泡沫浮选法从铝土矿中分离硅 - 图文

泡沫浮选法从铝土矿中分离硅

摘要：本文介绍了一种全新的方法，即通过反浮选来富集三水铝石，以回收冶金级铝土矿精矿。来自工业选厂的尾矿经磨洗和脱泥作业后，其中的石英硅可通过浮选法回收。其中，以淀粉为抑制剂，醚胺为阴离子捕收剂，适宜的pH值为10.0左右。中试试验得到了铝和不溶性硅之比为11.1的冶金级精矿，包含三水铝石和铁钛共生矿，其中可用铝含量为42.3%。精矿再进一步用磁选法分选，可以得到54%的可用铝，铝和不溶性硅之比可达到12.6，最终精矿中可用铝的回收率高达69.3%。

关键字：反浮选 非铁金属矿 尾矿

1 介绍

巴西拥有全球大约8%的铝土矿资源，此地区的铝土矿有两种类型，即高原铝土矿和山地铝土矿。

第一种，高原铝土矿，发现于北部矿床，例如Oriximiná-PA和 Paragominas-PA这两个地方，其致密的连续矿层组成了广阔的高原地带。

第二种，山地铝土矿，出现在山顶和坡面。因此 相对于高原矿床，它没有广阔连续的矿体。对于山地铝土矿来说，根据基岩性质的不同，每一个矿体都有其特殊的性质。由于红土化作用随斜坡的不同而变化，即使是在相同矿体部分，矿石性质也存在很大差异。这种类型的矿床被发现于巴西南部 Zona da Mata 地区的 Cataguases and Miraí 矿床。

两种铝土矿的矿物学集合都包含三水铝石（巴西出现的唯一氧化铝）、石英、高岭石、铁氧化物和钛共生矿。其它矿物均基于基岩以伴生矿形式出现。 2 铝土矿浮选实践

全球性铝土矿的工业实践都是在于直接将原矿给入铝生产厂。Shaffer在他的中小型企业矿物加工手册关于铝的一章节中提到，实际上，通常用于金属工业的选矿方法并不适宜用来选铝，而且原矿已经过了破碎和筛分。在中国，铝硅比低于8的一水硬铝石型铝土矿可用烧结法进行处理，或采用烧结法和拜尔法相结合工艺。铝硅比大于10的矿石可直接用拜尔法进行处理。根据这个比率，贫化更严重的矿石可以给入特殊设计的精炼设备。 相对于一般的铝土矿处理工艺，巴西延用着将选矿方法用于选铝工业的传统。Mineracao Rio do Norte用洗涤和脱泥的方法处理铝土矿，而Mineracao Santa Lucrécia采用重介质分选流程。Companhia Brasileira de Alumínio 在 Itamarati de Minas 使用螺旋选矿机进行重介分选，强磁辅助分选之后再进行洗涤脱泥作业。Companhia Brasileira de Alumínio 在他的Pocos de Caldas场所进行电选，Mineracao Rio Pomba 在Mercês, MG用跳汰机分选粗粒硅石。

然而，即使浮选是最重要的矿石分选方法，在选铝工业中，它仍属于一个新的工艺。 Bittencourt （1989）和 Bittencourt et al.（1990）尝试采用浮选法直接浮选含50%三水铝石、35%石英、15%高岭石的巴西铝土矿，旨在得到一种可以用于生产铝耐火材料原料的三水铝石精矿。此浮选法可分两步，第一步是在pH=2时，以烷基硫酸盐作为捕收剂，从石英中浮选出三水铝石和高岭石。第二步是在pH=8时，以胺作为捕收剂，从三水铝石中浮选出高岭石。

Liu et al.、 Wang et al. 和 Xu et al.提到，铝硅比逐渐增大的一水硬铝石型铝土矿的成活力，可通过浮选法除去其中的石英来实现。这些文献得出了一个结论，即反浮选可以生产出三水铝石和一水硬铝石型铝土矿精矿。 3 试验

试验所用矿样是由Brasileira de Alumínio-CBA公司提供的，这些矿样来自欠发达的矿体。

原矿分选试验在位于Itamarati de Minas的CBA制剂室完成。主要流程包括洗矿、分级作业，这和用湿法脱泥作业回收细粒铝土矿是一样的。同时，增加螺旋溜槽流程中轻矿物的产量，以此来为后续的浮选作业准备矿样。

对矿样进行粒度分析、化学分析、XRD分析、扫描电镜分析，矿物学分析之后，进行浮选试验。

前期的探索性试验表明，阴离子反浮选是将石英从三水铝石中分选出来的最有效的浮选方法。工业用乙醚胺作为捕收剂，苛性玉米淀粉作为抑制剂。在矿浆中加入氢氧化钠使其pH保持在10.0，这是巴西铁矿分选中使用的惯例方法。本文中所采用的流程与工业中使用的一种分选方法十分相似。

这些探索性试验指出：

（1）0.297mm的粗粒也可以进行浮选；

（2）条件试验产生了氢氧化铁矿泥，强制刮泡可以使矿泥很容易被除去。

所有浮选试验的给料粒度要均匀。物料经过0.297mm的筛子，筛下物料给入1.0×1.0×2.5的Denver Attrition洗矿机进行洗矿。用氢氧化钠使矿浆pH保持在10.0，同时氢氧化钠还可以加强颗粒的分散。然后在直径40mm的微型分离器中进行脱泥，除去其中0.010mm的微细颗粒。这些准备作业以及洗矿作业和脱泥作业，对除去矿泥很有必要，否则后续就要考虑强制刮泡问题。经此分选作业之后，给料中含有23.9%的可用铝，43.7%的不溶性硅，0.9%的活性硅。

最初矿样中只有78%可以直接进行浮选。需要强调的是，没有进行破碎作业。螺旋选矿机的尾矿粒度也较细。

为了浮选试验的进行，小型试验使用1.5L的Denver浮选槽，半工业试验使用一个Denver连续浮选槽，即六个五号浮选槽。 4 结果

4.1 样品特性

XRD分析表明，矿石中的有用矿物三水铝石为，脉石矿物为石英、钛铁矿、针铁矿、高岭石。

矿石的化学分析见表1，可见，样品中二氧化硅的含量很高，高达39.0%。石英的含量按不溶性二氧化硅量计，高岭石中的二氧化硅属于活性硅。三水铝石中的铝，用拜耳法回收，其含量高达24.7%。

表1 矿物的粒度和化学分析

粒度（mm） 可用铝（%） 质量（%） 活性硅（%） 不溶性硅（%） Fe2O3（%）

0.590 0.297 0.149 0.074 -0.074 合计

2.2 7.5 34.0 30.4 25.9 100.0

42.4 28.0 21.5 25.4 25.8 24.7

3.4 4.7 2.5 1.8 4.0 2.9

7.8 27.9 45.8 39.6 23.9 36.1

11.7 9.6 6.7 10.7 18.3 11.2

由于二氧化硅以两种形式存在，因此，二氧化硅采用本文中提到的石英硅的处理法进行处理。

如图1所示，扫描电镜分析表明，石英颗粒已经达到单体解离，还有解离的三水铝石颗粒，尽管大部分还含有细粒钛铁矿的伴生颗粒。同时，由于高岭石的出现，使得二氧化硅覆盖了三水铝石颗粒。有用矿物还有极少数没有单体解离的钛铁伴生矿物。

图1 主要矿物的扫描电镜图像

4.2 小型试验

小型试验是在1.5L Denver浮选槽中进行的，矿浆中含有质量分数为40%的二氧化硅。向矿浆中加入抑制剂静置五分钟，改变捕收剂和抑制剂的用量，从而得到最佳药剂用量。

试验结果如表2所示，可知，小型试验捕收剂和抑制剂的最佳用量均为300 g/t，可得到87.5%的冶金级精矿，其中可用铝含量为44.5%，回收率为47.2%。在此试验中，铝硅比从给料的0.5增加到了13.1。

表2 小型试验—质量和金属量平衡表

产品 g/t 回收率（%） AA/SiO2 品位（%）

胺 淀粉 质量 In SiO2 AA Re SiO2 In SiO2

Fe2O3 AA

精矿 200 200 49.9 5.2 91.4 8.5 0.57 4.5 14.3 42.9

尾矿 50.1 94.8 8.6 0.98 81.7 4.0 4.0

精矿 250 250 47.4 3.1 87.1 12.7 0.52 2.9 16.0 43.5

尾矿 52.6 96.9 12.9 1.74 80.4 4.0 5.8

精矿 300 300 47.2 2.7 88.1 13.1 0.89 2.5 15.1 44.5

尾矿 52.8 97.3 11.9 1.04 80.6 4.1 5.4

精矿 300 250 46.6 2.0 83.9 16.1 0.70 2.0 15.7

43.5

尾矿 53.4 98.0 16.1 1.19 81.9 3.6 7.3

精矿 250 300 48.2 3.0 87.6 12.2 0.82 2.8 14.4 44.0

尾矿 51.8 97.0 12.4 0.95 82.5 3.4 5.8

精矿 300 350 46.0 2.2 86.8 16.5 0.62 2.1 16.1 44.8

尾矿 54.0 97.8 13.2 0.92 79.0 4.5 5.8

精矿 350 300 45.0 2.5 83.1 15.3 0.51 2.4 16.0 44.5

尾矿 55.0 97.5 16.9 1.02 76.4 5.0 7.4

给矿 100.0 100.0 100.0 0.5 0.9 43.7 9.4 23.9

4.3 中试试验

中试试验和小型试验所用的矿样是相同的，采用一粗一扫一精流程。粗选尾矿给入扫选作业，粗选泡沫给入精选作业。流程如图2所示。

图2 中试试验流程图

第一次连选试验中，由于大部分矿泥在调整时的形成，导致泡沫的控制成为一个主要问题。尽管给料已经经过了脱泥作业，但空气搅拌器搅拌矿浆产生了氢氧化铁矿泥。因此，在脱泥和调整矿浆之前，流程中一定要加洗矿作业，洗矿作业是在丹佛洗矿机中进行的。

然而，调整作业不能在一般的调节器中进行，图3展示了一种特殊的调节器，它是一个水平的圆筒，周围带有手柄，可以加强矿浆的搅拌。这样，矿浆就不会过搅拌，避免了矿泥的产生。用这种水平调节器调整矿浆需要同样的时间。