河南地区高硫铝土矿浮选脱硫试验研究

2022-12-15田应忠李莎莎

轻金属 2022年11期

郭鑫,田应忠,李莎莎

(中铝郑州有色金属研究院有限公司,河南郑州 450041)

氧化铝企业拜耳法流程入料矿石铝硅比已低至4.0以下,使得赤泥量增大,碱耗增加,氧化铝品质变差,直接影响氧化铝企业的经济效益,因此寻找一种铝土矿拜耳法生产氧化铝原料的替代资源势在必行。

我国高硫铝土矿资源储量丰富,铝硅比相对较高,但由于硫含量较高,一直无法实现经济高效利用。目前高硫铝土矿主要通过配矿进行使用或开采后进行堆存,高硫铝土矿经配矿后采用拜耳法生产氧化铝,需加入硝酸钠等药剂进行氧化铝流程中脱硫,生产成本较高。矿石开采后进行堆存处理,会造成场地的浪费,同时带来一系列的环境问题,因此需要对高硫铝土矿进行脱硫处理。

国内对氧化铝生产流程前高硫铝土矿脱硫技术及工艺研究相对较多,流程前脱硫主要有焙烧脱硫、浮选脱硫、生物氧化脱硫等[1],其中浮选脱硫为经济成熟的脱硫技术[2],目前国内高硫铝土矿浮选脱硫企业的铝精矿硫含量为0.3%～0.4%,用于拜耳法生产氧化铝。本试验对河南某高硫铝土矿进行脱硫脱硅工艺流程试验,为高硫铝土矿资源综合利用提供依据。

1 试验矿样

本试验矿样为河南某地高硫铝土矿,经破碎至-3 mm混匀缩分后使用。矿石化学成分分析结果见表1,物相组成分析结果见表2。

表1 化学成分分析 %

表2 物相组成分析 %

由表1、表2结果可知,矿样Al2O3含量为58.32%,铝硅比4.29,矿样中主要铝矿物为一水硬铝石,硅矿物主要是高岭石、伊利石以及少量的石英,硫矿物主要为黄铁矿。

2 条件试验

2.1 试验流程

矿浆pH调整剂采用碳酸钠、分散剂为六偏磷酸钠,活化剂为硫酸铜、起泡剂为2号油,捕收剂为BKS-SC型高效脱硫捕收剂,浮选流程如图1所示。

图1 浮选试验流程

2.2 磨矿试验

磨矿浓度固定为60%,控制磨矿时间改变矿样的粒度组成,考察高硫铝土矿的磨矿性质,为合适的磨矿细度提供依据,试验结果见图2。

图2 磨矿细度曲线

由图2看出,磨矿产品中细粒级含量随着磨矿时间的增加而逐渐增加,当磨矿时间为15 min时,-0.074 mm粒级产品含量为85.20%,继续延长磨矿时间,细度增加变化不大。本试验将磨矿时间定在15 min,磨矿效率高且能减少过磨现象。

2.3 pH试验

矿浆pH值是浮选工艺中的重要参数,直接影响矿物表面亲水性,从而影响分选效果[3]。在磨矿细度(-0.074 mm质量百分数)85.20%、浮选时间10 min,采用碳酸钠作为矿浆pH值调整剂,考察Al2O3回收率和铝精矿含硫量与矿浆pH的变化规律。浮选流程如图1所示。

由图3可知,铝精矿硫含量随着矿浆pH值升高先降低后增加,pH为9.0时,硫含量最低为0.58,Al2O3回收率则是先上升后降低,pH值为9.5时,Al2O3回收率最高为86.93%。从上述结果分析可知在碱性条件下有利于浮选脱硫,综合考虑铝精矿硫含量及Al2O3回收率,确定本试验的最佳矿浆pH值为9.5。

图3 矿浆pH对浮选脱硫脱硅的影响

2.4 捕收剂用量试验

脱硫捕收剂BKS-SC通过与黄铁矿表面上的活性位点结合,增强其疏水性促使气泡附着,从而提高分选性能。在磨矿细度85.20%、pH值9.5、分散剂用量为30g/t条件下,考察捕收剂用量对脱硫指标的影响,浮选流程如图1所示。

由图4可知,随着捕收剂用量的增加,铝精矿中硫含量逐渐降低至0.35%;而Al2O3回收率随着捕收剂用量的增加先升高后降低,说明捕收剂与一水硬铝石之间存在相互关系。当捕收剂用量为150 g/t时,Al2O3回收率最高为91.17%,硫含量最低为0.54%,综合考虑硫含量和Al2O3回收率两个因素,确定捕收剂BKS-SC适宜添加量为150 g/t。

图4 捕收剂用量对浮选脱硫脱硅的影响

2.5 活化剂用量试验

活化剂硫酸铜中的Cu2+易取代黄铁矿晶格中的Fe2+,在其表面生成含铜硫化膜[4],使黄铁矿颗粒对脱硫捕收剂的吸附增强。本试验以硫酸铜作为活化剂,在磨矿细度85.20%、pH值9.5、分散剂用量为30 g/t、捕收剂用量为150 g/t条件下,考察活化剂用量浮选脱硫的影响,浮选流程如图1所示。

由图5可知,随着硫酸铜用量增加至60 g/t,铝精矿中硫含量从0.53%降低至0.39%,少量的活化剂使得脱硫效果明显增强,但当用量大于60 g/t时,精矿中硫含量逐渐增加;而Al2O3回收率则随着活化剂用量的增加先上升后下降。综合精矿硫含和Al2O3回收率两者衡量考虑,确定活化剂用量为60 g/t。