西南某地高硫鋁土礦浮選脫硫試驗研究

田應忠，任 朋，郭 鑫

(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)

我國鋁土礦資源豐富,已探明的鋁土礦儲量達23億噸[1]。其中含硫高的一水硬鋁石型鋁土礦儲量達1.5億噸[2],占總儲量的11.0%左右[3]。隨著氧化鋁行業的迅速發展,國內鋁土礦資源越發緊缺,特別是高品位鋁土礦資源量逐漸枯竭,低品質鋁土礦資源開發逐步提上日程。高硫鋁土礦由于硫含量高,在氧化鋁生產過程中硫礦物會導致氧化鋁過程中結疤嚴重、堿耗增加、設備腐蝕嚴重、氧化鋁品質變差等問題[4],因此高硫鋁土礦不適宜直接拜耳法生產氧化鋁,通過脫硫技術處理,得到鋁精礦能滿足氧化鋁生產原材料的要求。

1 原礦性質分析

1.1 主要化學元素分析

對原礦進行主要化學元素分析,結果見表1。

表1 原礦石主要化學元素分析結果 %

由表1中數據可知,原礦中氧化鋁含量為63.11%,二氧化硅含量為10.97%,鋁硅比為5.75,硫含量為2.68%,屬于高鋁高硫鋁土礦。

1.2 礦物物相組成分析

考查原礦石的礦物組成及含量,進行物相組成分析,分析圖譜見圖1,分析結果見表2。

圖1 高硫鋁土礦原礦石XRD衍射圖譜

表2 原礦石礦物組成分析結果 %

由圖1和表2中數據可知,礦石中含鋁礦物為一水硬鋁石、伊利石,含鈦礦物為銳鈦礦、金紅石,含硫礦物為黃鐵礦和石膏。

2 浮選脫硫試驗研究

2.1 磨礦細度試驗研究

采用實驗室型球磨機對高硫鋁土礦進行磨礦,實現硫礦物的單體解離,同時盡量減少過磨現象的發生,進行磨礦細度試驗研究,考查不同磨礦細度對浮選脫硫指標的影響,試驗流程見圖2,試驗結果見表3。

圖2 磨礦細度對浮選脫硫指標影響試驗流程圖

由表3中數據可知,隨著磨礦細度的增加,尾礦產率逐漸升高,精礦產率逐漸降低;尾礦中硫含量逐漸降低,精礦中硫含量先降低后升高。主要原因是在磨礦細度為80.22%時,礦石中的黃鐵礦未能完全單體解離,導致精礦中硫含量偏高;增加磨礦細度,礦石中硫鐵礦單體解離程度增加,精礦中硫含量逐漸降低;繼續增加磨礦細度,礦石中硫礦物及鋁礦石發生過磨現象,浮選過程中出現夾雜現象,導致尾礦產率升高,精礦硫含量升高。根據試驗結果,選擇磨礦細度為86.68%,此時精礦產率為81.38%,硫含量為0.40%。

表3 磨礦細度對浮選脫硫指標影響試驗結果

2.2 活化劑種類試驗研究

高硫鋁土礦中黃鐵礦因堆放過程中會發生酸化現象,使得黃鐵礦表面覆蓋一層氫氧化鐵薄膜,浮選脫硫過程中會阻礙捕收劑與黃鐵礦進行接觸,使得精礦中硫含量偏高,因此浮選過程中需要添加活化劑,增強黃鐵礦與捕收劑的接觸面積,增加分選性能。考查不同活化劑對高硫鋁土礦浮選脫硫指標的影響,進行活化劑種類試驗研究,試驗流程見圖3,試驗結果見表4。

圖3 活化劑種類對浮選脫硫指標影響試驗流程圖

表4 活化劑種類對浮選脫硫指標影響試驗結果

由表4中數據可知,活化劑的添加能顯著降低精礦中硫含量,當活化劑用量為硫化鈉,用量為100g/t時,所得精礦產率為81.14%,硫含量為0.35%。

2.3 攪拌強度影響浮選脫硫指標試驗研究

該高硫鋁土礦礦漿分散性能較差,因此考查浮選機攪拌強度對浮選脫硫指標的影響,試驗流程見圖4,試驗結果見表5。

圖4 攪拌強度對浮選脫硫指標影響試驗流程圖

由表5中數據可知,隨著浮選機轉速的提升,尾礦產率逐漸升高,精礦產率逐漸降低;浮選機轉速較低時,尾礦中硫含量相對較高,礦漿分散性能不佳,導致精礦硫含量偏高,隨著轉速的增加,礦漿分散度逐漸提升,浮選脫硫效果增強,繼續增加轉速,使得礦漿浮選機中翻騰厲害,降低了浮選性能,因此選擇浮選機轉速為2450 rpm。

表5 攪拌強度對浮選脫硫指標影響試驗結果

2.4 浮選流程試驗研究

采用一次粗選一次精選兩次掃選流程進行浮選脫硫試驗研究,考查浮選脫硫效果,試驗流程見圖5,試驗結果見表6。

圖5 浮選流程對浮選脫硫指標影響試驗流程圖

表6 浮選流程對浮選脫硫指標影響試驗結果

由表6數據可知,通過一次粗選一次精選兩次掃選試驗流程,可以得到產率為75.32%,硫含量為0.22%的精礦產品;尾礦產率為6.11%,硫含量為35.42%,尾礦硫含量未能到達現在市場銷售硫含量≥38%的試驗指標,為了簡化流程,試驗擬采用一次粗選一次精選一次掃選流程進行閉路試驗研究。

2.5 閉路試驗研究

在磨礦細度為86.68%,攪拌速度為2450 rpm,礦漿pH為8.0,浮選脫硫活化劑為硫化鈉,用量100 g/t,捕收劑用量480 g/t,起泡劑用量90 g/t的條件下,采用一次粗選一次精選一次掃選試驗流程進行閉路浮選脫硫試驗研究,試驗流程圖見圖6,試驗結果見表7。

圖6 浮選脫硫閉路試驗流程圖

表7 浮選脫硫閉路試驗結果

由表7結果可知,原礦硫含量為2.69%的高硫鋁土礦通過一次粗選一次精選一次掃選試驗流程,可以得到產率為86.55%,硫含量為0.25%的精礦產品,尾礦產率為13.45%,硫含量為18.36%。

3 結 論

(1)西南某地高硫鋁土礦含鋁礦物為一水硬鋁石、伊利石,含鈦礦物為銳鈦礦、金紅石,含硫礦物為黃鐵礦和石膏,其中氧化鋁含量為63.11%,二氧化硅含量為10.97%,鋁硅比為5.75,硫含量為2.68%。

(2)對硫含量為2.69%的高硫鋁土礦,采用一次粗選一次精選一次掃選試驗流程,可以得到產率為86.55%,硫含量為0.25%的精礦產品,尾礦產率為13.45%,硫含量為18.36%。

(3)高硫鋁土礦通過浮選脫硫,有效降低了礦石中的雜質黃鐵礦,將礦石中硫含量降低至適合于拜耳法生產氧化鋁,提高了氧化鋁生產經濟效益,同時為該類型高硫鋁土礦的經濟高效利用提供了較好的技術支撐。