牙買加鋁土礦礦漿制備工藝的研究

范 超，張 騎，周興勇，柏忠鑫

（云南文山鋁業(yè)有限公司，云南 文山 663000）

2017年底，全球探明鋁土礦儲量為300億噸，鋁土礦主要分布在幾內(nèi)亞、澳大利亞、巴西、牙買加、越南、印度尼西亞，其中幾內(nèi)亞、澳大利亞、巴西及牙買加四國已探明鋁土礦儲量約占全球鋁土礦總儲量的60.5%。從全球鋁土礦儲量角度來看，我國不屬于鋁土礦資源豐富的國家，鋁土礦儲量為10億噸，全球第七位，僅占世界儲量的3.33%[1]。2017年中國鋁土礦產(chǎn)量達到6800萬噸，占全球總產(chǎn)量的22.7%，僅落后于澳大利亞，排名世界第二位，鋁土礦靜態(tài)可采年限僅為14年，遠遠落后于全球的102年。

根據(jù)中國國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)：中國氧化鋁產(chǎn)量從2004年的702.4萬噸增長至2017年的6901.7萬噸，鋁土礦使用量不斷增加，對外依存度達到44.47%。未來我國可能會面臨國內(nèi)資源短缺的困境，形成的鋁土礦供給缺口將更多地依靠進口滿足，鋁土礦進口量和對外依存度很可能大幅上升。本文針對牙買加鋁土礦的礦漿制備進行應用研究，以期獲得高效經(jīng)濟的使用該種類的礦石。

1 牙買加鋁土礦的性質(zhì)

牙買加地處加勒比海，鋁土礦資源豐富，已探明的儲量達25億噸，鋁土礦礦床類型為紅土型，氧化鋁含量40%～50%，以三水鋁石為主，含有少量的一水軟鋁石，接近地表采用露天開采，含有少量的雜物。礦石以高鐵、中鋁、低硅、高硅鋁比為特征，礦石品質(zhì)較好，開發(fā)利用成本低[2]。其化學成分如表1所示。

表1 牙買加鋁土礦化學成分表

牙買加鋁土礦的運行相對復雜，礦石開采出來后汽車運輸至內(nèi)河碼頭，通過運礦船運至公海進行倒運，再用遠洋輪船運送至世界各地，中國港口的價格為66.4美元/噸[3]，價格比到港的進口鋁土礦及國產(chǎn)鋁土礦都高，使用牙買加鋁土礦必須找到一種最經(jīng)濟的辦法，降低生產(chǎn)成本。表2為2017年12月中國進口鋁土礦到港價格表：

表2 2017年12月進口鋁土礦港口價格表

2 礦漿制備工藝的應用改進

紅土型鋁土礦顆粒細、流動性好（圖1），在物料輸送過程中遇風就會產(chǎn)生飛揚，在各下料口揚塵更加嚴重，該鋁土礦粒度細基本不需要進行研磨。使用一水硬鋁石磨礦流程進行礦漿制備時，存在磨機空砸現(xiàn)象，去除研磨體后，因鋁土礦中含有一定量的膠泥，會在磨機筒體上粘結(jié)，使磨機發(fā)生偏心運轉(zhuǎn)，造成設(shè)備損壞。經(jīng)過多次實踐后，一水硬鋁石磨礦流程不能滿足牙買加鋁土礦礦漿制備工藝，需要對礦漿制備工藝進行重新設(shè)計，降低鋁土礦的飛揚，提高設(shè)備的利用效率。

圖1 牙買加鋁土礦

2.1 礦漿制備工藝的研究

取樣對進廠的牙買加鋁土礦粒度進行分析，發(fā)現(xiàn)粒度≥20mm的含量0.24%，≥10mm的含量2.884%，≥1mm的含量12.14%，≤1mm的含量84.77%，詳細分析數(shù)據(jù)見表3。

表3 牙買加鋁土礦粒度分布表

現(xiàn)場牙買加鋁土礦不經(jīng)過磨機磨制，簡單的與循環(huán)母液混合攪拌，對礦漿粒度進行分析，與磨機磨制的國產(chǎn)礦漿進行細度對比，詳細數(shù)據(jù)見表4所示：

表4 牙買加鋁土礦拌漿細度對比表

攪拌礦漿的粒度進行分析對比，500mm以下的粒度完全滿足生產(chǎn)需要，大于500mm的可能影響管道化溶出的運行，分析論證采用混合攪拌代替磨機磨礦，加上除渣工藝。混合攪拌選用雙軸攪拌輸送機（圖2）對鋁土礦與循環(huán)母進行混合攪拌，然后自流進入攪拌混合槽進行再次混合，保證充分混合均勻。

圖2 雙軸攪拌輸送機

2.2 礦漿中大顆粒篩出研究

牙買加鋁土礦進行攪拌混合后，取粒度大于10mm的礦漿顆粒進行化學成分分析，數(shù)據(jù)如表5所示：

表5 牙買加鋁土礦礦漿大于15mm顆粒化學成分表

分析發(fā)現(xiàn)大于10mm的礦石顆粒中CaO含量19.42%，表明大于10mm的顆粒中多數(shù)是石灰石應當篩出。采用回轉(zhuǎn)篩進行分離礦漿中的大顆粒及雜物，運行過程中因篩分通過困難，研究發(fā)現(xiàn)在不斷的攪拌過程中，小顆粒會相互抱緊成團，同時鋁土礦中含有一定的膠泥容易在篩網(wǎng)上粘接，影響礦漿在常壓下的篩分作業(yè)。

鋁土礦采用16mm＊16mm的篩子進行干篩，取篩上物料進行化學成分分析，數(shù)據(jù)如表6所示。通過化驗指標分析，篩上物料基本無使用價值。

表6 牙買加鋁土礦篩上物料化學成分表1

選擇了一臺1.5m×4.8m的直線振動篩進行篩分，篩下物料進入雙軸攪拌輸送機，與循環(huán)母液進行攪拌混合，通過渣漿泵輸送至常壓脫硅槽。經(jīng)過常壓脫硅后，礦漿用高壓隔膜泵送入管道化進行溶出，運行過程中因礦漿中大顆粒導致高壓隔膜泵頻繁跳停。為了減少礦漿中大顆粒，把直線振動篩的篩網(wǎng)孔徑減小至8mm×8mm，同時在進入常壓脫硅槽前加隔渣器（篩孔型號：6mm×6mm），杜絕因礦漿顆粒粗對管道化溶出的影響。把直線振動篩篩孔改小后，篩上物料明細增多，取樣分析化學指標如表7所示。考慮到牙買加鋁土礦價格高，盡量回收氧化鋁，對篩上的物料按比例配入使用。

表7 牙買加鋁土礦篩上物料化學成分表2

經(jīng)過不斷探索牙買加鋁土礦使用方案，提高其經(jīng)濟技術(shù)指標，完善拌漿工藝流程，最后形成如圖3的工藝流程圖。該系統(tǒng)采用簡短的流程，無大型設(shè)備，實現(xiàn)了礦漿的制備工作，降低了生產(chǎn)成本。

圖3 拌漿工藝流程圖

3 實施效果

通過對篩分工藝進行改進完善，不斷摸索工藝控制條件，累計使用牙買加鋁土礦15萬噸，經(jīng)濟技術(shù)指標穩(wěn)定。磨礦的能耗成本從12.04元/噸降至3.29元/噸，同時緩解磨機礦漿制備的壓力及減少現(xiàn)場的揚塵污染。

4 結(jié)語

探索出一種氧化鋁生產(chǎn)的礦漿制備新工藝，在實踐生產(chǎn)過程中降低生產(chǎn)成本，緩解礦石輸送及磨礦的生產(chǎn)壓力。但是，存在對鋁土礦含水要求高，礦漿固含提高困難等問題，需要進一步摸索工藝控制。