西南某地高硫铝土矿浮选脱硫试验研究

2021-05-23田应忠

轻金属 2021年12期

田应忠，任朋，郭鑫

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

我国铝土矿资源丰富,已探明的铝土矿储量达23亿吨[1]。其中含硫高的一水硬铝石型铝土矿储量达1.5亿吨[2],占总储量的11.0%左右[3]。随着氧化铝行业的迅速发展,国内铝土矿资源越发紧缺,特别是高品位铝土矿资源量逐渐枯竭,低品质铝土矿资源开发逐步提上日程。高硫铝土矿由于硫含量高,在氧化铝生产过程中硫矿物会导致氧化铝过程中结疤严重、碱耗增加、设备腐蚀严重、氧化铝品质变差等问题[4],因此高硫铝土矿不适宜直接拜耳法生产氧化铝,通过脱硫技术处理,得到铝精矿能满足氧化铝生产原材料的要求。

1 原矿性质分析

1.1 主要化学元素分析

对原矿进行主要化学元素分析,结果见表1。

表1 原矿石主要化学元素分析结果 %

由表1中数据可知,原矿中氧化铝含量为63.11%,二氧化硅含量为10.97%,铝硅比为5.75,硫含量为2.68%,属于高铝高硫铝土矿。

1.2 矿物物相组成分析

考查原矿石的矿物组成及含量,进行物相组成分析,分析图谱见图1,分析结果见表2。

图1 高硫铝土矿原矿石XRD衍射图谱

表2 原矿石矿物组成分析结果 %

由图1和表2中数据可知,矿石中含铝矿物为一水硬铝石、伊利石,含钛矿物为锐钛矿、金红石,含硫矿物为黄铁矿和石膏。

2 浮选脱硫试验研究

2.1 磨矿细度试验研究

采用实验室型球磨机对高硫铝土矿进行磨矿,实现硫矿物的单体解离,同时尽量减少过磨现象的发生,进行磨矿细度试验研究,考查不同磨矿细度对浮选脱硫指标的影响,试验流程见图2,试验结果见表3。

图2 磨矿细度对浮选脱硫指标影响试验流程图

由表3中数据可知,随着磨矿细度的增加,尾矿产率逐渐升高,精矿产率逐渐降低;尾矿中硫含量逐渐降低,精矿中硫含量先降低后升高。主要原因是在磨矿细度为80.22%时,矿石中的黄铁矿未能完全单体解离,导致精矿中硫含量偏高;增加磨矿细度,矿石中硫铁矿单体解离程度增加,精矿中硫含量逐渐降低;继续增加磨矿细度,矿石中硫矿物及铝矿石发生过磨现象,浮选过程中出现夹杂现象,导致尾矿产率升高,精矿硫含量升高。根据试验结果,选择磨矿细度为86.68%,此时精矿产率为81.38%,硫含量为0.40%。

表3 磨矿细度对浮选脱硫指标影响试验结果

2.2 活化剂种类试验研究

高硫铝土矿中黄铁矿因堆放过程中会发生酸化现象,使得黄铁矿表面覆盖一层氢氧化铁薄膜,浮选脱硫过程中会阻碍捕收剂与黄铁矿进行接触,使得精矿中硫含量偏高,因此浮选过程中需要添加活化剂,增强黄铁矿与捕收剂的接触面积,增加分选性能。考查不同活化剂对高硫铝土矿浮选脱硫指标的影响,进行活化剂种类试验研究,试验流程见图3,试验结果见表4。

图3 活化剂种类对浮选脱硫指标影响试验流程图

表4 活化剂种类对浮选脱硫指标影响试验结果

由表4中数据可知,活化剂的添加能显著降低精矿中硫含量,当活化剂用量为硫化钠,用量为100g/t时,所得精矿产率为81.14%,硫含量为0.35%。

2.3 搅拌强度影响浮选脱硫指标试验研究

该高硫铝土矿矿浆分散性能较差,因此考查浮选机搅拌强度对浮选脱硫指标的影响,试验流程见图4,试验结果见表5。

图4 搅拌强度对浮选脱硫指标影响试验流程图

由表5中数据可知,随着浮选机转速的提升,尾矿产率逐渐升高,精矿产率逐渐降低;浮选机转速较低时,尾矿中硫含量相对较高,矿浆分散性能不佳,导致精矿硫含量偏高,随着转速的增加,矿浆分散度逐渐提升,浮选脱硫效果增强,继续增加转速,使得矿浆浮选机中翻腾厉害,降低了浮选性能,因此选择浮选机转速为2450 rpm。