低品位鋁土礦石脫硅技術(shù)現(xiàn)狀及前景

摘 要：本文介紹了低品位鋁土礦石脫硅的方法及發(fā)展?fàn)顩r，并對未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：氧化鋁;鋁土礦;選礦;脫硅

我國鋁土礦多為一水硬鋁石型，其特點(diǎn)是：鋁高硅高，鋁硅比低，同時氧化鐵的含量較低。氧化鋁的生產(chǎn)過程，其實就是鋁、硅元素的分離，即脫硅。實踐證明，礦石中的SiO2的含量每增加1%，處理每噸礦石就需要多消耗6.7kg的堿液。為降低拜耳法生產(chǎn)過程中原料的消耗和鋁的損失，必須對鋁土礦進(jìn)行脫硅處理，提高鋁硅比（A/S），以滿足生產(chǎn)需求。

1 鋁土礦選礦脫硅的主要方法及發(fā)展?fàn)顩r

1.1 化學(xué)選礦法

在一定的環(huán)境溫度條件下，含硅礦物通過加入堿液等物質(zhì)，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，使SiO2最先析出進(jìn)入溶液，而留在溶液中的含鋁礦物通過固液分離得到鋁精礦。

1.1.1 焙燒--氫氧化鈉溶出脫硅法

該工藝是針對與鋁土礦物共生的含硅礦石（高嶺石）而采用的一種最佳的脫硅方法。通過高溫焙燒，使礦物分解為Al2O3和SiO2，然后經(jīng)過加入堿液，使SiO2最先得到溶解，最后通過固液分離得到高鋁硅比的精礦。

1.1.2 氫氧化鈉直接溶出脫硅法

根據(jù)在不同的溫度條件時，各種礦物的溶解性及水合鋁硅酸鈉與一水硬鋁石存在物理差異性質(zhì)，通過分選、溢流、回收、分選等方法而達(dá)到脫硅的目的。該方法可將礦石的鋁硅比由2.37提高到8.7-9.7之間，從而可獲得優(yōu)質(zhì)精礦。

1.2 生物脫硅法

鋁土礦生物脫硅是利用某些硅酸鹽細(xì)菌能夠溶解鋁硅酸鹽礦物的特性，使鋁土礦在特定微生物的作用下將礦物中的含鋁化合物與含硅礦物分離，從而達(dá)到脫硅的效果，其處理對象主要為礦山尾礦、廢石及低品位難處理鋁土礦等。但由于其脫硅速度慢、周期長、條件要求苛刻等客觀因素的制約，使得該方法還停留在實驗室研究階段，很難應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)實踐。

1.3 物理選礦法

在保證礦物性質(zhì)不發(fā)生改變前提下，通過物理方法盡可能多的除去含硅礦物等雜質(zhì)，降低礦石中SiO2的含量，達(dá)到脫硅的目的。通常采用：洗礦分級、選擇性絮凝、浮選脫硅法等。

1.3.1 洗礦、分級脫硅法

通過采用洗礦機(jī)、振動篩等設(shè)備，利用含硅礦物易粉碎泥化的特點(diǎn)，將礦物表面所包裹的泥土及有害雜質(zhì)通過攪拌、水洗等方法去除，達(dá)到脫硅的目的。

1.3.2 選擇性絮凝脫硅法

一水軟鋁石型礦石因含泥土等雜質(zhì)較多，且礦物顆粒較細(xì)，通過研磨后加入六偏磷酸鈉作為分散劑，將蘇打（苛性鈉）作為調(diào)整劑，以聚丙烯酰胺作為絮凝劑使鋁土礦物發(fā)生絮凝，然后將絮凝物與懸浮物分離，達(dá)到脫硅的目的。

1.3.3 浮選脫硅法

浮選脫硅法是當(dāng)前國內(nèi)外研究較多，而且也是最有效的脫硅方法之一，其根據(jù)上浮物的差異分為正浮選和反浮選。①正浮選脫硅法是指在浮選過程中通過加入捕收劑來提取有用的含鋁礦石，使其上浮，同時采用加入抑制劑的辦法來抑制鋁硅酸鹽等含硅雜質(zhì)上浮，使其變成廢物而下沉并進(jìn)入下一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從而達(dá)到含鋁目的礦物與含硅礦物分離的一種浮選方法。由于水合鋁石的可浮性比硅酸鹽礦物要高，方便生產(chǎn)，所以對正浮選脫硅的研究較多，且已取得重大突破;②反浮選脫硅法與正浮選相反，通過加入捕收劑來提取有害的含硅礦物使其上浮，同時采用加入抑制劑的辦法來抑制水合鋁石的上浮。

2 我國鋁土礦傳統(tǒng)選礦技術(shù)與問題

2.1 傳統(tǒng)的鋁土礦選礦技術(shù)

工藝過程 ：①磨礦解離。在實際生產(chǎn)過程中，由于磨礦粒度粗細(xì)不同，造成浮選精礦產(chǎn)能較低，尾礦不僅含水量高、脫水困難，而且堆存排放對周邊環(huán)境產(chǎn)生了一定的安全隱患，制約了鋁土礦選礦指標(biāo)的進(jìn)一步提高;②礦漿浮選。浮選通常采用的是40m3機(jī)械攪拌充氣式XBF浮選槽，包括：粗選--粗掃--精1--精2--精掃等五個過程，每組的精礦量是0.5Mt/a，需要17臺XBF40m3這樣的浮選槽，原A/S大于4.0、產(chǎn)出精礦A/S大于7.2、尾礦A/S 約為1.5。

2.2 存在的技術(shù)問題

2.2.1 礦石解離不完全

一水硬鋁石和脈石嵌布粒度太細(xì)，鋁土礦解離要磨細(xì)到小于200目，而最適合浮選的顆粒范圍是200到400目之間，雖然太細(xì)的顆?？梢酝耆怆x，但是極易造成選礦環(huán)境的破壞，而太粗顆粒難以實現(xiàn)解離，很難得到理想的選礦效果。

2.2.2 粗粒起浮困難

在浮選中，從物理性質(zhì)上來看，脈石和礦石的特性很接近，找到一種能區(qū)分兩者性質(zhì)的捕收劑是比較困難的。捕收劑的捕收能力受到礦物粒度大小及礦物吸附能力的影響，細(xì)顆粒礦物容易被捕收，而粗顆粒礦物則難較難，從而使得很多粗顆粒礦物從尾礦跑出，A/S比超標(biāo)，礦石產(chǎn)率下降，回收率低，俗稱尾礦跑粗。

2.2.3 絮凝劑與硫酸鹽難題

浮選就是礦粒分散的過程，和浮選對應(yīng)的是精礦、尾礦的濃縮脫水。首先，要破壞原有體系必須降低體系pH值，因此需要加入一定的硫酸和絮凝劑來調(diào)節(jié)溶液濃度。而絮凝劑是有機(jī)長鏈物質(zhì)，使得捕收劑失去捕收作用，快速破壞浮選環(huán)境。在生產(chǎn)中人們往往添加大量的絮凝劑，不去考慮負(fù)面影響。

3 鋁土礦選礦工藝研究和進(jìn)展

3.1 磨礦、分級技術(shù)

選礦最關(guān)鍵的技術(shù)就是磨礦--分級，一般采用最多的就是“一磨兩分級”法，首先分離出較大細(xì)度的微粒--磨礦分級，然后再溢流微粒進(jìn)行二次分級--二段分級。

3.2 礦石浮選系統(tǒng)

礦石浮選系統(tǒng)是由很多不同的浮選作業(yè)環(huán)節(jié)而構(gòu)成的，針對不同的礦物類型和所需要的浮選指標(biāo)要求，各種浮選流程略有不同，為了得到質(zhì)量好的精礦，可以采用一次精選與二次精選的結(jié)合。

3.2.1 浮選過程

首先是粗選;為了得到好的選礦效果，需要進(jìn)行再次浮選，這個過程就叫做精選;把粗選剩下的尾礦繼續(xù)浮選，這樣不僅可以提高原礦的利用效率，還能使得選礦效果達(dá)到最佳，這個過程稱為掃選。選擇精礦產(chǎn)品的操作主要流程為：原礦漿--粗選--精選--掃精槽--精掃作業(yè)--高效沉降槽--精礦產(chǎn)品。

3.2.2 影響浮選的因素

①礦物的構(gòu)成。礦物中特別是脈石礦物中含有一些物質(zhì)，如Al2O3、有機(jī)礦物等，其鑲嵌分布狀況影響了礦物的性質(zhì);②化學(xué)溶液濃度。pH值對浮選性能影響較大，礦石和浮選工藝是相對應(yīng)的，只有在適宜的礦漿pH值條件下，通過各類藥劑的添加、加藥工序的不同、藥量的消耗、藥劑與礦漿恰當(dāng)?shù)慕佑|時間等多種因素的充分滿足下，才能得到比較理想的浮選效果;③礦石粒度特性。不同粒度的礦石浮選效果各有不同：粗顆粒礦物浮選容易出現(xiàn)粗跑的現(xiàn)象，粗顆粒浮選的優(yōu)點(diǎn)是選擇性能比較好，缺點(diǎn)是選擇速度有差距，不易浮出，造成氧化鋁回收率十分低;細(xì)顆粒礦物浮選和粗選相反。因此，現(xiàn)在通過經(jīng)常測定入料和精礦粒度變化來進(jìn)行調(diào)整，提高氧化鋁的回收率。

4 未來前景及展望

我國鋁土礦資源儲量雖然豐富，但高品位的礦石卻是十分有限的，大多數(shù)屬于低鋁高硅的中低品位礦石。通過采用鋁土礦脫硅工藝，預(yù)先除去礦石中的部分雜質(zhì)，使其可以做為生產(chǎn)氧化鋁的原料：第一，減少煉鋁過程中的能耗、堿耗，降低成本;第二，其尾礦可以做為耐火、建筑等材料，進(jìn)行二次利用，變廢為寶;第三，解決了國內(nèi)很多氧化鋁廠原料供應(yīng)不足的問題;第四，推動了對低品位礦石的綜合利用。

分析現(xiàn)有成果，不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)還有很大的提升空間：可以在正浮選工藝的基礎(chǔ)上，加大投入，鼓勵開展創(chuàng)新性研究，以形成一整套行之有效的技術(shù)，為我國氧化鋁產(chǎn)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展提供技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]任愛軍，方啟學(xué)，傅開彬.一水硬鋁石型鋁土礦選擇性分級研究[J].有色金屬（選礦部分），2004，02：7-10.

作者簡介：

高振國（1981- ），吉林通化人，機(jī)械助理工程師，2016年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程專業(yè)（工程碩士）。