铝土矿选矿工艺与指标优化分析

2011-02-02左林举中国铝业中州分公司河南焦作454174

中国矿山工程 2011年4期

左林举（中国铝业中州分公司，河南焦作 454174）

1 前言

由于我国的铝土矿绝大部分属于高铝、高硅的一水硬铝石型，80%以上的铝土矿铝硅比(A/S)在5～8,因此不能使用国外普遍采用的常规拜耳法生产氧化铝。鉴于此研发出用铝土矿浮选精矿拜尔法生产氧化铝，由于铝土矿选矿拜耳法流程较烧结法简单，工艺能耗低，是近年来氧化铝生产行业首选。随着矿石资源的不断开采利用，矿石品位逐渐下降，改善选矿工艺及指标就显得尤为重要。

铝土矿选矿主要是通过改变矿石表面性质，使其处于碱性介质中，具有可浮性，然后通过添加药剂将目的矿物与脉石分离的过程。目前选矿采用的是一段闭路磨矿，两台分级机分级加搅拌槽式浮选机微泡聚团浮选的流程。选矿可分为磨矿、分级、分选及精矿浓缩过滤四个过程。

2 磨矿和分级

磨矿采用ϕ3.6m×5m的格子型球磨机对10～15mm的铝土矿进行选择性磨制,要求所得物料+60目＜2%，-0.074mm＞90%，磨机研磨介质应根据磨矿粒度分布要求及磨机产能进行选择。

分级机采用高堰式分级机和沉没式分级机对矿物进行初步分离。高堰式分级机主要对粗颗粒进行分级，得到的粗颗粒返回磨机再磨，溢流进入沉没式分级机，沉没式分级机对细颗粒进行分级，分级得到产物称粗精矿，溢流送入浮选机进行分选。生产中主要是通过控制高堰式分级机的电流来调整磨机下料量的多少，而高堰式分级机的电流大小主要受磨机下料量和介质中pH值的高低影响。pH值高磨矿介质粘性大，物料流动性差，分级机负荷增加，同样，磨机下料量大，分级机负荷高，当负荷过高时分级机自动跳停，影响整个浮选的进行。

3 铝土矿浮选

分选采用粗选6台，粗扫2台，精选Ⅰ3台，精选Ⅱ3台，精扫2台的组合形式，粗扫和精扫统称为扫选。浮选精矿和沉没式分级机得到的粗精矿统称为总精矿。铝土矿选矿工艺流程见图1。

3.1 影响浮选的因素

（1）矿物的物质组成和化学成分，主要是铝土矿中A2O3%、A/S、Fe及有机物的含量，矿物中杂质的嵌布特性。

（2）矿浆的制备。主要包括矿浆浓度、温度，粒度组成和颗粒形状，矿浆的pH值，矿浆中的离子浓度及各种剩余药剂的浓度。

（3）浮选药剂制度。药剂种类、加药地点、耗量，药剂与矿浆的接触时间。

图1 铝土矿选矿工艺流程图

（4）浮选机工作条件。矿浆处理量、充气量及充气均匀程度，气泡大小，搅拌强度和浮选时间。

（5）浮选工艺流程。

3.2 铝土矿性质对浮选的影响

因铝土矿形成过程不同，各地矿石成分也不同，因此，磨矿的难易程度也有所不同，见表1及图2。

表1 不同矿区铝土矿原矿的化学成分

图2 不同矿区铝土矿磨矿曲线

3.3 粒度特性对浮选的影响

粒度的确定：一是根据矿物和脉石嵌布特性所需的单体解离度，二是根据矿物的密度确定的气泡负载能力。

实践证明，各种粒度的浮选有较大差别：粗粒级浮选速度慢，但选择性较好，过粗时浮不出，易损失在尾矿中，氧化铝回收率低，称之为粗跑；细粒级浮选速度快,选择性差,过细时则失去选择性，得到产物品位低，不仅影响后序作业，而且与选矿目标违背。浮选过称中要及时测定入料和精矿粒度变化并及时调整，以提高氧化铝的回收率。

3.4 矿浆浓度对浮选的影响

矿浆浓度是浮选过程中控制的重要工艺因素，影响下列各项技术、经济指标。铝土矿浮选一般控制入选浓度为30%～35%。

（1）回收率。当矿浆很稀时回收率较低，浓度逐渐提高，回收率也逐渐提高，并达到最大值，超过最佳的矿浆浓度后回收率又降低。

（2）精矿质量。矿浆稀时，精矿质量较高；矿浆浓时，质量下降。

（3）药剂用量。矿浆中须保持一定药剂浓度才能取得好的浮选结果。矿浆较浓时，药剂液相浓度增加，吨矿石的用药量可减少，反之则增大。

（4）浮选机的生产能力。随浓度加大，浮选机生产能力可提高。

（5）浮选时间。矿浆较浓时，浮选时间会延长，有利于提高回收率或增大浮选机的生产能力。

（6）水电消耗。矿浆越浓，处理吨矿石的水电消耗越小。

生产中粗选作业应采用较高浓度，以保证较高回收率和较少药剂量；精选作业则用较低浓度，以利于提高精矿质量；扫选作业浓度受粗选影响，一般不另行控制。

3.5 矿浆液相组成对浮选的影响

浮选用水主要包括新水、循环水（指精矿泡沫浓缩水）和尾矿回水，另外浮选温度也是比较重要的因素，一般控制在40～45℃左右，此温度下药剂溶解充分与预选目的矿物接触较好。尾矿回水由于带有部分剩余药剂和大量金属离子，高价键金属离子对药剂吸附作用较强，从而使矿石与药剂接触能力降低，浮选效果变差。图3和图4是尾矿回水对铝土矿选矿指标的影响。

图3 未处理尾矿水对精选的影响

图4 未处理尾矿水对Al2O3总回收率的影响

生产中为避免尾矿回水对选矿造成影响，把尾矿回水用于溶出赤泥洗涤，以保证回水的利用。

3.6 浮选药剂及影响

浮选能否进行并得到所需指标，很大程度取决于合理的药剂制度。药剂制度主要包括：药剂的配制、药剂种类和用量、药剂的添加顺序、加药点和加药方法、药剂作用时间、药剂最佳化控制和调节等。以某厂为例，主要浮选药剂为Na2CO3、KL、6P-1。浮选药剂加药量及浓度见表2。

表2 浮选药剂加药量及药剂浓度

加药时Na2CO3先加，一般在分级机加入，为了使矿石充分吸附药剂，可在磨矿时加入。而KL、6P-1在调浆槽和浮选机均有加入，加入的量视浮选效果而定。

3.7 浮选机工作状况及影响

搅拌槽式浮选机工作状况主要指矿浆处理量、充气量及充气均匀程度，气泡尺寸，搅拌强度，浮选时间，泡沫层高低和刮板刮泡量。充气量及充气均匀程度直接关系到浮选效果的好坏，铝土矿采用微泡聚团浮选，充气量小目的产物浮不上来，过大矿浆分散效果不好，目的产物品位低；若气泡不均匀，浮上来的矿石颗粒相差较大，大颗粒的矿石上升至一定高度，由于自身重力的原因，在降落过程中势必影响其他相对较小颗粒矿石的上浮。因此，生产中浮选充气量和气泡均匀程度是操作的重点。而刮板刮泡是将浮选出来的目的产物及时刮走，送到下一操作单元，刮泡采用连续刮泡。若浮选出来的目的物不及时刮走，目的产物在浮选机矿浆液面的连续堆积，将影响预选矿物的分散性和选择性，这样不仅矿石选不出来，而且所选精矿品位较低。

随着矿石品位不断降低，为满足后序工艺生产，浮选机处理矿量增加，浮选时间缩短，药剂用量大，成本增加，这就要求操作更应精益求精，对浮选的影响因素统一考虑。

4 精矿的浓缩过滤

浮选出来的精矿浓度为10%～15%左右，为减少流程进入水量，生产中必须对浮选精矿和粗精矿进行浓缩过滤。由于浮选采用碱性状态下进行，所得目的产物呈碱性，pH值在9.5～10.5，其电性较强，沉降困难，为降低其电性，选择加硫酸中和。中和后的精矿泡沫经沉降高效槽初步浓缩至浓度为60%～65%，送过滤机进行过滤，所得滤饼水分为10%～12%。