我國鋁土礦具有資源豐富、鋁高、硅高的特點(diǎn)，不能滿足拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的要求。通過采用經(jīng)濟(jì)高效的選礦技術(shù)脫硅獲得高鋁硅比精礦，而后選精礦采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，即選礦——拜耳法，是近期內(nèi)增強(qiáng)我國氧化鋁工業(yè)生存與競爭能力，并使之充滿活力的重要途徑。

在微細(xì)物料分選技術(shù)中，浮選機(jī)曾經(jīng)是普遍應(yīng)用的設(shè)備。但隨著貧、細(xì)鋁土礦資源的開發(fā)，浮選機(jī)對微細(xì)物料分選效率低的劣勢更加明顯，因而造成現(xiàn)有分選流程復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，進(jìn)而影響了鋁土礦選礦技術(shù)的推廣。

由中國礦業(yè)大學(xué)自主開發(fā)研制的旋流——靜態(tài)微泡浮選柱，由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和對物料強(qiáng)化的礦化方式因而形成了對細(xì)粒級物料非常理想的分選效果。通過近幾年的不斷創(chuàng)新，中國礦業(yè)大學(xué)開發(fā)了一系列微泡柱分選設(shè)備與簡潔分選工藝，廣泛應(yīng)用于煤礦、非金屬礦和金屬礦領(lǐng)域，取得了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。本文就是依托旋流——靜態(tài)微泡浮選柱對鋁土礦進(jìn)行分選研究，以探索其在鋁土礦分選中的應(yīng)用效果及前景。

二、礦石性質(zhì)

此次實(shí)驗(yàn)所用礦石采自河南某礦區(qū)，該礦區(qū)鋁土礦原礦的A/S一般在5.2-5.7。取代表性原礦做化學(xué)成分和物相分析，其結(jié)果分別見表1、表2。

表1  原礦化學(xué)分析結(jié)果(%)及A/S

表2  原礦礦物組成(%)

從表1可以看出該礦區(qū)鋁土礦屬中低品位鋁土礦，除堿法生產(chǎn)氧化鋁過程最為有害的雜質(zhì)SiO₂含量較高外，有害雜質(zhì)鐵礦物和TiO₂含量也比較高，如有需要在產(chǎn)品中可做進(jìn)一步的分析并采取適當(dāng)方法削弱二者的影響。

從表2中可以看出該礦區(qū)鋁土礦中主要的脈石礦物為高嶺石和伊利石。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和藥劑

礦石破碎和磨礦分別采用了XMQ- 240×90顎式破碎機(jī)和小型球磨機(jī)。分選系統(tǒng)采用了Φ75mm×2000mm旋流-靜態(tài)微泡浮選柱作為主體分選設(shè)備，Φ300mm×450mm攪拌桶作調(diào)漿設(shè)備，采用功率0.75kw的熱水泵作為中礦循環(huán)泵，采用兩臺型號BT00-600M的蠕動泵分別作為給料泵和排尾泵?；?yàn)分析及其它輔助設(shè)備在此不再一一贅述。分選系統(tǒng)的設(shè)備聯(lián)系示意圖見圖1。

實(shí)驗(yàn)中采用Na₂CO₃作為pH調(diào)整劑，六偏磷酸鈉作為分散劑和抑制劑，捕收劑為BK-420。

四、主體分選設(shè)備旋流-靜態(tài)微泡浮選柱分選方法及原理簡介

旋流-靜態(tài)微泡浮選柱分選原理如圖2所示。其主體結(jié)構(gòu)包括柱分離段、旋流分離段、氣泡發(fā)生與管浮選段三部分。整個(gè)浮選柱為一柱體，柱分離段位于整個(gè)柱體上部，用于原料預(yù)選，并借助其選擇性優(yōu)勢得到高質(zhì)量精礦；旋流分離段采用柱-錐相連的水介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)，并與柱分離段呈上、下結(jié)構(gòu)的直通連接。

從旋流分選角度，柱分離段相當(dāng)于放大了的旋流器溢流管。在柱分離段的頂部，設(shè)置了噴淋水管和泡沫精礦收集槽；給礦點(diǎn)位于柱分離段中上部，最終尾礦由旋流分離段底口排出。氣泡發(fā)生器與管浮選段直接相連成一體，單獨(dú)布置在柱體體外；其出流沿切向方向與旋流分離段柱體相連，相當(dāng)于旋流器的切線給料管。

這種浮選柱的原理優(yōu)勢主要有：1）將浮選與重選方法相結(jié)合,形成綜合力場優(yōu)勢，提高了分選效率；2）形成以重選、浮選為核心的多重循環(huán)強(qiáng)化分選鏈；3)過飽和溶解氣體析出及采用高效射流成泡方式形成微泡；4)填料和篩板的混合充填方式，構(gòu)成了柱體內(nèi)的“靜態(tài)”分離環(huán)境。

五、選礦實(shí)驗(yàn)研究

在用浮選機(jī)做過初步探索實(shí)驗(yàn)研究后，根據(jù)旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的分選回收能力強(qiáng)、富集比高、選擇性強(qiáng)的特點(diǎn)，確定的分選流程為一次粗選一次精選流程，由于實(shí)驗(yàn)室條件限制，采用了開路流程。實(shí)驗(yàn)流程見圖3。

（一）磨礦粒度確定

由于鋁土礦礦石中存在一水硬鋁石富集合體，并且鋁土礦選礦脫硅不需要完全單體解離，為減少磨礦不必要的功耗和礦物泥化的影響，鋁土礦浮選入藥粒度控制在-200目占75～80%即可。由于旋流——靜態(tài)微泡浮選柱對細(xì)粒分選存在優(yōu)勢，所以選擇浮選入料的磨礦粒度組成為-200目占80%。在把原礦破碎至-3mm后縮分出300份1kg礦樣作為實(shí)驗(yàn)樣，而后做了磨礦實(shí)驗(yàn)，并繪制出磨礦粒度曲線見圖4，從中查得磨到-200目占80%的物料組成需要磨礦時(shí)間為10min。

    在磨礦時(shí)間10min條件下對所得磨礦物料做了進(jìn)一步的粒度分析，結(jié)果列于表3中。從中可以看到+0.5mm粒級鋁硅比明顯高，可直接做為精礦，符合要求．
 

表3  -200目占80%時(shí)的磨礦粒度組成及品位分析

（二）分選條件實(shí)驗(yàn)

通過查閱相關(guān)資料，我們將實(shí)驗(yàn)中的pH值一般控制在9~10之間，這是因?yàn)椋寒?dāng)pH<8.5時(shí)，高嶺石層面與端面之間的總相互作用表現(xiàn)為吸引作用，極易形成強(qiáng)烈的聚團(tuán)；當(dāng)pH>9時(shí)高嶺石顆粒之間總相互作用勢能均為正值，表現(xiàn)為排斥作用，顆粒之間的分散較好。對于分散劑兼有抑制作用的六偏磷酸鈉，其用量的增加不利于一水硬鋁石和高嶺石的正浮選分離，這是因?yàn)楦邘X石的鋁活性少，較低用量的六偏磷酸鈉就覆蓋了高嶺石上的鋁活性位，從而抑制了捕收劑對高嶺石的捕收。因此在正浮選中分散劑六偏磷酸鈉的量應(yīng)該保持在較低水平，方能更好的實(shí)現(xiàn)一水硬鋁石與高嶺石等的分離^[10]。因此在實(shí)驗(yàn)中我們采取了少加或不加的策略，并且通過實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)在量少至不加之間六偏磷酸鈉用量變化的影響不是非常明顯。

由于鋁土礦正浮選中采用的是皂類捕收劑，提高礦漿溫度對降低藥耗和獲得較好的浮選指標(biāo)都有重要作用。一般礦漿溫度保持在42℃左右，這是由氧化石蠟皂所含的脂肪酸熔點(diǎn)較高、水溶性較差等因素所決定的。

上述的條件確定不光是查閱了相關(guān)文獻(xiàn)，也是在實(shí)驗(yàn)過程中得到過檢驗(yàn)的。因?yàn)槠洳蛔鳛槿蘸蟠笮突闹鲗?dǎo)分析因素，在此不做過多分析。下面將主要介紹下捕收劑用量、處理量、磨礦細(xì)度三個(gè)實(shí)驗(yàn)。

1、捕收劑用量實(shí)驗(yàn)

    pH控制在9到10之間，所用捕收劑量及相應(yīng)指標(biāo)見表4。

表4 不同捕收劑用量下的分選情況

從表4中我們可以看到捕收劑作用效果在尾礦(指粗選尾礦，下同)端呈現(xiàn)出很明顯的變化規(guī)律：隨捕收劑用量的減少，尾礦A/S逐漸增加?；厥章食?600g/t的點(diǎn)外也符合一般情況下的回收率隨捕收劑用量的變化規(guī)律，主要原因是實(shí)驗(yàn)室所用浮選柱直徑小，因而管壁效應(yīng)大，造成藥劑損失大，使實(shí)驗(yàn)中其它影響因素不能簡單忽略。從其中一組對比實(shí)驗(yàn)中看出抑制劑六偏磷酸鈉的作用效果并不明顯。通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)在粗選捕收劑1800g/t，精選250g/t情況下就能獲得很好的分選指標(biāo)，可見浮選柱還是具有很好的應(yīng)用前景的。由于實(shí)驗(yàn)是采用的開路流程，故回收率還有提升的空間，在閉路后回收率還會有所提高，但精礦A/S比會稍有下降。

2、處理量實(shí)驗(yàn)

在做處理量實(shí)驗(yàn)時(shí)pH都是控制在9到10之間，實(shí)驗(yàn)中沒有加抑制劑，實(shí)驗(yàn)中采用變化給料泵讀數(shù)來得到不同處理量，具體結(jié)果見表5。表5中處理量是通過計(jì)算的來的。

表5  處理量與分選指標(biāo)表

通過表5處理量與分選指標(biāo)表我們可以看到，隨著處理量的增加，浮選精礦指標(biāo)變差，尾礦A/S增加，回收率有所下降，這主要是因?yàn)殡S著處理量增加導(dǎo)致浮選時(shí)間縮短，因而礦漿沒能充分分選，使得分選效果變差。

3、磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

藥劑加入量和處理量實(shí)驗(yàn)中的相同，不同磨礦細(xì)度下的分選指標(biāo)見表6。

表6  不同磨礦細(xì)度下的分選指標(biāo)

磨礦實(shí)驗(yàn)如果磨得太細(xì)則會使細(xì)泥增加，進(jìn)而出現(xiàn)泥化現(xiàn)象，將會影響分選系統(tǒng)，從而使指標(biāo)變差；如果磨得太粗將有可能使解離不充分。從表6中看磨礦細(xì)度-200目占85%分選指標(biāo)最好。但是通過前面實(shí)驗(yàn)我們看到在-200目占80%時(shí)分選指標(biāo)也是不錯(cuò)的，只是由于分選系統(tǒng)太小造成指標(biāo)波動比較大，所以對于細(xì)粒物料處理效果較好的浮選柱而言，當(dāng)其處理鋁土礦時(shí)，磨礦粒度控制在-200目占80~85%之間是比較好的。

六、總結(jié)

    通過實(shí)驗(yàn)我們可以看到旋流——靜態(tài)微泡浮選柱在分選鋁土礦方面還是有著很好的應(yīng)用前景的。在經(jīng)過一粗一精兩次分選的情況下可獲得A/S11.66的浮選精礦，A/S1.42的粗選尾礦和接近90%的回收率分選指標(biāo)，這對于提高資源利用率來說是有很大優(yōu)勢的。由于本次實(shí)驗(yàn)是探索性實(shí)驗(yàn)，在抑制劑用量、溫度變化等方面未展開細(xì)致的研究，在這方面還有待進(jìn)一步的完善。