云南某中低品位铝土矿脱硅试验研究

魏兆斌，张建强，张站云，杜五星

(1.中铝郑州有色金属研究院有限公司，河南 郑州 450041；2.国家铝冶炼工程技术研究中心，河南 郑州 450041)

铝土矿是生产铝金属及其他含铝材料的重要原料，随着我国铝工业的快速发展，国内优质铝土矿的供应日趋紧张[1]。2019年中国铝土矿进口量超过1亿吨，铝土矿对外依存度不断提高。云南省具有一定铝土矿资源储量，不过随着矿石的开采与利用，现存铝土矿品位不断降低，为解决我国铝土矿供需矛盾，有必要开展铝土矿脱硅提质研究[2]。

脱硅方法主要有物理法、化学法[3]和生物法[4]，物理脱硅中浮选脱硅具有处理量大、成本低、脱硅效果好的特点。本文将云南某中低品位铝土矿作为脱硅试验研究对象，为该地域铝土矿的经济利用提供技术参考。

1 原矿性质

对原矿矿样进行化学、矿物组成检测分析，检测结果见表1和表2。

表1 原矿主要化学组成及铝硅比

表2 原矿矿物组成 %

由表1和表2可知，原矿Al2O3和SiO2的含量分别为43.01%、9.74%，铝硅比为4.42，属于中低品位铝土矿。原矿中有价铝矿物为一水硬铝石，含硅脉石矿物为高岭石、绿泥石及石英，含硅脉石矿物中高岭石占比达到63%。高岭石可浮性较差，因此处理该矿石宜采用正浮选脱硅流程[5]。

2 试验与讨论

以下通过单因素试验，考察了磨矿细度、六偏磷酸钠用量、捕收剂类型及用量等对浮选结果的影响，确定了原矿浮选脱硅的最佳工艺流程。

2.1 磨矿细度试验

磨矿细度(-0.074 mm含量)表征着磨矿产品的矿物解离程度。磨矿细度太小，浮选指标难以提高；磨矿细度太大，则会导致过磨，产生大量的次生矿泥，恶化浮选指标。当矿石中矿物的嵌布粒度较粗时，较低的磨矿细度即可实现目的矿物与脉石矿物的单体解离；相反，当嵌布粒度较细时，则需要较高的磨矿细度。为确定合适的磨矿细度，在浮选矿浆pH为9，六偏磷酸钠用量为60 g/t，捕收剂用量为800 g/t的条件下进行一次粗选，试验结果见图1。

图1 磨矿细度试验结果

由图1可知，精矿Al2O3回收率与磨矿细度为正相关，精矿A/S、尾矿A/S与磨矿细度为负相关。当磨矿细度大于97.04%时，尾矿A/S和精矿Al2O3回收率变化缓慢，精矿A/S下降幅度无明显变化。考虑到磨矿细度与球磨机的能耗呈指数函数关系[6]，磨矿细度97.04%较为合适。

2.2 六偏磷酸钠用量试验

在铝土矿的浮选过程中，六偏磷酸钠对含硅脉石矿物上浮有抑制作用。为确定六偏磷酸钠的用量，在磨矿细度为97.04%，矿浆pH为9，捕收剂用量为800 g/t的条件下进行一次粗选，试验结果见图2。

由图2可知，精矿Al2O3回收率与六偏磷酸钠用量负相关，精矿A/S、尾矿A/S与其用量正相关。当用量超过60 g/t时,Al2O3回收率下降较快，尾矿A/S增加较快，这是因为六偏磷酸钠对一水硬铝石的浮选也有抑制作用[7]。因此，浮选试验的六偏磷酸钠用量确定为60 g/t。

图2 六偏磷酸钠用量试验结果

2.3 捕收剂类型试验

捕收剂是影响矿物可浮性的主要因素。为进行有效的浮选，针对不同类型的矿石要采用不同的捕收剂使矿物表面疏水化。为找到适合的捕收剂，进行不同类型的捕收剂条件试验，试验采用的捕收剂包括ZYY-B1、ZYY-B2、ZYY-B3、ZYY-B4。在磨矿细度为97.04%、矿浆pH为9、抑制剂用量为60 g/t、捕收剂用量为1200 g/t的条件下进行试验，试验结果见图3。

图3 捕收剂类型试验结果

由图3可知，ZYY-B2型捕收剂对该铝土矿具有较好的捕收效果，在精矿A/S最大的同时尾矿A/S也最低，且精矿Al2O3回收率较高。因此，试验确定使用ZYY-B2捕收剂。

2.4 捕收剂用量试验

捕收剂用量不足，将导致目的矿物的回收率不高；用量过多，会降低捕收剂的选择性，降低精矿品位，并且会造成捕收剂的浪费。为确定捕收剂用量，在磨矿细度为97.04%，矿浆pH为9，六偏磷酸钠用量为60 g/t的条件下进行一次粗选，试验结果见图4。

图4 捕收剂用量试验结果

由图4可知，精矿Al2O3回收率与捕收剂用量正相关，精矿A/S、尾矿A/S与用量负相关。当用量超过800 g/t时，精矿A/S下降较快，而回收率增加较慢。因此，确定浮选粗选脱硅捕收剂的用量为800 g/t。

2.5 浮选脱硅开路试验

在以上试验结果的基础上进行浮选脱硅开路试验研究，试验流程为“一次粗选+两次精选+一次扫选”开路流程。试验流程见图5，试验结果见表3。

图5 浮选脱硅开路试验流程图

试验结果表明，原矿经“一次粗选+两次精选+一次扫选”浮选脱硅开路试验，可得到产率为66.36%，A/S为7.39，Al2O3回收率78.26%的精矿和A/S为1.47的尾矿。

表3 浮选脱硅开路试验结果

2.6 浮选脱硅闭路试验

在较佳条件下进行浮选脱硅闭路试验，闭路试验流程为“一次粗选+两次精选+一次扫选”，中矿顺序返回。试验流程见图6，试验结果见表4。

图6 闭路试验流程

表4 闭路试验结果

试验结果表明：原矿经“一次粗选+两次精选+一次扫选”闭路试验可得到产率为70.11%，A/S为7.32，Al2O3回收率为80.29%的精矿和A/S为1.69的尾矿。

对原矿浮选脱硅闭路试验精矿、尾矿产品进行矿物组成分析，分析结果见表5。

表5 闭路试验产品矿物组成分析结果 %

由表5可知，浮选脱硅可以实现一水硬铝石在精矿中富集，脉石矿物高岭石和石英在尾矿中富集，含铁矿物在尾矿中富集，但对锐钛矿、金红石的分选效果差。较好地实现了有用矿物与脉石矿物的分离。

3 结 论

(1)原矿石Al2O3含量为43.01%、SiO2含量9.74%，A/S为4.42，属于中低品位铝土矿。原矿石中含铝有用矿物为一水硬铝石；含硅矿物为高岭石、绿泥石和石英。

(2)在磨矿细度97.04%，六偏磷酸钠用量60 g/t，捕收剂ZYY-B2用量为1100 g/t的条件下，原矿经“一次粗选+两次精选+一次扫选”浮选脱硅闭路试验，可得到产率为70.11%、Al2O3含量为49.26%、SiO2含量为6.73%、A/S为7.32的精矿和A/S为1.69的尾矿，精矿满足拜耳法生产氧化铝的要求，为该类型铝土矿资源的利用提供了技术参考。