低品位高硫铝土矿反浮选同步脱硫硅试验

周杰强 梅光军 于明明 程 潜

（1.武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070；2.平顶山华兴浮选工程技术服务有限公司，河南平顶山467000；3.矿物资源加工与环境湖北省重点实验室，湖北武汉430070）

我国的铝土矿资源较丰富，截止2015年底，探明总储量达43.4亿t，其中98.46%为一水硬铝石型铝土矿资源，90%以上的铝土矿资源集中分布在贵州、广西、山西和河南等省区［1-4］。

所谓高硫铝土矿，一般是指硫含量大于0.7%的铝土矿。直接用高硫铝土矿生产氧化铝，不仅会腐蚀设备，而且黄铁矿的溶出会导致铝酸钠溶液含铁过量，进而对后续作业产生不利影响。因此，高硫铝土矿加工过程中必须首先进行脱硫，而对于低品位高硫铝土矿，则还必须进行脱硅，关于浮选分步脱硫、脱硅的研究已有报道［6-7］。

试验将针对重庆某低品位高硫铝土矿石，开展反浮选同步脱硫脱硅工艺研究。

1 矿石性质

试验用原矿取自重庆某地，主要化学成分分析结果见表1，主要矿物组成见表2。

由表1可知，矿石Al2O3含量为59.79%，SiO2含量为13.06%，S含量达1.82%，铝硅比为4.58。因此，该矿石属典型的低品位高硫铝土矿石。

由表2可知，矿石中的含铝矿物主要为一水硬铝石，一水软铝石少量；硅酸盐矿物种类较复杂，主要有绿泥石、高岭石、伊利石和石英等，铁矿物主要为黄铁矿和菱铁矿，钛矿物主要为锐钛矿和金红石，矿石中的硫以黄铁矿的形态存在。

矿石中的高岭石与伊利石、绿泥石等共生关系密切，且与一水硬铝石的嵌布关系较为复杂；高岭石粒度细小，多以粒状集合体相态呈星点状分布在一水硬铝石中；绿泥石主要呈球状、不规则粒状及片状结合体与一水硬铝石紧密共生；伊利石、高岭石和绿泥石的集合体中常交生有一水硬铝石、黄铁矿、金红石、锐钛矿等矿物。由于矿物结构复杂，嵌布粒度较细，脉石矿物中高岭石含量较高，存在大量的铝硅结合物，因此，反浮选脱硅的难度较大。相对而言，黄铁矿颗粒较规则、且粒度较粗，单体解离较容易，矿石磨至0.075～0 mm时，与一水硬铝石解离较彻底，因而浮选脱硫较容易。

2 试验结果与讨论

2.1 条件试验

条件试验流程见图1。

2.1.1 磨矿细度试验

磨矿细度试验的pH调整剂碳酸钠用量为4 kg/t（pH=8.5），活化剂无水硫酸铜用量为50 g/t，抑制剂无机高分子聚合硅酸盐用量为1 000 g/t，脱硫捕收剂丁基钠黄药+起泡剂松醇油用量为240+100 g/t，脱硅捕收剂为自主研发的多胺类组合捕收剂，用量为160 g/t，试验结果见表3。

从表3可知，随着磨矿细度的提高，铝土矿粗精矿Al2O3品位先上升后下降，Al2O3回收率呈先快后慢的上升趋势，S含量和SiO2含量均先下降后上升；当磨矿细度超过-0.075 mm占77%后，铝土矿粗精矿Al2O3品位明显下降、Al2O3回收率上升不再明显。因此，确定磨矿细度为-0.075 mm占77%。

2.1.2 脱硫硅捕收剂+起泡剂用量试验

脱硫硅捕收剂+起泡剂用量试验的磨矿细度为-0.075 mm占77%，碳酸钠用量为4 kg/t，无水硫酸铜用量为50 g/t，无机高分子聚合硅酸盐用量为1 000 g/t，药剂用量试验是在少量多次分段加药的基础上进行的，试验结果见表4。

由表4可知，随着捕收剂+起泡剂用量的增加，铝土矿粗精矿Al2O3品位上升、回收率下降；SiO2、S含量下降。当丁基钠黄药+松醇油用量达到240+100 g/t后，继续增加用量，铝土矿粗精矿硫含量不再下降，同时，铝土矿粗精矿Al2O3含量上升变得缓慢。因此，确定脱硫粗选的丁基钠黄药+松醇油用量为240+100 g/t，多胺类组合捕收剂用量为160 g/t。

2.1.3 矿浆pH试验

矿浆pH试验的磨矿细度为-0.075 mm占77%，无水硫酸铜用量为50 g/t，无机高分子聚合硅酸盐用量为1 000 g/t，丁基钠黄药+松醇油用量为240+100 g/t，多胺类组合捕收剂用量为160 g/t，矿浆pH（调整剂为碳酸钠或盐酸）试验结果见表5。

由表5可知，随着矿浆pH值的增大，铝土矿粗精矿Al2O3品位下降、回收率微幅上升；SiO2、S含量先上升后下降。综合考虑，确定矿浆的pH=8.5，对应的碳酸钠用量为4 kg/t。

2.1.4 无机高分子聚合硅酸盐用量试验

无机高分子聚合硅酸盐用量试验的磨矿细度为-0.075 mm占77%，碳酸钠用量为4 kg/t，无水硫酸铜用量为50 g/t，丁基钠黄药+松醇油用量为240+100 g/t，多胺类组合捕收剂用量为160 g/t，试验结果见表6。

由图6可知，随着无机高分子聚合硅酸盐用量的增大，铝土矿粗精矿Al2O3品位下降、回收率上升，SiO2、S含量上升。综合考虑，确定粗选的无机高分子聚合硅酸盐用量为1 000 g/t。

2.1.5 无水硫酸铜用量试验

无水硫酸铜用量试验的磨矿细度为-0.075 mm占77%，碳酸钠用量为4 kg/t，无机高分子聚合硅酸盐用量为1 000 g/t，丁基钠黄药+松醇油用量为240+100 g/t，多胺类组合捕收剂用量为160 g/t，试验结果见表7。

由表7可知，随着无水硫酸铜用量的增大，铝土矿粗精矿Al2O3品位上升、回收率下降，SiO2、S含量也均下降。综合考虑，反浮选粗选的无水硫酸铜用量为50 g/t。

2.2 闭路试验

在条件试验和开路试验基础上进行了闭路试验，试验流程见图2，结果见表8。

由表8可知，对于Al2O3含量为59.79%、S含量为1.82%、SiO2含量为13.06%、铝硅比为4.58的铝土矿矿石，采用图2所示的流程处理，可得到Al2O3含量为65.35%、S含量为0.19%、SiO2含量为9.85%、铝硅比为6.63、Al2O3回收率为83.47%的铝土矿精矿，达到后续氧化铝生产所要求的原料品质要求。

3 结 论

（1）重庆某低品位高硫铝土矿石Al2O3含量为59.79%，SiO2含量为13.06%，S含量达1.82%，铝硅比为4.58，主要含铝矿物为一水硬铝石，一水软铝石少量；硅酸盐矿物种类较复杂，主要有绿泥石、高岭石、伊利石和石英等，铁矿物主要为黄铁矿和菱铁矿，钛矿物主要为锐钛矿和金红石，矿石中的硫以黄铁矿的形态存在。矿石中高岭石、伊利石、绿泥石等共生关系密切，且与一水硬铝石的嵌布关系复杂。

（2）矿石在磨矿细度为-0.075 mm占77%、以碳酸钠为pH调整剂（矿浆pH=8.5），无水硫酸铜为活化剂，无机高分子聚合硅酸盐为抑制剂，丁基钠黄药为脱硫捕收剂，松醇油为起泡剂，自主研发的多胺类组合药剂为脱硅捕收剂，采用1粗2扫1精、中矿顺序返回流程处理，可获得Al2O3含量为65.35%、S含量为0.19%、SiO2含量为9.85%、铝硅比为6.63、Al2O3回收率为83.47%的铝土矿精矿，达到后续氧化铝生产所要求的原料品质要求。