铝土矿浮选柱选矿脱硅试验研究 周长春，刘炯天，黄根，闫波，任新春 (中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州，221116) 摘 要：利用 2 台直径为 0.4 m，长度为 4 m 旋流静态微泡浮选柱，采用一粗一精工艺，对中低铝硅比铝土矿进行脱硅试验，考察捕收剂用量、循环泵压力和处理量等因素对浮选效果的影响。结果表明：增加捕收剂用量有利于提高 Al2O3回收率，当捕收剂用量为 1.3 kg/t 时，精矿 w(Al)/w(Si)为 10.08，氧化铝回收率为 84.36%；随循环泵压力增加，氧化铝回收率提高，泡沫铝硅比下降；当粗选循环泵压力为 0.25 MPa 时，粗选作业段氧化铝回收率为 90.11%，粗选泡沫 w(Al)/w(Si)为 7.26；当精选循环泵压力 0.22 MPa 时，精矿 w(Al)/w(Si)为 10.03，精选作业段氧化铝回收率 92.31%；随处理量的增加，精矿 w(Al)/w(Si)、氧化铝回收率降低；当处理量为 4.00 t/(m2h)时，精矿 w(Al)/w(Si)为 10.27，氧化铝回收率 81.55%；72 h 稳定试验, 浮选柱一粗一精两段分选作业，精矿 w(Al)/w(Si)为为10.85， 尾矿w(Al)/w(Si)为1.43， 氧化铝回收率为80.43%， 与浮选机相比精矿品位基本持平， 回收率提高3.43%。铝土矿柱式浮选流程短，“一粗一精”两段工艺可以代替浮选机“一粗一扫两精一精扫”五段工艺。 关键词：铝土矿；浮选柱；短流程；浮选 Study of bauxite flotation desilication by using flotation column ZHOU Chang-chun, LIU Jiong-tian, HUANG Gen, YAN Bo, REN Xin-chun (School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China) Abstract: Desilication test of bauxite with medium-low alumina-silica ratio(w(Al)/w(Si) was carried out in the process of single-stage roughing and single-stage cleaning by using two 0.4 m4 m cyclonic-static micro-bubble flotation columns. The influences of collector dosage, circulation pump pressure and throughput on flotation were investigated. The results show that the increase of collector dosage is beneficial to improve the recovery of Al2O3, and the w(Al)/w(Si) of concentrate reaches 10.08 with the recovery of 84.36% when collector dosage is 1.3 kg/t. The recovery of Al2O3 increase and the w(Al)/w(Si) of foam decreases with the increase of circulation pump pressure, the w(Al)/w(Si) of roughing foam reaches 7.26 with the roughing recovery of 90.11% when roughing circulation pump pressure is 0.25 MPa. The w(Al)/w(Si) of concentrate reaches 10.03 with the cleaning recovery of 92.31% when cleaning circulation pump pressure is 0.22 MPa. Both the w(Al)/w(Si) of concentrate and the recovery of Al2O3 decreases with the increase of throughput, the w(Al)/w(Si) of concentrate reach 10.27 with the recovery of 81.55% when throughput is 4.00 t/(m2h). 72 h stability test shows that the w(Al)/w(Si) of concentrate reach 10.85 and the w(Al)/w(Si) of tailings is 1.43 with the recovery of 80.43% in the flotation column process of single-stage roughing and single-stage cleaning. Compared with flotation machine, the recovery is increased by 3.43% with the same concentrate grade. Bauxite flotation flowsheet by using flotation column is shorter than that by using flotation machine, the column type flotation flowsheet of single-stage roughing and single-stage cleaning can replace the flotation machine flotation flowsheet of single-stage roughing, single-stage scavenging, two-stage cleaning and single-stage scavenging for concentrate. Key words: bauxite; flotation column; short flowsheet; flotation 收稿日期：20090715；修回日期：20091015 基金项目： “十一五”国家科技支撑项目(2008BAB31B02)；中国矿业大学科技基金资助项目(OH061051) 我国铝土矿资源丰富，保有地质储量居世界第 4位，但绝大多数为中低铝硅比 w(Al)/w(Si)的一水硬铝石型1，氧化铝工业大多采用能耗高的烧结法或混联法23。为提高铝土矿品位，降低生产能耗，需要预先脱除矿石中的硅矿物4。铝土矿矿石中主要矿物嵌布粒度细，嵌镶关系复杂，洗选困难56。 “九五”期间，中南大学、北京矿冶研究总院、沈阳铝镁设计研究院等先后开展了“一次细磨正浮选” 、 “阶段磨矿阶段选别” 、 “阶段磨矿一次选别”和“分级浮选”等工艺研究，推动了我国铝土矿选矿事业的发展，但普遍存在精矿粒度细、脱水困难和分选指标不够理想等缺 点710。2001 年，北京矿冶研究总院1112开发了“选择性磨矿粗细分选”工艺，克服了粗细粒混合浮选对浮选环境的要求不同以及粗粒不易回收的难题。2003 年，中南大学13的“选择性磨矿聚团浮选”工艺，在中州铝业公司“选矿拜耳法”生产氧化铝生产线获得成功应用，提高了选别指标和经济效益。目前，工业化的铝土矿分选以浮选机为主体设备，采用“一粗两精两扫”共 5 段分选工艺，流程长，能耗 高1415。本文作者采用一种高效浮选设备即旋流静态微泡浮选柱，在铝土矿浮选生产现场开展分流工业试验，借助其高选择性和高回收率的优势1617，缩短铝土矿浮选流程，简化工艺，为中低品位铝土矿的开发提供了一种新的模式。 1 试验矿样与试验方法 1.1 试验矿样 试验矿样为某铝土矿选矿厂实际生产中的浮选入料，w(Al)/w(Si)一般在 4.55.5 之间，属于中低品位铝土矿，有用矿物为一水硬铝石，一般呈粒状、粗糙状、豆状和球粒状集合体，被高岭石(褐铁矿) 和隐晶质与微晶质一水硬铝石组成的基质胶结。单体解离比较困难，脉石矿物包括高岭石、伊利石、赤铁矿、锐钛矿、金红石和方解石等。 1.2 浮选工艺 1.2.1 浮选机分选工艺 浮选机工艺流程为：原矿经磨矿和分级后溢流进入粗选搅拌槽，加药调浆自流给入浮选机组，采用一粗一扫两精一精扫共 5 段分选作业，2 次精选泡沫为最终精矿，粗扫选底流与精扫选底流合并作为最终尾矿，见图 1。 图 1 浮选机“一粗一扫两精一精扫”工艺流程图 Fig.1 Flow chart of floatation machine of “one roughing, one scavenging, two cleanings, one cleaning and scavenging” 1.2.2 浮选柱分选系统及工艺 为了确保分流试验矿浆与浮选机分选矿浆性质相一致，确定在二段分级溢流槽泵出口处为分流工业试验取样点。通过手动阀门控制入料量，浮选入料浓度为(302)%。 根据实验室研究结果，铝土矿分选采用一粗一精工艺。试验系统采用中国矿业大学自行研制的旋流静态微泡浮选柱系统，包括调浆系统、柱分选系统和液位自动控制系统组成，粗选、精选作业各采用 1 台直径为 0.4 m， 长度为 3.8 m 的旋流静态微泡浮选柱，设备联系图见图 2。 1.3 计算方法 精矿产率为：%100=； 氧化铝回收率为：%100=。 式中：为给矿中 Al2O3质量分数； 为精矿中 Al2O3质量分数； 为尾矿中 Al2O3质量分数；为精矿产率； 为 Al2O3回收率。 周长春，等：铝土矿浮选柱选矿脱硅试验研究 图 2 铝土矿一粗一精分选工艺系统设备联系图 Fig.2 Schematic diagram of one scavenging, one cleaning of bauxite separating process 2 分流工业试验 2.1 捕收剂用量试验 试验首先考察了捕收剂的用量。加药地点为粗选搅拌桶，精选不加捕收剂。由于二级溢流已经加入 28 g/t 分散剂，所以，试验过程中粗选不再添加分散剂，精选补加 18 g/t，与浮选机分散剂用量一致。浮选柱运行条件见表 1，不同药剂条件下浮选柱分选指标见图 3。 表 1 捕收剂用量试验浮选柱运行条件 Table 1 Operating condition of flotation column with different collector dosage 项目 指标 pH 9.59.8 粗选 28 分散剂/(gt1) 精选 18 粗选 0.24 循环泵压力/MPa 精选 0.22 注：处理量为 2.40 t/(m2h)。 1Al2O3回收率；2精矿 w(Al)/w(Si) 图 3 捕收剂用量对浮选指标的影响 Fig.3 Influence of collector dosage on flotation indexes 由图 3 可以看出：增加捕收剂用量有利于提高Al2O3回收率，但精矿 w(Al)/w(Si)也随之下降。其主要原因是：随捕收剂用量的增加，浮出泡沫量加大，部分硅矿物(高岭石、伊利石和