用新型捕收剂G7 浮选一水硬铝石型铝土矿

王祖旭 李 楠

(1. 云南省选冶新技术重点实验室，云南 昆明650031;2. 昆明冶金研究院，云南 昆明650031;3. 昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南 昆明650093)

我国铝土矿以一水硬铝石型铝土矿为主，且70%以上的铝土矿铝硅比低于7，达不到拜耳法生产氧化铝对铝硅比的要求。烧结法和联合法虽是适应我国铝土矿资源特性的氧化铝生产工艺，但因其能耗及生产成本均显著高于拜耳法而难以为企业所接受。铝土矿浮选工艺自1999 年在河南小关矿取得突破性进展以来，选矿—拜耳法逐渐取代传统的氧化铝生产工艺，成为我国氧化铝生产的主流工艺［1-3］。

新工艺中选矿的实质是脱杂提铝，以满足拜耳法对原料铝硅比的要求。目前，国内铝土矿选矿常用浮选工艺，浮选工艺又分正浮选工艺和反浮选工艺。铝土矿的正浮选于“九五”期间取得重大突破，实现工业化应用;反浮选是“十五”期间国家重点攻关课题，目前在理论研究及实验室试验方面已取得突破性进展，但走向工业应用尚需时日［4-7］。

当前，铝土矿正浮选提铝降硅指标虽然不错，但其浮选泡沫运输与脱水困难、捕收剂不耐低温等问题也很突出，而且浮选指标还有一定的提升的空间。相关研究表明，铝土矿中SiO2含量每增加1 个百分点，每吨铝土矿的拜耳法碱耗将增加6.6 kg、氧化铝损失增加8.5 kg，每吨铝土矿的烧结法石灰消耗将增加35 kg［8-11］。因此，采用新型、高效、稳定的捕收剂来改善浮选过程及其指标，将是铝土矿浮选技术发展的重要方向。

在此背景下，昆明冶金研究院研发了铝土矿正浮选的新型、高效捕收剂G7，该药剂不仅对一水铝石的捕收性能强、选择性好，而且耐低温、浮选泡沫易于脱水。试验将以G7 为捕收剂对云南某一水硬铝石型铝土矿进行提铝降硅研究。

1 试 样

试样中的铝主要以一水硬铝石的形式存在，硅主要以石英及白云母形式存在，钛主要以锐钛矿和金红石的形式存在。试样主要化学成分分析结果见表1。

表1 试样主要化学成分分析结果Table 1 Main chemical components of the sample%

由表1 可见: 试样Al2O3和SiO2含量分别为67.51%和12.64%，铝硅比为5.34; 其中TiO2、Fe、CaO 含量均不高，分别为1.84%、2.38%、3.04%。因此，试样中需要脱除的杂质主要是SiO2。

2 试验结果及讨论

2.1 条件试验

浮选试验在XFD 型浮选机中进行，浮选槽容积为1.5 L。条件试验的矿浆温度为3 ℃，试验流程见图1。

图1 条件试验流程Fig.1 Flow chart of the conditioning experiments

2.1.1 捕收剂试验

2.1.1.1 捕收剂选择试验

捕收剂种类试验的磨矿细度为－0.074 mm 占90%，脉石矿物抑制剂水玻璃用量为400 g/t，矿浆pH 调整剂NaOH 用量为1 000 g/t，捕收剂用量均为1 000 g/t，试验结果见图2。

由图2 可见:以G7 为捕收剂的粗精矿指标较理想，因此，选择G7 为该铝土矿石浮选的捕收剂。

图2 捕收剂种类试验结果Fig.2 Experimental results for various collectors

2.1.1.2 G7 用量试验

研究表明，捕收剂用量增大有利于目的矿物上浮，同时也会增大矿浆的黏性，导致非目的矿物因机械夹杂而上浮，从而影响精矿品质［12］。因此，确定捕收剂G7 的合适用量十分必要。G7 用量试验的磨矿细度为－0.074 mm 占90%，水玻璃用量为400 g/t，NaOH 为1 000 g/t，试验结果见图3。

图3 G7 用量试验结果Fig.3 Experimental results on dosage of G7

由图3 可见:随着G7 用量的增大，粗精矿Al2O3回收率明显上升，铝硅比显著下降。综合考虑，确定G7 粗选用量为1 000 g/t。

2.1.2 磨矿细度试验

磨矿细度试验的G7 用量为1 000 g/t，水玻璃为400 g/t，NaOH 为1 000 g/t，试验结果见图4。

图4 磨矿细度试验结果Fig.4 Experimental results at different grinding fineness

由图4 可见:磨矿细度从－0.074 mm 占60%提高至90%，粗精矿Al2O3回收率和铝硅比均显著上升;继续提高磨矿细度，精矿Al2O3回收率上升缓慢，铝硅比显著下降。综合考虑，确定磨矿细度为－0.074 mm 占90%。

2.1.3 水玻璃用量试验

王成行等研究认为，增加水玻璃用量会提高矿物的表面电位，降低捕收剂在一水硬铝石表面的吸附量，从而造成精矿Al2O3回收率下降［13］。因此，确定合适的水玻璃用量十分必要。水玻璃用量试验的磨矿细度为－0.074 mm 占90%，G7 用量为1 000 g/t，NaOH 为1 000 g/t，试验结果见图5。

图5 水玻璃用量试验结果Fig.5 Experimental results on dosage of sodium silicate

由图5 可见: 随着水玻璃用量的增大，粗精矿铝硅比明显上升，Al2O3回收率呈先慢后快的下降趋势。综合考虑，确定水玻璃粗选用量为400 g/t。

2.1.4 NaOH 用量试验

NaOH 用量试验的磨矿细度为－0.074 mm 占90%，水玻璃用量为400 g/t，G7 为1 000 g/t，试验结果见图6。

图6 NaOH 用量试验结果Fig.6 Experimental results on dosage of NaOH

由图6 可见: 随着NaOH 用量的增大，粗精矿Al2O3回收率上升，铝硅比下降。综合考虑，确定NaOH 粗选用量为1 000 g/t。

2.2 闭路试验

基于条件试验和开路试验，在3 ℃和20 ℃矿浆温度下分别进行了闭路试验，试验流程见图7，试验结果分别见表2。

图7 闭路试验流程Fig.7 Flow chart of closed-circuit floatation experiments

表2 闭路试验结果Table 2 Results of the closed-circuit floatation experiments

由表2 可见:采用图7 所示的闭路流程处理该矿石，在3 ℃下可获得Al2O3品位和回收率分别为75.51%和89.13%、铝硅比为15.63 的优质精矿，在20 ℃下可获得Al2O3品位和回收率分别为76.25%和90.28%、铝硅比为16.68 的优质精矿。虽然3 ℃时的指标略差，但G7 仍是一水硬铝石型铝土矿石浮选的新型、高效、耐低温捕收剂。

浮选过程观察可发现，G7 浮选精矿容易消泡，沉底快，这有利于精矿的运输和脱水。

3 结 论

(1) 云南某铝土矿中的铝主要以一水硬铝石的形式存在，Al2O3和SiO2含量分别为67.51% 和12.64%，铝硅比为5.34; 杂质TiO2、Fe、CaO 含量分别为1.84%、2.38%、3.04%，相对SiO2来说含量不高。因此，SiO2是试样中要脱除的主要杂质。

(2) 试样在磨矿细度为－0.074 mm 占90%的情况下，采用2 粗2 精1 扫、中矿顺序返回流程处理，在3 ℃下可获得Al2O3品位和回收率分别为75.51%和89.13%、铝硅比为15.63 的优质精矿，在20 ℃下可获得 Al2O3品位和回收率分别为76.25% 和90.28%、铝硅比为16.68 的优质精矿。

(3) G7 是该一水硬铝石型铝土矿浮选的新型高效、耐低温捕收剂，且其浮选精矿容易消泡，沉底快，这有利于浮选精矿的运输和脱水。

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