铝土矿物理脱硅工艺技术

 　　降低铝土矿中硅含量，提高矿石品位一直是氧化铝行业研究的重要课题，我国铝土矿约98%以上都是一水硬铝石型铝土矿，此类铝土矿的特点是高铝、高硅、低铁，矿物组成非常复杂，嵌布粒度较细，嵌布关系复杂，铝矿物和铝硅酸盐矿物的可磨性差异较大，必须对此类矿石进行预脱硅处理。　　截止2008年底，已查明的铝土矿资源储量约为30亿吨，其中A/S为4～6的中低品位铝土矿占总储量的60%以上，A/S≥5的铝土矿基础储量只有约5.3亿吨。中国氧化铝的总生产能力达到51400 kt/a。　　一 正浮选脱硅技术　　铝土矿中的目的矿物主要是一水硬铝石或三水铝石，脉石矿物是硅酸盐矿物和铝硅酸盐矿物，因此铝土矿正浮选分离铝和硅，就是抑制硅酸盐矿物和铝硅酸盐矿物，采用阴离子型捕收剂浮选一水硬铝石或三水铝石，由于一水硬铝石或三水铝石的可浮性明显比硅酸盐矿物和铝硅酸盐矿物的好，所以采用正浮选来实现铝土矿中铝与硅分离的研究也就比较多。　　早在20世30~40年代，美国人用浮选法选别阿肯色地区的铝土矿，可以将铝硅比为3~8的矿石提高10~19，但回收率低。在20世纪70年代，前苏联专家针对本国的高岭石—三水铝石、高岭石—一水软铝石以及鲕绿泥石—一水软铝石矿进行了铝土矿选矿研究，铝硅比一般可以提3，回收率在60%左右。从选别流程来看，他们对如何防止矿石泥化研究较多，常采用预先脱泥，泥砂分别处理等工艺。我国也针对一水硬铝石矿进行了选矿研究，沈阳铝镁设计研究院有限公司、广西冶金研究所、中南大学等单位相继对我国几个主要铝土矿进行了脱硅浮选半工业试验。沈阳铝镁设计研究院有限公司对山东、山西、河南、贵州等省的一水硬铝石型铝土矿脱硅的研究表明，我国一水硬铝石(高岭石型铝土矿)的可浮性好，并先后和有关单位合作进行了半工业性试验，取得了较好的效果。　　正浮选脱硅技术存在主要问题　　(1) 精矿上浮量大,药剂用量高;　　(2) 流程循环量大,不易操作控制;　　(3) 泡沫量多,水相回收率高,分选效率难以进一步提高;(4) 浮选精矿过滤脱水困难,精矿中的水分在溶出阶段需以蒸发方式除去;(5) 尾矿浆浓度低,给尾矿的处理和综合利用带来不便;(6) 含硅矿物(高岭石、伊利石、叶蜡石等)硬度低、密度小、易磨,而一水硬铝石硬度大、难磨且嵌布粒度细,在矿石的磨矿过程中,欲将其磨到浮选粒度,必然导致可磨性好的铝硅酸盐矿物过粉碎和泥化,对浮选过程产生不利的影响。　　二、反浮选脱硅技术　　铝土矿中含硅矿物的含量远低于一水硬铝石或三水铝石的含量，依据浮少抑多的原则，采用反浮选工艺更为合理。对于反浮选脱硅来说，关键是对一水硬铝石或三水铝石的选择性抑制、采用阳离子型捕收剂或阴离子型捕收剂对硅酸盐矿物和铝硅酸盐矿物的强化捕收。　　与铝土矿的正浮选脱硅工艺比较，反浮选脱硅工艺具有如下一些特点：　　(1)易于实现在比较粗的矿物颗粒条件下进行分选。由于硅酸盐矿物和铝硅酸盐矿物的硬度低，容易磨碎，因而可以在一水硬铝石粒度较粗的状态进行浮选分离，这既有利于降低磨矿能耗，同时因获得的一水硬铝石精矿的粒度相对较粗，使得产物的水分明显下降。　　(2)上浮产品产率小，浮选药剂用量少，成本低，且一水硬铝石精矿基本不含表面活性剂，对拜耳法溶出过程影响小，即在赤泥分离、洗涤沉降槽口处不会出现冒泡现象;而且精矿易过滤，也有利于降低其水分。　　(3)机械夹带少，有利于提高产品质量。　　(4)由于原矿中存在少量含Ti、Fe、Ca、Mg的杂质矿物，可望在反浮选中被选出，可减少拜耳法溶出过程中镁渣结疤与钛渣结疤问题。然而，由于伊利石可浮性差，一水硬铝石精矿中的伊利石含量有可能大于正浮选的情况，致使拜耳法溶出过程的钠硅渣结疤问题加重。因此，铝土矿的反浮选脱硅工艺必须强化对伊利石的捕收。　　概括地讲，铝土矿反浮选脱硅工艺存在问题是希望进入泡沫产品的高岭石、叶蜡石、伊利石、绿泥石等既容易发生泥化，其可浮性的差异也比较大，而且它们的可浮性又都没有一水硬铝石或三水铝石的好，所以强化浮选矿浆的分散、对脉石矿物的捕收和对一水硬铝石或三水铝石的抑制是反浮选脱硅工艺的关键。　　反浮选脱硅技术展望　　铝土矿反浮选脱硅工艺符合选矿中的抑多浮少原则。如果采用反浮选脱硅工艺，只需脱除20%~25%的硅酸盐矿物，但铝土矿中矿石性质非常 复杂，要想实现工业化必须解决以下问题：　　(1)在磨矿过程中，部分一水硬铝石发生泥化，严重影响了浮选指标。矿浆选择性分散和选择性絮凝是今后研究的方向。　　(2)高岭石、伊利石和叶腊石等硅酸盐脉石矿物之间的浮游性质存在一定差异，为了实现反浮选脱硅，三种脉石都必须浮出，因此，研制与开发捕收能力强、选择性好、起泡少的捕收剂至关重要。　　(3)一水硬铝石具有良好的浮选性，因此，要使硅酸盐脉石与一水硬铝有效分离，研制和开发高效的抑制剂也是非常重要的。　　三、其它物理选矿脱硅技术　　(1)重选脱硅。铝土矿矿石中各种矿物的密度差异不大，一般很难用单一重选工艺实现分离。重选更多是作为联合流程中的辅助手段。潘泽琳利用流化床重力分选把原矿A/S由6.55提高到11.50，Al2O3回收率为72.80%。贺飞丽用重选-浮选联合流程处理山西孝义克俄矿区的铝土矿，首先将+0.074mm部分用螺旋溜槽和摇床分选，回收粗粒级的一水硬铝石，重选尾矿再磨后进入正浮选作业。该工艺与全浮选流程相比，原矿不须一次全部磨细，进入浮选作业的物料产率减少了20%，药耗、能耗、电耗等都相应减少。　　(2)选择性絮凝。选择性絮凝脱硅法主要适用于处理嵌布粒度很细的一水软铝石型铝土矿矿石。由于该类矿石中含泥较多，故要将矿石细磨，以六偏磷酸钠作分散剂，以碳酸钠、氢氧化钠作调整剂，以聚丙烯酰胺作絮凝剂使铝矿物发生絮凝，然后将絮凝物与悬浮物分离。　　选择性絮凝脱硅工艺的主要缺陷是：①磨矿粒度细，要求各组成矿物基本单体解离，磨矿费用高;②矿石中多种矿物都含有铝，铝本身具有一定的凝聚作用，使选择性降低;③水质对絮凝效果影响很大。　　(3)辐射选矿法。辐射选矿法(主要是光电选矿)光电选矿是利用矿物光、电性质的差异来实现分选脱硅的，主要有X射线辐射法、射频共振法、光度分选法等，主要用于处理粗粒级(15—150mm)含二氧化硅高的铝土矿。　　虽然铝土矿反浮选是一种前景较好的浮选脱硅方法，但我国的一水硬铝石型铝土矿的特点，①含硅矿物种类繁多，矿物间存在一定的可浮性差异，反浮选脱硅实际上是要实现存在可浮性差异的多个铝硅酸盐矿物的混合浮选;②含硅矿物嵌布粒度细，硬度低在铝土矿的碎磨过程中将优先解离，解离后微细粒含铝硅酸盐类黏土矿物常规浮选上浮率低;③含硅矿物多为层状结构，层面与端面之间存在电性差异，影响可浮性。因此，针对铝土矿反浮选脱硅还有大量研究工作。