鋁土礦小論文

1、利用旋流一靜態(tài)微泡浮選柱選鋁土礦的實(shí)驗(yàn)室研究吳彬 周長(zhǎng)春 安小強(qiáng) 王大鵬(中國(guó)礦業(yè)大學(xué))摘要:利用旋流靜態(tài)微泡浮選柱對(duì)鋁土礦分選進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，通過(guò)捕收劑、處理量和磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其在合適的條件下分選鋁土礦可以得到很好的分選指標(biāo)，旋流靜態(tài)微泡浮選柱在鋁土礦分選中是有著很好應(yīng)用前景的。關(guān)鍵詞: 旋流靜態(tài)微泡浮選柱 鋁土礦 浮選Laboratory Research on Bauxite by Cyclonic Static Microbubble Flotation ColumnWu Bin Zhou Changchun An Xiaoqiang Wang Dapeng(China Unive

2、rsity of Mining and Technology,Xuzhou)Abstract:Carrying through laboratory research on bauxite by cyclonic static microbubble flotation column,through collecting agent,handling capacity and fineness of grinding experiment we can see that separating bauxite could get very nicely separating target in

3、appropriate condition,in bauxite separating the cyclonic static microbubble flotation column has fine potential application.Keywords:Cyclonic static microbubble flotation column,Bauxite,Flotation1 引言 我國(guó)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1。通過(guò)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(guó)氧化鋁工業(yè)生存

4、與競(jìng)爭(zhēng)能力，并使之充滿活力的重要途徑2。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(kāi)發(fā)，浮選機(jī)對(duì)微細(xì)物料分選效率低的劣勢(shì)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(guó)礦業(yè)大學(xué)自主開(kāi)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(duì)物料強(qiáng)化的礦化方式因而形成了對(duì)細(xì)粒級(jí)物料非常理想的分選效果。通過(guò)近幾年的不斷創(chuàng)新，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了一系列微泡柱分選設(shè)備與簡(jiǎn)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益36。本文就是依托旋流靜態(tài)微泡浮選柱對(duì)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。2

5、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(jiàn)表1、表2。表1 原礦化學(xué)分析結(jié)果(%)及A/SAl203SiO2Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OA/S61.911.227.373.240.390.151.50.125.52表2 原礦礦物組成(%)一水硬鋁石高嶺石伊利石赤鐵礦銳鈦礦金紅石方解石62.869.714.356.672.520.74微量從表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(guò)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

6、進(jìn)一步的分析并采取適當(dāng)方法削弱二者的影響7。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。3 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75mm×2000mm旋流-靜態(tài)微泡浮選柱作為主體分選設(shè)備，300mm×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(tái)型號(hào)BT00-600M的蠕動(dòng)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(jiàn)圖1。藥劑原礦循環(huán)泵浮選柱精礦尾礦排尾蠕動(dòng)泵給料蠕動(dòng)泵圖1 實(shí)驗(yàn)室分選系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系示意圖實(shí)

7、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。4 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(jiǎn)介8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(shì)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

8、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(shì)主要有：1）將浮選與重選方法相結(jié)合,形成綜合力場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，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(guò)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。5 選礦實(shí)驗(yàn)研究在用浮選機(jī)做過(guò)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(kāi)路流程。實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖3。原礦粗選精選尾礦21精礦尾礦磨礦圖3 浮

9、選柱實(shí)驗(yàn)流程圖5.1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7580%即可。由于旋流靜態(tài)微泡浮選柱對(duì)細(xì)粒分選存在優(yōu)勢(shì)，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(jiàn)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。圖4 磨礦粒度曲線60.0065.0070.0075.0080.0085.0090.0095.00100.0001020304050

10、磨礦時(shí)間 min-200目百分比 %在磨礦時(shí)間10min條件下對(duì)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(jí)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粒徑質(zhì)量(g)百分含量鋁硅比0.555.0 5.50%10.57 0.5-0.12582.1 8.21%5.78 0.125-0.074102.3 10.23%6.31 0.074-0.045118.9 11.89%6.43 <0.045641.764.17%5.64 5.2 分選條件實(shí)驗(yàn)通過(guò)查閱相關(guān)資料，我們將實(shí)驗(yàn)中的pH值一般控制在910之間，這是因?yàn)椋寒?dāng)p

11、H<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(shì)能均為正值，表現(xiàn)為排斥作用，顆粒之間的分散較好9。對(duì)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(duì)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(guò)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

12、浮選中采用的是皂類捕收劑，提高礦漿溫度對(duì)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11。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(guò)程中得到過(guò)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(guò)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(jiàn)表4。表4 不同捕收劑用量下的分選情況捕收劑(g/t)抑制劑(g/t)A/S回收率粗選精選精選浮選精礦精選尾礦粗選尾551.951.4987.04180

13、025011.661.821.4289.7116002508.351.831.6285.3513002507.731.691.6488.69110025010.962.40 2.00 72.92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(jiǎn)單忽略。從其中一組對(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)在粗選捕收劑1800g/t，

14、精選250g/t情況下就能獲得很好的分選指標(biāo)，可見(jiàn)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(kāi)路流程，故回收率還有提升的空間，在閉路后回收率還會(huì)有所提高，但精礦A/S比會(huì)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(méi)有加抑制劑，實(shí)驗(yàn)中采用變化給料泵讀數(shù)來(lái)得到不同處理量，具體結(jié)果見(jiàn)表5。表5中處理量是通過(guò)計(jì)算的來(lái)的。表5 處理量與分選指標(biāo)表捕收劑(g/t)給料泵讀數(shù)處理量(Kg/h)A/S回收率粗選精選精選浮選精礦精選尾礦粗選尾礦1800250603.611.661.821.4289.711800250804.89.511.61.4891.911800250

15、1005.79.391.831.5784.6718002501206.710.181.721.6683.86通過(guò)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(méi)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(jiàn)表6。表6 不同磨礦細(xì)度下的分選指標(biāo),-200目含量(%)A/S回收率浮選精礦精選尾礦粗選尾礦759.061.651.4586.63809.771.631.5685.948511.661.821.4289.71958.311

16、.831.5283.05磨礦實(shí)驗(yàn)如果磨得太細(xì)則會(huì)使細(xì)泥增加，進(jìn)而出現(xiàn)泥化現(xiàn)象，將會(huì)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(guò)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(dòng)比較大，所以對(duì)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8085%之間是比較好的。6 總結(jié) 通過(guò)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(guò)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9

17、0%的回收率分選指標(biāo)，這對(duì)于提高資源利用率來(lái)說(shuō)是有很大優(yōu)勢(shì)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(kāi)細(xì)致的研究，在這方面還有待進(jìn)一步的完善。參考文獻(xiàn)1 方啟學(xué)，紐因健，黃國(guó)智.我國(guó)氧化鋁工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展策略探討J.中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)會(huì)訊，2000，(4)：11-15.2 黃國(guó)智，方啟學(xué).鋁鎂選礦年評(píng)J.第九屆全國(guó)選礦年評(píng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，有色金屬(選礦部分)，2001，(增刊)：142-152.3 劉杰，劉炯天，曹亦俊，等.某金礦石柱式浮選工藝研究J.金屬礦山，2008(4)：53-55.4 劉炯天，王永田，李小兵，等.柴山鉛鋅礦旋流靜態(tài)微泡浮選柱浮選試驗(yàn)研究J.金屬礦山，2008(2)：66-69.5 周曉華，劉炯天，王永田，等.利用旋流靜態(tài)微泡浮選柱選螢石礦的實(shí)驗(yàn)室研究J.非金屬礦，2003，26(1):48-49.6 李琳，劉炯天，王永田，等.浮選柱在赤鐵礦反浮選中的應(yīng)用