高硫铝土矿的选矿技术

[摘 要]本文叙述了我国的铝土矿资源及其部分地区的铝土矿硫含量高的特点，硫在氧化铝生产中的危害等。针对这一情况探讨性的提出了通过浮选的方法使铝土矿中硫的含量降低至使其能进行氧化铝的生产。对生产和研究有一定的先导性探索。

[关键词]黄铁矿（FeS2）浮选 捕收剂 反浮选

中图分类号：TD923 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0336-02

前言

我国铝土矿资源丰富，探明的铝土矿储量达32亿吨，其中含硫的一水硬铝石型铝土矿储量达1.5亿吨，占总量的11%左右。在我国的贵州、山东、广西和四川等地有很大储量的高硫铝土矿，矿石中含硫的百分比达1%左右。这类矿以中高铝、中低硅和中高铝硅比矿石为主，且此类矿石高品位所占比例大，需加工脱硫才能应用以生产氧化铝。目前我国氧化铝厂仍采用除硫率很低（只有33%左右）的生料加煤除硫的老方法，该方法对于烧结法或混联法处理低硫铝土矿效果较好，但对于高硫铝土矿是无济于事的。如果解决了高硫铝土矿用于氧化铝生产中的脱硫问题，将大大缓解贵州和山东等地的氧化铝生产的供矿危机。因此开展高硫型铝土矿用于生产氧化铝的研究，对于地处我国西部大开发区域的贵州来说，有着十分重大的现实意义和战略意义。国内外对利用高硫铝土矿生产氧化铝的研究很多，除了前面提到的在烧结法能通过高温燃烧除硫外，主要是选矿脱硫、流程中添加钡盐脱硫等，但是后者目前均未能实现产业化应用。本文主要探讨的是选矿脱硫技术。

1.硫在铝土矿中的基本特征及其害处

硫是氧化铝生产中的有害物质，铝土矿中的含硫成分主要是以黄铁矿（FeS2）的形式存在的。硫在溶出液体中主要是以S2-和S2O32存在，在蒸发母液中主要以SO42-存在，这些离子的存在会在溶出过程中造成铝酸钠溶液的铁污染，从而对溶出工艺造成很大的影响，同时硫化钠与铁反应生成可溶性的硫代铁络合物，破坏钢铁便面的钝化膜，使其转变成活化状态。二硫化钠和硫代硫酸钠与金属铁反应，把铁氧化成二价铁，促进了硫代络合物的生成。大大加速了钢铁在铝酸钠溶液中的腐蚀过程，根据国标要求，A/S>5的铝土矿，硫含量

2、浮选的基本理论

浮选是选矿生产中应用最广泛的一种选矿法，是利用矿物表面物理化学性质的差异来选分矿石的一种物理方法，也可人为添加药剂而改变矿物的表面物理化学性质。矿物经破碎-磨矿后，在浮选机内受到选矿药剂的作用，其中亲气的矿物附着在气泡上，上浮至矿浆面形成泡沫层，而亲水矿物则留在矿浆中，从而达到了除掉杂质成分的目的。浮选机一般由电动机三角代传动带动叶轮旋转，产生离心作用形成负压，一方面吸入充足的空气与矿浆混合，一方面搅拌矿浆与药物混合，同时细化泡沫，使矿物粘合泡沫之上，浮到矿浆面再形成矿化泡沫。调节闸板高度，控制液面，使有用泡沫被刮板刮出。浮选机可根据其原理分为：全截面气升式微泡浮选机、气体析出式浮选机、机械搅拌式浮选机、充气搅拌式式浮选机、沸腾式选矿机和气体析出式浮选机。其原理基本是采用各种不同的办法使矿浆与空气和泡沫充分接触后再分离。在搅拌的过程中为了改善或改变矿浆颗粒表面的物理化学性能，使得分离效果更好，常常添加各种药剂，称为浮选剂或捕收剂。

3、浮选技术应用于处理高硫铝土矿

铝土矿中的FeS2易于用黄药等捕收剂浮选分离，而铝矿物则以氧化物或氢氧化物形式存在，其特点是亲水，不易被黄药等捕收。与浮选的原理相同的是反浮选处理高硫铝土矿。陈文汨等人研究采用反浮选的方法，以碳酸钠为pH调整剂，六偏磷酸钠为抑制剂，硫化钠和硫酸铜为活化剂。丁基黄药和戊基黄药为捕收剂，松醇油为起泡剂。进行高硫铝土矿的浮选，获得满足拜耳法生产氧化铝对硫含量要求的低硫铝土矿精矿，产率高达97.46%。含硫0.27%。同时获得可作为黄铁矿精矿的高硫尾矿，含硫27.44%，硫的回收率达到72.60%。由于铝比硅更易浮选，低硫铝土矿精矿的A/S比略有降低，但由于高硫尾矿的产率低，低硫铝土矿精矿的A/s比降低得不明显。特点是原矿经过一段浮选即可获得硫含量高达13.44%的高硫尾矿，再对此尾矿进行二段浮选即可获得硫含量27.44%的高硫尾矿，可作为黄铁矿精矿产品；经过一段浮选获得的低硫铝土矿经过二段浮选也得到硫含量0.27%的低硫铝土矿精矿，其硫含量低的同时产率高。贵州某铝厂采用碱性条件下“无传动反浮选脱硫”生产工艺处理铝土矿，经过一次粗选、一次精选、二次扫选，精选底流为铝精矿，扫选二泡沫为硫精矿；浮选所得铝精矿与硫精矿分别沉降、过滤脱水，铝精矿进入调配槽调配后进入氧化铝生产流程铝或进入精矿库储存，硫精矿进入硫精矿库储存并定期外卖。浮选生产用水循环使用，浮选过程无废水、废气、废渣的排放。此法及设备比普通浮选设备节能30%-50%，在工艺、设备布置等方面考虑了生产流程和工艺路线的合理性，缩短运输距离和物料流程，提高运输效率；变配电设施尽量深入负荷中心，以缩短配电线路，减少电压损失和配电损耗。部分设备配备变频器以节能降耗。选矿用水经过循环使用，可节约大量用水。厂区内的水、电、气等用能系统，均装设控制和计量仪表，以加强能源管理，减少能耗。照明均选用高效节能灯具。“无传动反浮选脱硫”技术是中国铝业郑州研究院在对贵州、重庆、河南等地高硫铝土矿矿石理化性质研究、工艺矿物学研究、实验室优化试验研究、扩大试验及50t/d工业试验研究的基础上，结合铝土矿浮选新设备――无传动浮选槽而开发的新技术。利用该技术对高硫铝土矿进行处理，所产铝精矿硫含量小于0.3%，达到我国氧化铝行业对铝土矿的要求；所产硫精矿硫含量大于35%，可做为硫精矿Ⅰ级品外卖。该技术流程简单、投资低、设备维护简单、能耗低，并且填补了我国在利用浮选方法降低铝土矿中硫含量以达到满足拜耳法生产要求领域的技术空白。利用该技术在生产过程中不产生废水、废渣与废气，并且将不可用的高硫铝土矿资源转化为可用资源，是一种绿色环保、变废为宝的技术。

结束语：以上我们讨论了物理选矿技术中的浮选法选矿技术，贵州工业大学黎志英等人用化学办法进行除硫，得出结论为：衡量高硫铝土矿溶出效果是，既要看氧化铝的溶出率，又要看硫的溶出率。高硫铝土矿溶出效果好的标志是氧化铝的溶出率要高，硫的溶出率要低。总的原则是在保证有较高氧化铝溶出率的前提下，力求较低的硫的溶出率。并得出的溶出高硫铝土矿较适宜的条件是：温度260℃，碱浓度195g/1，石灰添加量CaO12%，时间50min。无论是从工艺角度还是从除硫效果看，选择赤泥洗液作为被净化除硫的溶液较为合理。试验表明，在：B=100%，τ：20min，T=75℃时，其除硫率可达94.5%。虽然看起来效果不错，但是成本较高，还需进一步探索试验。

参考文献

[1] 李旺兴.氧化铝生产理论与工艺.中南大学出版社

[2] 陈文汨等.高硫铝土矿反浮选除硫加工成合格产品的研究.轻金属，2008年第9期.

[3] 王晓民等.高硫铝土矿浮选除硫的工艺.稀有金属，第33卷第5期.