山西古縣某低品位鋁土礦浮選脫硅實驗研究

張站云，張建強，姚杰，李國勝

（1.中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司,國家鋁冶煉工程技術研究中心,河南 鄭州450041；2.鄭州在大學，河南 鄭州 450041）

鋁土是重要化工原料，鋁產品在世界的消耗量僅次于鋼鐵，隨著工業的不斷發展，鋁土礦的需求量日漸增加，國內鋁土礦資源整體存在資源保障度低、開發難度大等問題，已成為影響我國鋁土礦產業發展的關鍵問題。我國的鋁土礦資源分布比較集中，山西、河南、廣西、貴州四省占全國總查明儲量的90%以上，其中山西省至2008年的保有資源儲量占全國的40%左右，山西省豐富的鋁土礦資源，為鋁工業的發展奠定了堅實的基礎，但鋁土礦普遍硅含量高，資源品位低，低品位資源占80%以上，這部分資源不能直接開發利用，限制了鋁工業的發展[1-6]。加之大部分鋁土礦企業為了追求利潤，普遍存在采富棄貧現象，進一步導致鋁土礦品位的急劇下降。

目前，鋁土礦的工業界定邊界品位為鋁硅比（A/S）≥2.6，但氧化鋁企業生產要求鋁硅比（A/S）≥4.5，對于鋁硅比（A/S）處于2.6 ~ 4.5之間的礦石，可行的方法是通過選礦提高礦石鋁硅比（A/S），正浮選脫硅的方法是將有用的含鋁礦物提出，含硅的礦物作為尾礦，選礦正浮選脫硅已實現工業化。

1 礦樣性質

本次實驗用樣為山西古縣某鋁土礦樣，礦樣采用對輥破碎機破碎到小于3 mm的粒度，混勻后作為浮選脫硅實驗研究礦樣。

1.1 實驗礦樣的化學多元素分析及物相分析

化學多元素分析結果見表1，物相分析結果見表2。

表1 實驗礦樣的化學多元素分析/%Table 1 Chemical multi-element analysis of test ore samples

表2 實驗礦樣的物相分析Table 2 Phase analysis of test ore samples

由表1、2可知，實驗礦樣中Al2O3的含量為58.47%，SiO2含量為19.75%，A/S僅為2.96，該鋁土礦屬于典型的高鋁、高硅、低鋁硅比型鋁土礦，其主要有用礦物為一水硬鋁石，主要脈石硅礦物為高嶺石，帶有典型的山西低品位鋁土礦特征。

1.2 實驗礦樣的粒度組成分析

對實驗礦樣進行粒級篩分并分析，結果見表3。

表3 實驗礦樣的粒級篩分分析結果Table 3 Analysis results of particle size screening of test ore samples

由表3結果可知，該破碎礦樣中，隨著粒級變細，礦石的鋁硅比逐步降低，其中-0.074 mm粒級占比為20.34%，鋁硅比為1.93。

2 浮選脫硅實驗研究

礦樣屬于一水硬鋁石型低品位高硅鋁土礦，采用正浮選脫硅方法可以實現礦石品位的有效提高。鋁土礦正浮選脫硅的捕收劑主要是以脂肪酸為代表的陰離子型捕收劑[7-8]，但單獨使用脂肪酸類捕收劑存在分散性差、捕收劑利用率低等問題，添加增效劑與脂肪酸類捕收劑混合改性可以提高藥劑分選性。本次實驗研究使用的脫硅捕收劑是鄭州研究院自主研發的BKS型正浮選高效脫硅捕收劑，該藥劑主要成分為脂肪酸，參照礦石特性，添加增效劑進行復合改性所得，對高嶺石含量高的鋁土礦具有很強的分選性。

無機調整劑主要起調整礦漿pH值、改變礦物表面電位、分散礦物和活化目的礦物等作用。常用的無機調整劑有碳酸鈉和六偏磷酸鈉，對山西等地一水硬鋁石型鋁土礦浮選脫硅研究的結果認為在pH值為9左右時六偏磷酸鈉對-10 μm高嶺石抑制作用相對較弱[9]，而碳酸鈉能保證較好的穩定性，故本次實驗研究的調整劑為碳酸鈉，浮選pH值為9。實驗流程見圖1。

圖1 浮選脫硅實驗流程Fig.1 Flow chart of single-factor parameter test for flotation desilication

2.1 磨礦細度實驗

磨礦細度決定著礦物的單體解離程度，從而影響目的礦物浮出效果，磨礦細度的較佳值主要取決于有用礦物及脈石礦物的嵌布粒度。

由圖2可知，浮選精礦鋁硅比隨著磨礦細度的增加呈現先增后減的趨勢， Al2O3回收率增加到一定量后保持穩定。隨著磨礦細度的提高，礦石過磨現象嚴重，泡沫夾雜，鋁精礦鋁硅比降低，回收率難以提升。在磨礦細度-0.074 mm 94%時，浮選尾礦鋁硅比較低，鋁精礦鋁硅比最高，且回收率較高，因此綜合考慮磨礦細度為-0.074 mm 94%時為較佳磨礦細度。

圖2 浮選脫硅磨礦細度與指標的關系Fig.2 Relationship between fineness of flotation and desilication grinding and index

2.2 脫硅捕收劑用量實驗

捕收劑用量對于浮選產物的影響較大，捕收劑用量少，浮選精礦的Al2O3的回收率偏低，捕收劑過量，浮選精礦的A/S難以提高。在磨礦細度-0.074 mm 94%時，考察捕收劑用量對于礦樣浮選脫硅的影響。

由圖3可知，浮選精礦隨著捕收劑用量的增加呈現降低的趨勢，Al2O3回收率隨著捕收劑用量的增加呈現上升趨勢，尾礦鋁硅比先降低后基本保持穩定。在捕收劑用量為1100 g/t時，其浮選鋁精礦鋁硅比和Al2O3回收率均較佳，因此綜合考慮較佳藥劑用量為1100 g/t。

圖3 浮選脫硅捕收劑用量與指標的關系Fig.3 Relationship between dosage and index of flotation desilication collector

3.3 浮選脫硅開路實驗

在磨礦細度-0.074 mm 94%時，捕收劑用量為1100 g/t時，進行“一粗二精一掃”開路實驗，實驗流程見圖4，實驗結果見表4。

圖4 開路實驗流程Fig.4 Flow chart of open- circuit test

表4 開路實驗結果Table 4 Open-circuit test results

根據表4的開路實驗結果可知，原礦經過“一粗兩精一掃”的開路實驗后，可以得到產率為60.02%，Al2O3含量為66.75%，A/S為6.49，回收率為72.32%的鋁精礦，該鋁精礦滿足了氧化鋁冶煉原料的要求，該開路流程可以處理該礦石。

3.4 浮選脫硅閉路實驗

在磨礦細度-0.074 mm 94%時，捕收劑用量為1100 g/t時，進行“一粗二精一掃”閉路實驗，實驗流程見圖5，實驗結果見表5。

圖5 閉路實驗流程Fig.5 Flow chart of closed-circuit test

表5 閉路實驗結果Table 5 Closed -circuit test results

由表5閉路實驗結果可知，通過“一粗二精一掃”的閉路浮選實驗可得：浮選鋁精礦產率60.64%，Al2O3含量為66.25%，鋁硅比為6.11，Al2O3回收率為69.52%，尾礦鋁硅比為1.41。

對閉路實驗的浮選產品鋁精礦、尾礦進行化學多元素分析及多元素分析，分析結果見表6、7。

表6 閉路實驗鋁精礦、尾礦化學多元素分析Table 6 Chemical multi-element analysis of aluminum concentrate and tailings in closed-circuit test

表7 閉路實驗鋁精礦、尾礦物相分析結果Table 7 Phase analysis results of aluminum concentrate and tailings in closed-circuit test

由表6、7結果可知，通過正浮選脫硅，鋁精礦中一水硬鋁石含量增加，高嶺石含量降低，尾礦中一水硬鋁石含量降低，高嶺石含量增加，說明該礦石的有用鋁礦物與脈石硅礦物的分離效果較好。

3 結 論

（1）該低品位鋁土礦屬于高鋁、高硅、低鋁硅比型鋁土礦，其Al2O3含量為58.47%，SiO2含量為19.75%，A/S比為2.96，主要有用鋁礦物為一水硬鋁石，主要脈石硅礦物為高嶺石。

（2）通過磨礦細度及捕收劑用量實驗研究說明，在磨礦細度-0.074 mm 94%，礦石解離度較好，在捕收劑用量為1100 g/t時，綜合浮選效果較佳。

（3）礦樣中的主要含鋁礦物可選性較好，主要硅礦物為高嶺石，選礦尾礦的鋁硅比可降至較低水平。通過“一粗二精一掃”的閉路浮選實驗，浮選鋁精礦產率60.64%，Al2O3含量為66.25%，鋁硅比為6.11，Al2O3回收率為69.52%，尾礦鋁硅比為1.41。