泡沫浮选法从铝土矿中分离硅

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 2.2 42.4 3.4 7.8 11.7

0.297 7.5 28.0 4.7 27.9 9.6

0.149 34.0 21.5 2.5 45.8 6.7

0.074 30.4 25.4 1.8 39.6 10.7

-0.074 25.9 25.8 4.0 23.9 18.3

合计100.0 24.7 2.9 36.1 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。