重慶某鋁土礦反浮選脫硫脫硅工藝技術研究①

周杰強， 嚴 崢， 梅光軍， 劉 彩

（1.礦物加工資源與環境湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430070； 2.平頂山市華興浮選工程技術服務有限公司，河南 平頂山 467000）

我國鋁工業飛速發展，鋁土礦需求量大大提高［1］，加快對低品位鋁土礦的綜合利用是當務之急。低品位高硫高硅鋁土礦浮選脫硫脫硅一般采用分步脫硫和脫硅技術［2-4］，先脫硫后脫硅雖能同時脫除兩種雜質，但工藝流程較長、生產成本較高［5］。 本文針對重慶某低品位高硫鋁土礦開展了反浮選同步脫硫脫硅工藝技術研究，取得了良好的技術指標，可為后續鋁土礦反浮選脫硫脫硅技術產業化提供技術支撐。

1 礦石性質

試驗礦樣來自重慶。 巖礦鑒定用的塊礦從原礦樣中挑選出來，其余礦樣經粗碎、中碎、細碎、混勻工藝處理得到。 對均化后的試驗原礦樣進行了化學成分分析，結果見表1。

表1 試驗礦樣化學組成分析結果（質量分數）／%

從表1 可知，該礦石原礦氧化鋁含量58.58%，二氧化硅含量13.03%，鋁硅比4.50，硫含量達到0.96%，屬于典型的低品位高硫高硅鋁土礦。

試樣礦物組成分析結果見表2。 由表2 可以看出，鋁土礦中硅酸鹽脈石礦物以綠泥石、高嶺石、伊利石為主，含硫礦物則以黃鐵礦形式存在。

表2 試樣礦物組成分析結果（質量分數）／%

2 試驗藥劑、設備及試驗方法

試驗藥劑：pH 調整劑為鹽酸及碳酸鈉（分析純）；活化劑為五水硫酸銅（分析純）；脫硅捕收劑為季銨鹽，脫硫捕收劑為純度90%的丁基黃藥；抑制劑為硅酸鈉（分析純）；起泡劑為純度90%的松醇油；試驗用水為常規自來水。

試驗儀器及設備：真空過濾機（武漢洛克粉磨設備制造有限公司）；電子天平（上海浦春計量有限公司）；DHG?9035A 鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）；XFGⅡ5?35G 變頻掛槽浮選機（武漢探礦機械廠）。

該礦石屬于典型的高硫高硅鋁土礦，針對此特征，擬采用同步脫硫脫硅的浮選流程。 通過前期探索試驗，確定的粗選試驗流程如圖1 所示。 每次稱取150 g礦樣，使用錐型球磨機磨至適宜細度后，轉移至槽容積0.5 L 的XFG 型掛槽式浮選機（轉速1 800 r／min）中進行浮選試驗，浮選溫度30 ℃。 添加各種藥劑后均攪拌2 min，在浮選過程中使用固定刮板轉速的機械刮泡。刮泡結束后，泡沫產品硫硅尾礦和槽內產品鋁精礦分別過濾、烘干、稱重和化驗。

圖1 浮選原則流程

3 試驗結果及討論

3.1 磨礦細度試驗

浮選礦漿pH 值8.0、活化劑五水硫酸銅用量125 g／t、抑制劑水玻璃用量800 g／t、脫硫捕收劑+脫硅捕收劑總用量320 g／t、起泡劑2＃油用量100 g／t 條件下，考察了磨礦細度對反浮選脫硫脫硅指標的影響，結果見圖2。

圖2 磨礦細度對鋁精礦指標的影響

圖2 結果表明，隨著磨礦細度增加，鋁精礦回收率迅速增加，當磨礦細度達到-0.075 mm 粒級占77.46%時，氧化鋁回收率增幅開始減小，氧化鋁品位達到最大值62.10%，硫品位最低，為0.11%；磨礦細度繼續提高，氧化鋁品位呈下降趨勢，硫品位逐漸增大。 故確定該礦石反浮選同步脫硫脫硅的適宜磨礦細度為-0.075 mm粒級占77.46%。

3.2 浮選pH 值試驗

磨礦細度-0.075 mm 粒級占77.46%，其他條件不變，探究了浮選pH 值對反浮選同步脫硫脫硅鋁精礦指標的影響，結果如圖3 所示。

圖3 浮選pH 值對鋁精礦指標的影響

圖3 結果表明，隨著浮選pH 值增加，氧化鋁品位呈降低趨勢，氧化鋁回收率則逐漸提高，硫品位呈先增加后降低而后緩慢降低的趨勢。 考慮到酸性條件下浮選設備易被腐蝕且氧化鋁回收率太低，確定浮選礦漿pH 值為8.0。

3.3 組合捕收劑比例試驗

大量浮選實踐證明，組合捕收劑具有比單一捕收劑更好的效果，捕收劑組合后可使溶液物理化學性質發生明顯變化［6］。 使用季銨鹽和丁基黃藥作組合捕收劑進行反浮選同步脫硫脫硅，捕收劑總用量325 g／t，浮選pH 值8.0，其他條件不變，考察了組合捕收劑質量比對浮選指標的影響，結果見圖4。

圖4 脫硫捕收劑與脫硅捕收劑質量比對鋁精礦指標的影響

圖4 結果表明，隨著丁基黃藥用量增加，氧化鋁回收率逐漸降低，鋁精礦氧化鋁品位先升高后降低，而硫品位則先降低后增高。 當脫硫捕收劑與脫硅捕收劑質量比為1.6 時，氧化鋁品位最高，為62.51%，鋁精礦中硫含量降到最低，為0.11%，確定脫硫捕收劑與脫硅捕收劑質量比為1.6。

3.4 組合捕收劑用量試驗

脫硫捕收劑與脫硅捕收劑質量比為1.6，按圖5 所示流程進行了組合捕收劑用量試驗，結果見表3。

圖5 捕收劑用量試驗流程

由表3 可知，隨著組合捕收劑用量增加，鋁精礦回收率和硫含量均下降，降幅越來越小，鋁硅比則持續增大。 綜合考慮反浮選鋁精礦指標，確定捕收劑藥劑總量325 g／t。

表3 組合捕收劑用量對反浮選鋁精礦指標的影響

3.5 全流程試驗

在條件試驗基礎上，進行了一粗兩掃全流程反浮選脫硫脫硅閉路試驗，試驗流程見圖6，結果見表4。表4 閉路試驗結果

圖6 閉路試驗流程

產品名稱產率／%品位／%Al2O3 SiO2 S A／S比Al2O3 回收率／%精礦 79.67 62.18 11.61 0.11 5.36 85.10尾礦 20.33 42.65 19.32 4.32 2.21 14.90原礦 100.00 58.21 13.18 0.96 4.42 100.00

由表4 可知，采用一粗兩掃閉路浮選流程處理該礦，可以得到鋁硅比5.36、氧化鋁含量62.18%、硫含量0.11%、氧化鋁回收率高達85.10%的鋁精礦。 精礦A／S比較原礦提高了0.94，脫硫率達到92.13%，硫含量遠低于后續生產氧化鋁含硫量標準0.5%［7］。 使用組合捕收劑浮選，相比于分步脫硫脫硅，簡化了流程，使生產成本得以降低。

4 結 論

1） 對氧化鋁含量58.21%、硫含量0.96%的低品位高硫高硅鋁土礦，在磨礦細度-0.075 mm 粒級占77.46%、浮選pH 值8.0、活化劑五水硫酸銅用量125 g／t、抑制劑水玻璃用量800 g／t、組合脫硫捕收劑用量325 g／t、起泡劑2＃油用量120 g／t 條件下，通過一粗兩掃閉路反浮選，可以得到氧化鋁品位62.18%、A／S 比5.36、硫含量0.10%、氧化鋁回收率85.10%的鋁精礦。

2） 試驗結果證明，使用組合捕收劑的反浮選技術路線可行，且流程更為簡單，可為該礦石的后續工業開發利用提供了技術支撐。