試驗中尾泥礦樣取樣后用1mm篩進行濕篩法分析，根據堆積型鋁土礦行業生產經驗，將＜1mm的鋁土礦樣品定為鋁土礦尾礦，分析結果如下表4所示。

表4 干法選礦尾礦含礦率統計表

從表4看出，干法選礦尾泥品中≥1mm含量為3.01%。由此可推算，1000g尾泥中含≥1mm的礦量為30.1g，可折算干法選礦回收率約為96%。

堆積型鋁土礦生產中，礦石回采時損失率約為5%，則干法選礦礦石綜合回收率為91%，與水洗法礦石綜合回收率相當。

3.6 干選尾礦成分分析

干選后所得尾泥成分分析如表5所示。

參照土壤質量標準（GB 15618-1995），所取尾礦樣均達到了三類土壤環境質量標準。處理后的土壤與正常土壤各成分的差別不大，可回收利用于采空區復墾回填。

3.7 干選礦石對溶出效果的影響分析

對比表1和表3，可以看出，干選后礦石Al2O3稍微上升，SiO2稍微下降，導致A/S有所上升，含硫量稍微上升，有機質稍微下降，但各指標都在拜耳法工藝要求控制的范圍內。以此礦石和水洗礦石進行高壓溶出對比試驗。

（1）試驗條件：礦石粒度-63um=72-75%,溶出溫度為266℃，保溫50min,自然降溫30min,C/S=1.3。

（2）試驗用石灰：取自廣西華銀鋁業有限公司生產現場，經研磨粉化后分析，石灰中的有效CaO為81.34%，總CaO含量為88.27%。

（3）試驗用循環母液及一洗液。

3.7.1 對比分析

水洗法礦樣溶出效果相關分析。

表5 干選尾泥成分數據表

現場溶出赤泥經過熱水洗滌、過濾、烘干并混勻取樣，分析結果如表8所示。

表7 溶出礦漿及稀釋礦漿化學成分分析數據表

表8 稀釋赤泥化學成分分析數據表

3.7.2 溶出效果分析

根據鋁土礦A/S及溶出赤泥A/S，分別計算氧化鋁的溶出率、礦耗、堿耗及循環效率[4]，結果如下表所示：

表9 溶出效果對比數據分析表

3.7.3 干法與水洗法礦樣溶出對比分析

干選成品礦有效降低了含水含泥率，減少了礦石貧化，鋁土礦中Al2O3含量得以提高，SiO2得以降低，提高了礦石A/S。在氧化鋁溶出過程中減少了原礦漿沖淡，提高了溶出率和循壞效率，降低了礦耗、堿耗。

從表9看出，在相同條件下進行溶出時，干法礦樣與水洗法礦樣相比，實際溶出率高4.29%，礦耗低0.13t/t.AO，堿耗少了14.48Kg/t.AO，堿液的循環效率提高5Kg/m3。

4 結論

本次工業試驗研究了堆積型鋁土礦干法選礦效果，并對選出的礦石進行溶出等檢測分析。由試驗可知，該干選工藝選出的礦石含泥含水率指標均小于鋁土礦水洗法行業要求；礦石采選綜合回收率達到91%；干選礦石溶出效果較好；尾礦可用于采空區回填。

依據以上效果，本次工業試驗有效實現了堆積型鋁土礦干法選礦，為堆積型鋁土礦干法選礦處置工藝提供了可靠的技術支持，對鋁土礦冶煉、采空區充填及干法選礦技術的研究具有重要參考價值。