基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術工藝研究

張鐵志，弭飛飛

(1.東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166；2.沈陽科維潤工程技術有限公司，遼寧 沈陽 110166）

鋁土礦磨礦分級技術工藝是鋁土礦選礦過程中一項重要的技術，利用雙倉溢流型球磨機將鋁土礦原礦中的雜質脫除，其中主要雜質為硫元素，然后將鋁土礦原礦進行分流，最終根據根據水利旋轉磨礦分流過程，將鋁土礦磨礦分級技術工藝作為鋁礦資源生產一項核心技術工藝，并且由于鋁土礦磨礦分級涉及到的工序比較繁多，導致該項工藝具有一定的難度，尤其是對鋁土礦原礦礦漿制備階段，不僅要保證鋁土礦原礦質量，還要具有較高的脫硫率[1]。前蘇聯采用基于一氫氧化鈉的溶出磨礦工藝，將鋁土礦中的硫元素在磨礦分級過程中脫除，但是該項工藝僅能實現60%的鋁框處理率。二十世紀九十年代美國學者通過鋁土礦磨礦分級試驗，了解鋁土礦磨礦分級技術工藝要注意鋁土礦原礦磨礦時間，合理的鋁土礦磨礦設備有利于鋁土礦原礦分級。雖然國內外對于鋁土礦磨礦分級技術工藝的研究比較重視，但是僅對目前國內鋁土礦磨礦分級技術工藝實踐效果來看，鋁土礦原礦程度仍然比較低，并且傳統工藝生產成本比較高，已經無法滿足鋁土礦磨礦分級需求，為此提出基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術工藝研究。

1 基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術工藝

1.1 鋁土礦原礦磨礦工藝

鋁土礦原礦磨礦工藝是基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術工藝首要工序，其目的是通過將鋁土礦中水分脫離，方便后續鋁土礦磨礦。

氧化鋁原料主要為三水鋁石礦，其磨礦分級工藝技術,包括磨礦和分級兩個工序，利用雙倉溢流型球磨機，將鋁土礦原礦進行攪拌和融合，然后等到5.5min 后使鋁土礦原礦充分氧化，最后將氧化后的鋁土礦原礦放入箱式電阻爐中進行打磨。

在磨礦過程中鋁土礦原礦對鋁土礦磨礦分級質量具有重要影響作用，氧化鋁原料鋁土礦的磨礦分級工藝技術，氧化鋁原料鋁土礦的磨礦分級工藝技術，包括磨礦和分級兩個工序，本發明的鋁土礦磨礦設備釆用雙倉溢流型球磨機，分級設備釆用水力旋流器組，雙倉溢流型球磨機配合水力旋流器組，組成閉路磨礦分級流程。雙倉溢流型磨機內有隔倉板，將磨機分成粗磨和細磨2 個倉，隔倉板的位置可前后調整；磨機的長徑比L/D 為2.2～4；第一倉磨機襯板釆用階梯襯板，第二倉釆用波紋襯板；水力旋流器通常2～8 臺組成一組，每臺磨機配備水力旋流器1～2 組。本工藝技術簡化了磨礦分級工藝流程，使操作管理方便，降低單位磨礦產品的能耗，得到的原礦漿產品細度均勻，適用于氧化鋁生產廠家。

磨礦過程中不僅會對鋁土礦磨礦分級具有重要影響作用，磨礦時間也需要嚴格把控，所以為了研究出符合鋁土礦磨礦分級的磨礦時間參數，進行磨礦時間與浸出率和回收率測試。其他參數與上文磨礦速度測試參數相同，將氧化后的樣品溶液分別經過1.5 小時、2.5 小時、3.5 小時、4.5 小時磨礦[3]。測試結果表明，鋁土礦原礦中鋁的浸出率和回收率會隨著磨礦時間的增加而增加，當磨礦時間大于2.5 小時后，鋁的浸出率和回收率呈下降趨勢，也就是說磨礦時間對于鋁的浸出率和回收率影響較小，磨礦溫度才是關鍵因素，所以確定鋁土礦磨礦分級技術工藝中原礦磨礦時間為2.5 小時，磨礦溫度為700℃。

1.2 鋁土礦原礦磨礦

將磨礦后的鋁土礦原礦進行磨礦，鋁土礦原礦采用1500×1500 格子型球磨機械設備。磨礦過程中容易出現“漲肚”現象，球磨機的填充率不易過高，否則會降低鋁土礦原礦磨礦效果，同時也不易過低，球磨機的填充率過低過降低磨礦效率，因此在磨礦過程中要注意磨礦參數以及鋼球配比。

在磨礦之前需要設定好1500×1500 格子型球磨機械設備的技術參數，根據鋁土礦磨礦分級需求，將其技術參數設置如下表所示。

表1 球磨機械設備技術參數表

將1500×1500 格子型球磨機按照表1 設定參數，開啟電源，將磨礦后的鋁土礦原料放入設備中，并將鋼球銅鋁土礦原料也一并放入其中，鋼球的作用是幫助鋁土礦原料更好的打磨和粉碎，其配比對鋁土礦磨礦質量有重要的影響[4]。此次鋁土礦磨礦采用二段式磨礦，每段磨礦鋼球采用不同的配比，根據磨礦經驗，將鋁土礦原礦一段磨礦鋼球配比為：Φ120:Φ90:Φ70:Φ50=6:25:8:32:19；鋁土礦原礦一段磨礦鋼球配比為：Φ120:Φ90:Φ70:Φ50=13：43:12：30，一段磨礦球磨機的填充率為35.75%，二段磨礦球磨機的填充率為36.45%，填充率均符合要求，在磨礦過程中不會發生“漲肚”現象。

1.3 溢流型球磨機配合水力旋流器組

原礦漿制備是氧化鋁廠原料車間的重要生產工序，其作用是將鋁土礦及石灰磨細至合格的細度，并加入循環母液制備出合格的原礦漿，供后序的溶出車間使用。原礦漿的合格率指標直接影響到溶出工序的技術指標以及全廠技術經濟指標。

傳統工藝是以一氧化氫納作為鋁土礦焙砂脫硫試劑，利用一氧化氫納與鋁土礦焙砂中硫發生化學反應，將硫元素從鋁土礦焙砂中脫離出來[5]。此次為了提高氧化鋁分級效果，將氧化鋁磨礦進行雙倉溢流型球磨機磨礦技術，一段球磨配螺旋分級機工藝:這是國內外氧化鋁廠使用最廣泛的工藝，此方案自20 世紀50 年代開始在國內使用，目前國內部分新建氧化鋁廠仍在釆用此工藝，如山東鋁第二氧化鋁廠擴建，新建的在平氧化鋁廠等。其技術特點是：采用一段球磨機配螺旋分級機組成閉路磨礦流程，鋁土礦(有的礦需配入一定量石灰)與循環母液一同加入一段球磨機中，磨礦得到的產品進螺旋分級機分級,分級的粗砂作為返砂返回磨機繼續磨礦，分級溢流為本工序的產品(稱原礦漿)送往后序工段。

二段磨配水力旋流器工藝：此工藝方案比一段磨工藝進了一步，于20 世紀90 年代初開始在廣西平果氧化鋁廠首次使用，現已在國內氧化鋁廠推廣應用，如山西鋁廠后800kt/a 的擴建、山西陽泉、河南新安等氧化鋁F,均采用了兩段磨配水力旋流器工藝。此工藝的特點是：磨礦工段分成兩段，第一段用棒磨機進行粗磨，將鋁主礦從13mm～25mm 磨至0.8mm～1mm,用第二段球磨機進行細磨，將鋁土礦磨細至-63pm 占70%～78%,粗磨和細磨得到的中間礦漿一同進水力旋流器中進行分級，分級底流返回第二段球磨機內循環磨礦，分級溢流作為本工段的原礦漿產品。本磨礦工藝技術在選礦學上也稱為“一段開路、二段閉路的兩段磨礦分級流程”。

2 實驗論證分析

實驗選取某礦山鋁土礦床為實驗環境，對該礦床的鋁土礦進行磨礦分級實驗。鋁土礦磨礦設備采用雙倉溢流型球磨機取代現有的一段磨或兩段磨，分級設備采用水力旋流器組取代傳統的雙螺旋分級機；雙倉溢流型球磨機配水力旋流器組，組成閉路磨礦分級流程，對兩種工藝進行對比分析，實驗結果如下表所示。

表2 兩種工藝鋁土礦磨礦效率對比（%）

從上表可以看出，上述雙倉型磨機內含有隔倉板，利用磨機內隔倉板將磨機分成2 個倉，第一倉為粗磨，使用直徑較大的磨礦介質；第二倉為細磨，使用小鋼球作為磨礦介質；第一倉粗磨通常將鋁土礦從13mm～25mm 磨至0.5mm～1mm,第二倉細磨將鋁土礦從0.5-Imni 磨細至-63 卩m 占65%～78%,為便于生產中控制或調整兩個磨礦倉的磨礦粒度，磨機內隔倉板的安裝位置設計時應考慮可前后調整，調整距離在1000mm 范圍內。

3 結束語

本文提出一套基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術工藝理論，該技術工藝將鋁土礦原礦磨礦溫度和時間、磨礦參數和鋼球配比以及脫落分級作為重點，對傳統技術工藝進行了改良與創新，由于在一臺磨機內要同時完成鋁土礦粗磨和細磨兩個任務，當磨機轉速一定的情況下，鋁土礦的磨礦粒度與其在磨機內的停留時間成正比，故選擇雙倉溢流型磨機時應考慮磨機的長度要足夠，可大幅度減少鋁土礦的過磨現象，從而節約磨礦能耗，降低單位磨礦產品的電耗。因此今后還需要對基于氧化鋁原料的鋁土礦磨礦分級技術工藝進行深一步研究。