铝土矿选矿

铝土矿选矿脱硅
反浮选是具有发展前途的一种方法，美国、前苏联等研究 表明，在矿浆pH7～8时，胺类阳离子捕收剂可有效地选 出鲕绿泥石等硅酸盐矿物，利用六偏磷酸钠有助于矿浆的 分散．IshchenkoV· V等，采用十二胺阳离子捕收剂进行反 浮选，原矿A／Si 1.7～2．4时，浮选搅拌速度为 1750r/min，液固比为3，可获得精矿A／Si 7左右，精矿 产率为27．40％。
结论
铝矿选矿技术的应用与推广，为合理利 用我国中低品位铝土矿资源实现“选一冶 联合生产氧化铝新工艺”提供了技术保证 ，为改革我国氧化铝生产一直采用的能耗 高、投资高、流程复杂的烧结法、混联法 生产工艺开辟出新途径，对于实现我国铝 工业的可持续发展及提高我国氧化铝工业 在国际市场上的竞争能力具有重大现实意 义和深远的战略意义。
铝土矿选矿脱硅
铝土矿选矿脱硅
1洗矿和筛分 洗矿和筛分流程是利用某些铝矿物一 高岭石型的铝土矿中高岭石具有易泥化的 特点，将矿石破碎后通过圆筒洗矿机、槽 式洗矿机、振筛机和水力旋流器等设备， 通过洗矿和筛分可将其除掉，从而提高原 矿的铝硅比。一般适用于铝矿物嵌布粒度 较粗、矿石含泥量较高、含铝较低的三水 铝石矿和个别一水硬铝石矿。
铝矿选矿
目录
铝土矿资源分布特点 铝土矿利用现状
铝土矿脱硅
铝土矿尾矿利用
结论
铝土矿资源分布特点
铝土矿(Bauxite)也称铝矾土，是生产氧化铝的主要原料。按 矿石中有用矿物成分种类可将铝土矿划分为：三水铝石(Gibbsite) 型、一水软铝石(Boehmite)型和一水硬铝石(Diaspore)型三种基本 类型。我国铝矿资源丰富。储量居世界第四位。其中沉积型铝土 矿占总储量的89．9％。堆积型铝土矿占总储量的8．5％，红土型 铝土矿占总储量的1％。主要矿石类型为一水硬铝石，约占总储量 的99％，而三水铝石仅占总储量的1％。铝矿分布集中，其中96％ 的储量分布在山西、贵州、河南、广西、山东及四川、云南等七 省区的255个矿区中。铝土矿的平均品位为： Al2O3 61．99％， SiO2 10．40％。我国一水硬铝石型铝土矿具有高铝、高硅、低铁 的特征，矿石的铝硅比(矿石中Al2O3，与SiO2的质量比，简称A／ S)较低，A／S为4~6的较多，约占总贮量的60％，A／S为2~4的占 10％，A／S大于10的矿石较少，因而导致我国氧化铝生产工艺复 杂，生产成本高，产品质量差。
铝土矿选矿脱硅
3.选择性絮凝
选择性絮凝是将铝土矿磨到一定细度以后，利用含铝 矿物和含硅矿物性质的差异，采用合适的絮凝剂，使矿浆 中的各种矿物发生选择性絮凝，然后将絮凝物分离。该方 法主要适用于嵌布粒度很细的一水软铝石型矿石，成功与 否的关键在于找到合适的分散剂和絮凝剂。有报道将嵌布 粒度很细一水软铝石型矿石磨细至-5μm约30%~40%，依 聚本稀酰胺作为絮凝剂，用苏打苛性钠作为pH调整剂， 以六偏磷酸钠作为分散剂，矿浆中铝矿物发生絮凝，絮凝 物沉淀与悬浮物分离，原矿铝硅比2.75，经选择性絮凝后 ，精铝硅比提高到5.0，回收率为50.40%。
铝土矿尾矿利用
由于铝土矿中伴生矿物种类多、组成复杂，故选矿后 的尾矿难以利用。这些尾矿的堆存将带来环境污染、土地 占用等一系列问题。另外，尾矿中还含有一定的有用矿物 成分，这又将造成一定的资源浪费。为了解决尾矿的环保 问题，提高矿物的综合利用水平，国内外对此进行过一系 列探讨，并提出一些有效的利用途径。比较而言，国外尾 矿的综合利用率达到70％．并取得了良好的经济效益，而 在我国，对尾矿的研究处于起步阶段，其尾矿的利用率才 10％左右”】。我国的矿石资源并不充裕，因此，提高尾 矿的综合利用率已成当务之急，它对循环经济，节省资源 ，降低污染有着举足轻重的作用。该项目属于国家“973 计划”铝土矿综合利用的一个子课题，显然国家对于尾矿 的综合治理给予了高度重视。
铝土矿选矿脱硅
铝土矿脱硅的主要方法
化 学 选 矿 法
生 物 选 矿 法
物 理 选 矿 法
铝土矿选矿脱硅
化学选矿法主要是在一定的温度下， 通过化学反应分解矿石中的含硅矿物(主要 是高岭石)，然后用苛性钠溶液对焙烧产物 进行溶出处理，其中SiO2优先溶出，进入液 相，铝矿物仍留在固体中，然后通过固液 分离等方法便可达到脱硅的目的。
铝土矿利用现状
以前由于我国铝土矿绝大部分属于高铝、高硅、细粒 嵌布一水硬铝石型，铝硅比(A／S)在10以上的铝土矿不到 总储量的10％，大部分铝土矿铝硅比在4～8，而且洗选困 难，因此不能经济地采用国外普遍采用的常规拜耳法生产 氧化铝(从经济的观点出发，拜耳法一般要求入料铝硅比 大于10)。氧化铝工业主要采用碱石灰烧结法和混联联合 法生产氧化铝，但是，这两种生产方法与国外处理高品位 铝土矿的常规拜耳法比较，存在生产能耗高、工艺流程长 、建设投资大、制造成本高等缺点形态除去 含硅矿物，达到降低铝土矿矿石中SiO2含量 的目的。常见的方法有洗矿、分级、选择 性碎解、浮选和选择性絮凝等。其中浮选 脱硅法是研究较多，也是较为有效的方法 之一。根据上浮矿物是否为目的矿物，浮 选可分为正浮选和反浮选，采用正浮选来 实现铝土矿脱硅的研究较多，工艺相对较 成熟。
铝土矿选矿脱硅
我国铝土矿反浮选脱硅工艺成功的实例未见报道，这 可能与我国一水硬铝石型铝土矿的性质有关。其主要原因 可能是：含硅矿物种类繁多，矿物间存在一定的可浮性差 异，反浮选脱硅实际上是要实现存在可浮性差异的多个含 铝硅酸盐矿物的混合浮选；含硅矿物嵌布粒度微细.-15μm 粒级占40%~90％，解离后微细粒含铝硅酸盐类粘土矿物 常规浮选时上浮率低；含硅矿物多为层状结构，层面与端 面存在电性差异，影响可浮性。铝土矿反浮选脱硅工艺尚 在进一步深入研究之中。
铝土矿尾矿利用
3.铝土矿选矿尾矿用作井下充填材料 在矿山采矿过程中，矿山采空区的地 压控制问题日益突出，成为矿山高效、安 全作业的主要障碍。充填采矿法是深部矿 体及复杂应力环境下地压控制的有效途径 之一。铝土矿选矿尾矿可代替细砂、碎石 等用作井下充填材料。
铝土矿尾矿利用
4.铝土矿选矿尾矿中有价组分的提取 铝土矿含有SiO2 、 Al2O3 、Fe2O3、 TiO2等具有回收价值的有价组分，其品位常 常大于相应的原生矿品位，从铝土矿选矿 尾矿中提取这些有用组分具有重要的经济 价值。
铝土矿尾矿利用
1.铝土矿选矿尾矿生产建筑材料 铝土矿选矿尾矿生产建筑材料是尾矿最容易利用、用 量最大、环境保护效益最好的利用途径。选矿尾矿中含有 高岭石、伊利石、一水硬铝石等矿物。这些都是较有价值 的非金属矿物资源，可代替天然原料作为生产环境材料的 原料。用于生产双快型砂水泥，用于耐火材料、墙体材料 ，用于生产人造石材、低温陶瓷木材。 2.铝土矿选矿尾矿生产化工产品 用于生产复合吸水材料，用于生产铝硅合金，用于生产硫 酸铝、聚合氯化铝等铝盐制品及4A 沸石。
铝土矿利用现状
沈阳铝镁设计研究院依据我国一水硬铝石矿选矿可能 达到的A／S指标，以年产600kt的氧化铝生产规模为基础 ，对选矿一拜耳法氧化铝生产工艺与石灰拜耳法及混联法 生产工艺的生产技术经济指标进行比较测算，具体如下： 在原矿A／S为5．72，选矿后的精矿A／S为10．48时， 选矿一拜耳法氧化铝生产工艺较石灰拜耳法氧化铝生产工 艺碱耗降低36．5％；与精矿混联法氧化铝生产工艺相比 设备费减少12％，能耗降低21％，碱耗降低24％；与原 矿混联法氧化铝生产工艺相比设备费减少35％，能耗减少 51％，石灰消耗量减少70％。精矿溶溶出率可达到88～ 89％，“与传统混联法相比，氧化铝生产能耗降低50％， 生产成本降低8．86％，建设投资下降16．40％。
铝土矿利用现状
自50年代以来，我国有关单位开展的铝矿选矿试验 ，即以利用我国的一水硬铝石资源为目的，矿石经选矿脱 硅后用于氧化铝生产，实现“选一冶联合”。改变我国氧 化铝工业因受矿石性质和品位因素的制约，利用一水硬铝 石生产氧化铝只能以能耗高、投资大、流程复杂的混联法 和烧结法工艺为主的现状。
铝土矿选矿脱硅
2选择性破磨矿
我国铝土矿主要是一水硬铝石，属链状结构，原子间主要 以离子键相连，其硬度较大，莫氏硬度一般为6～7；含硅 脉石矿物主要是高岭石、伊利石、叶蜡石等黏土矿物，均 为层状结构，层间为氢键、弱离子键、分子键，其硬度较 低，莫氏硬度一般为1～3。因此，这两类矿物在相同外力 场中粉碎时，粒度减小速率不同，这是铝土矿石中铝、硅 矿物选择性破磨的基础。在铝土矿的选择性破磨过程中， 诸多因素都会影响其选择性，如铝土矿矿石工艺矿物学性 质、破磨设备、磨矿介质等。
铝土矿选矿脱硅
5.正浮选脱硅工艺
正浮选脱硅工艺是利用铝矿物捕收剂吸附铝矿物增加 其疏水性，使其富集在液相气泡表面而上浮，并利用抑制 剂阻止硅矿物上浮，从而实现铝、硅矿物分离的一种脱硅 工艺。正浮选时有效的铝矿物捕收剂有脂肪酸及其皂类( 如油酸、733、氧化石蜡皂、塔尔油、癸二酸下脚料)、黄 酸盐类、异羟肟酸盐类等。调整剂或分散剂有碳酸钠、六 偏磷酸钠、水玻璃、单宁酸、焦磷酸钠、磷酸钠、腐殖酸 钠、硫化钠、氢氧化钠等。
铝土矿选矿脱硅
自六十年代以后，我国对一水硬铝石型铝土矿进行了 大量的浮选脱硅试验研究，一般磨矿细度-0．074μm为95 ％，甚至更细，用碳酸钠和氢氧化钠调整pH至9左右，采 用六偏磷酸钠、硅酸钠、腐殖酸盐、木质素和硫化钠等作 为分散剂，常用氧化石腊皂与塔尔油(多为4BI)或癸二酸下 脚料等作捕收剂，流程多为二次粗选一次精选。山东、山 西、河南等地一水硬铝石型铝土矿浮选脱硅研究结果为， 原矿铝硅比约为5时，选精矿铝硅比可达9左右，氧化铝回 收率达到90％。
铝土矿选矿脱硅
4.反浮选脱硅工艺 铝土矿中一般硅矿物的含量远低于铝 矿物的含量。反浮选脱硅工艺是依据浮少 抑多原则，使硅矿物捕收剂以静电力或氢 键作用吸附于硅矿物表面，并通过自身碳 链问的分子间作用来强化矿粒表面的疏水 性，使硅矿物选择性地富集在气泡上浮于 液相表面，从而实现与铝矿物分离的一种 脱硅工艺。
铝土矿利用现状
铝土矿
氧化铝
金属铝
铝土矿原矿
铝土矿先经过 脱硅处理，提 高铝硅比，然 后通过拜耳法 生产氧化铝
氧化铝通过电 解得到金属铝
铝土矿选矿脱硅
在用碱法生产氧化铝的过程中，硅是铝土矿中最有害 的杂质，溶出时产生铝硅酸钠(生产上称为钠硅渣)引起铝 的损失，增加碱耗，同时使得生产工艺复杂，导致生产成 本提高。资料表明：用拜耳法生产氧化铝，矿石中的SiO2 每增加1％，每吨矿石多消耗NaOH 6．6kg、Al2O3 8.5kg； 用烧结法生产氧化铝，矿石中SiO2每增加1％，则多消耗 石灰石3．5kg。由于矿石硅高、铝硅比低，必须采用熟料 烧结。在烧结法生产中，熟料烧结的能耗最大，占总能耗 的54．35％以上；在混联法生产中，熟料烧结的能耗仍然 占首位，达26．45％。可见硅高、铝硅比低是造成我国氧 化铝工业生产成本高的主要原因。因此，必须设法降低矿 石中的SiO2含量，提高铝土矿的品位，使它们变成生产氧 化铝的优质原料，达到降低能耗、节省成本的目的。
铝土矿选矿脱硅
生物选矿法是用微生物来分解硅酸盐 、铝硅酸盐矿物，如细菌可以将一个高岭 土分子破坏为氧化铝和二氧化硅，从而使 二氧化硅转化为可溶物，而氧化铝不溶， 得以分离。这种方法对于处理胶状极细粒 铝土矿较为适合，它能保证得到较高的工 艺指标，并消除对环境的污染，而且成本 低，是具有良好前景的选矿脱硅方法。其 缺点就是脱硅速度慢、周期长、条件要求 苛刻，目前难于在工业生产中应用。