广西某高硅铝土矿尾砂分选试验研究.pdf

龚祥（2001），男，650031 云南省昆明市。广西某高硅铝土矿尾砂分选试验研究龚祥1郭秀兰1李苏琦1袁加巧1余安美1丁湛1柏少军1，2（1.昆明理工大学国土资源工程学院；2.云南省战略金属矿产资源绿色分离与富集重点实验室）摘要广西某高硅铝土矿为实现其尾砂中含铝矿物的回收利用，进行了选矿工艺试验研究。试验结果表明：在磨矿细度为-0.074 mm75%时，经1次重选，重选中矿、尾矿合并后进行1粗1扫3精1精扫、中矿顺序返回的闭路正浮选脱硅流程，获得了Al2O3品位65.80%、铝硅比7.95、Al2O3综合回收率68.98%的铝土矿精矿，重选浮选联合工艺流程的提铝脱硅效果显著，可为类似低铝高硅型铝土矿资源的开发利用提供技术支撑。关键词高硅铝土矿重选正浮选脱硅联合工艺流程DOI：10.3969/j.issn.1674-6082.2023.09.046Experimental Study on Tailings Separation of High-silica Bauxite in GuangxiGONG Xiang1GUO Xiulan1LI Suqi1YUAN Jiaqiao1YU Anmei1DING Zhan1BAI Shaojun1，2（1.Faculty of Land and Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology;2.YunnanProvincial Key Laboratory of Green Separation and Enrichment of Strategic Metal Mineral Resources）AbstractIn order to realize the recovery and utilization of aluminum-containing minerals in the tailings of high-silicon bauxite in Guangxi，the beneficiation process test was carried out.The test resultsshowed that when the grinding fineness was-0.074 mm75%，the closed-circuit positive flotation desilication process of one roughing，one scavenging，three cleaning and one cleaning scavenging was carried out after one gravity separation and the combination of gravity separation middle ore and tailings.The bauxite concentrate with Al2O3grade of 65.80%，Al/Si ratio of 7.95 and Al2O3comprehensive recovery rate of 68.98%was obtained.The combined process of gravity separation and flotation has a significant effect on aluminumextraction and desilication，which can provide technical support for the development and utilization of similar low-alumina and high-silica bauxite resources.Keywordshigh silica bauxite，gravity separation，positive floatation desilication，combined process总第 653 期2023 年 9 月第 9 期现代矿业MODERN MININGSerial No.653September.2023中国的铝土矿资源储量约为2.65 亿t，约占全球总储量的10%，主要分布在贵州、广西、云南、山东等地区。国内铝土矿资源储量相对较少，但中国的铝土矿产业依然发展迅速，通过自有铝土矿资源和国外进口满足国内市场的需求。目前，中国铝土矿对外依存度超过60%，大量铝土矿资源进口消耗了我国大量的外汇资金，不利于我国铝土矿产业的可持续性发展。我国99%的铝土矿属于矿物组成复杂的一水硬铝石（-AlO（OH），其中大部分为沉积型铝土矿，具有高铝、高硅、低铁和铝硅比低的特点，无法满足拜耳法生产氧化铝对原料的要求1-3。因此，针对难选低品位铝土矿的选矿工艺主要是脱除矿石中的硅酸盐矿物并富集一水硬铝石，以获得高铝硅比的精矿。近年来，随着选矿技术的迅速发展，低品质铝土矿的选矿工艺研究取得了显著成效。处理此类矿石时，正反浮选工艺具有大量研究报道，其中正浮选提铝脱硅法因具有对矿石适应性强、处理量大等优点，在工业上得到了广泛应用4-6。但生产实践表明，由于铝土矿精矿产率大，正浮选提铝脱硅工艺存在诸多问题，如对矿物的单体解离度要求高、流程长、药剂耗量大、尾矿不易沉降等7-9；另一方面，基于一水硬铝石和硅酸盐脉石矿物之间的密度差异，重选法理论上可以实现两者的有效分离，且与浮选相比，重199现代矿业2023 年 9 月第 9 期总第 653 期选法具有流程简单且经济环保的优势。为此，本文针对广西某高硅铝土矿尾砂的资源特性，开展了重选浮选试验研究，充分发挥2种选矿方法的优点，提铝脱硅效果明显，最终实现了该尾砂中一水硬铝石的有效回收，经济效益和环保效益显著。1原矿性质1.1铝土矿尾砂的主要化学成分试样取自广西某铝土矿尾砂，试样主要化学成分和矿物含量分析结果见表1、表2。由表 1、表2 可知，矿样中Al2O3品位52.80%，SiO2含量20.11%，铝硅比为 2.63，接近铝土矿工业界定的边界品位（A/S2.6）10；矿样中一水硬铝石为主要有用矿物，含量55.26%，高岭石和伊利石为主要脉石硅矿物，其次为方解石，含量4.71%；上述脉石矿物在油酸钠浮选体系中容易上浮而进入精矿，降低精矿的品质；因此，该铝土矿尾砂属于典型低铝、高硅、低铝硅比型铝土矿。1.2矿样的粒级筛析结果为查明矿样各粒级中Al2O3和SiO2的分布情况，取代表性矿样进行粒级筛分分析，结果见表3。由表 3 可知，矿样中矿物嵌布粒度极不均匀，+0.30 mm粒级产率达45.54%，铝硅比为3.40，与原矿相比（2.63），这部分粒级的铝硅比较高，通过磨矿进一步提高一水硬铝石的单体解离度，拟采用重选方法提前回收；随着粒级变细，物料中Al2O3品位降低，矿石铝硅比呈降低趋势；-0.074 mm粒级产率仅为5.70，铝硅比为1.66；因此，实现粗粒级物料中一水硬铝石的单体解离是该尾砂分选的关键。2试验研究2.1试验设备及药剂试验主要设备有XMQ-24090锥形球磨机、6-S型矿泥摇床、XFD型单槽式浮选机（1.50，0.75，0.50 L）等。浮选药剂主要为碳酸钠（矿浆pH值调整剂和分散剂）、水玻璃（抑制剂）、六偏磷酸钠（抑制剂）、油酸钠（捕收剂）等。2.2试验方法首选通过磨矿重选预富集部分粗粒级铝土矿精矿，然后通过正浮选对合并后的重选中矿和尾矿进行分选，进一步回收其中的细粒级铝土矿。重选采用矿泥摇床，床面坡度为 2，冲程 9 mm，冲次260次/min，给矿浓度30%，在磨矿细度-0.074 mm含量60%90%的条件下，进行摇床试验并将各产品烘干称重计算。浮选提铝脱硅中，依次添加碳酸钠、水玻璃+六偏磷酸钠、油酸钠，每次调浆2 min，粗选和扫选刮泡时间分别为5，4 min，精选刮泡时间为3 min。3研究结果及分析3.1磨矿细度条件试验磨矿细度是影响矿物分选的重要因素之一，磨矿细度过粗将不能实现目的矿物的充分解离，进而造成精矿品位偏低，磨矿细度太细，容易造成矿物的泥化而流失到尾矿中。试样筛分分析结果表明，一水硬铝石在+0.30 mm粒级中含量较高，但铝硅比远达不到铝土矿精矿的品质要求，充分实现一水硬铝石的单体解离是分选的第一步。磨矿细度对摇床重选试验的影响结果见图1。由图1可见，随着磨矿细度的增加，摇床精矿铝硅比（A/S）增加，但精矿回收率呈相反趋势，说明高岭石和伊利石等脉石矿物相对于一水硬铝石更容易磨细并容易进入尾矿，而单体解离后的一水硬铝石因比重相对较大，容易富集在摇床精矿中；当磨矿细度为-0.074 mm75%时，重选精矿铝硅比为 7.82，Al2O3回收率为 34.45%，可作为一种合格的铝土矿精矿；当磨矿细度增至-0.074 mm90%时，精矿铝硅比达10.61，但回收率下降明显（18.82%）；因此，磨矿细200龚祥郭秀兰等：广西某高硅铝土矿尾砂分选试验研究2023 年 9 月第 9 期度对重选试验的影响比较明显，适宜的磨矿细度为-0.074 mm75%；然而，摇床中矿、尾矿中Al2O3的综合损失率高达近66%，金属量流失较大，为提高资源的利用率，需对摇床中矿和尾矿中的铝土矿进一步回收。3.2重选中矿、尾矿提铝脱硅浮选试验正浮选通常对微细粒级一水硬铝石的分选具有较好的选择性。铝土矿正浮选常用的捕收剂为脂肪酸类阴离子型捕收剂，抑制剂主要为水玻璃、六偏磷酸钠等。针对重选中矿、尾矿中细粒级一水硬铝石，合并重选中矿、尾矿后进行提铝脱硅浮选试验，进一步提高铝土矿的回收率。正浮选粗选分别添加碳酸钠4 000 g/t、水玻璃800 g/t、六偏磷酸钠200 g/t、油酸钠1 000 g/t，试验结果见表4。由表4可知，合并后的摇床中矿、尾矿经1次粗选后，铝土矿粗精矿产率54.39%，Al2O3品位56.53%，SiO2含量15.61%，铝硅比由1.95提高到3.62，Al2O3作业回收率63.76%；因此，在油酸钠体系中，以水玻璃和六偏磷酸钠作为硅酸盐矿物的组合抑制剂，1次粗选对摇床中矿、尾矿的细粒级一水硬铝石具有良好的富集效果，但粗精矿铝硅比较低，后续需加强精选作用，进一步强化铝土矿的富集，才能获得合格的精矿。3.3浮选流程试验在浮选粗选试验的基础上，对合并后重选中矿、尾矿进行浮选流程试验，最终确定了1粗1扫3精浮选流程，扫选精矿与粗选精矿合并后进行精选，进一步回收细粒级铝土矿物并提高浮选精矿的铝硅比。扫选的药剂制度为水玻璃、六偏磷酸钠用量分别为400，100 g/t，捕收剂油酸钠用量500 g/t。试验结果见表5。由表5可知，对合并后重选中矿、尾矿采用1粗1扫 3 精浮选流程，可得到产率 32.32%、Al2O3回收率44.54%、Al2O3品位 66.45%、SiO2含量 8.15%、铝硅比8.15的合格铝土矿精矿；中矿1、中矿2和中矿3产率分别为 4.19%，7.43%，10.45%，铝硅比分别为 5.32，4.21，2.45，与原矿中的铝硅比有不同程度的提高；因此，浮选对重选无法富集的细粒铝土矿具有良好的分选作用，有利于铝土矿的高效回收利用。3.4全流程闭路试验在上述条件试验的基础上，进行重选浮选联合分选闭路试验，试验流程见图2，试验结果见表6。由表6可知，采用1次重选和1粗1扫3精1精扫浮选流程，获得了产率 55.35%、Al2O3品位 65.80%、SiO2含 量 8.41%、铝 硅 比 7.95、Al2O3综 合 回 收 率68.98%的铝土矿总精矿，实现了该高硅铝土矿尾砂的有效分选，尾矿产率为 44.65%，铝硅比仅为 1.06，提铝脱硅效果明显。4结论（1）某高硅铝土矿尾砂含铝矿物为一水硬铝石，其嵌布粒度极不均匀，+0.30 mm粒级产率达45.54%；脉石矿物主要为伊利石、高岭石和方解石，矿样为低铝、高硅、低铝硅比型矿石。（下转第205页）201现代矿业2023 年 9 月第 9 期总第 653 期（3）铁尾矿砂石混凝土的弹性模量都比普通混凝土的弹性模量更小，说明铁尾矿砂石混凝土的变形性能较差，抗震性能较好，当用于建筑中时，需要通过改变水灰比和铁尾矿砂的取代率，将弹性模量控制在一定范围内。（4）分析铁尾矿砂石混凝土的力学性能时，砂率的影响不容忽视。5结语（1）在天然骨料匮乏且当代矿山企业尾矿库越来越难受批的背景下，铁尾矿的回收利用可有效解决资源短缺、尾砂存量高、土地资源占用、生态环境污染及溃坝安全等问题。因此，加大对铁尾矿砂石混凝土的研究力度，对实现科学化运用铁尾矿砂石混凝土意义重大。（2）通过对铁尾矿砂石混凝土进行力学性能试验可知，相比普通混凝土，铁尾矿砂石混凝土的抗拉强度、立方体抗压强度及轴心抗压强度均更高，可满足不同建筑工程的施工要求；但在使用过程中，需要通过改变水灰比和铁尾矿砂的取代率，将弹性模量控制在一定范围内，以提高铁尾矿砂石混凝土的变形性能和耐久性。参考文献1宋殿林，张锦瑞.迁安磨盘山铁矿资源综合利用 J.矿业快报，2006（7）：91-932陈杏婕，倪文，吴辉，等.全尾矿废石骨料高强混凝土的试验研究 J.金属矿山，2015（2）：166-1723黄正均，张英，任奋华，等.铁尾矿砂对喷射混凝土力学特性影响的试验分析 J.矿业研究与开发，2019，39（4）:121-126.4王永定，温震江，杨晓炳，等.粉煤灰-矿渣基固结粉胶凝材料开发与配比优化研究 J.矿业研究与开发，2019，39（5）:88-94.5王宇琨，郄志红，王福州，等.铁尾矿球替代粗骨料的新型混凝土力学性能试验研究 J.混凝土，2020（2）:78-82.6仝宵，王社良.铁尾矿砂再生骨料混凝土力学性能及微观结构分析 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