河南某高硫铝土矿浮选试验研究

2021-12-26张建强刘中原张站云

世界有色金属 2021年18期

姚杰，张建强，刘中原，张站云

（1.中铝郑州有色金属研究院有限公司，河南郑州 450041；2.国家铝冶炼工程技术研究中心，河南郑州 450041）

随着社会的发展，铝土矿消耗日益增加，高硫铝土矿的开发迫在眉睫。在我国高硫铝土矿中，硫大部分是以黄铁矿形态存在，而且多数呈胶质态-胶黄铁矿和胶黄铁矿-黄铁矿的过渡态；另有部分以石膏等硫酸盐矿物、磁黄铁矿、陨硫铁（FeS）、铜和锌的硫化矿物等形式存在[1]。铝土矿中的硫在溶出过程中会以SO32-、SO42-、S2-、S2O32-等形态存在，在溶出体中主要是S2-、S2O32-，在蒸发液中主要是SO42-。这些离子的存在会在溶出过程中造成铝酸钠溶液的铁污染，硫化钠与铁反应生成可溶性的硫代铁络合物，破坏钢铁表面的钝化膜，使其转变成活化状态。这些形态的硫综合作用，大大加速了钢在铝酸钠溶液中的腐蚀过程[2]。一般情况下，铝土矿中的硫矿物主要以黄铁矿的形式存在，而铁矿物除了黄铁矿，还有部分铁的氧化物，这也增加了选矿难度。

硫主要以黄铁矿形式存在，且硫元素分布较集中，这有利于此种矿物用物理浮选方法分离脱硫[3]。反浮选脱硫方法是利用黄铁矿与含铝矿物表面润湿性的差异，并通过浮选药剂增加黄铁矿的疏水性，实现黄铁矿和含铝矿物的分离，得到低硫铝土矿精矿和高硫杂质。浮选脱硫方法与焙烧脱硫、加入沉淀剂（氧化锌或钡盐）脱硫方法相比，具有脱硫效率高、生产成本低、工艺简单、环保等优点。

1 试验原料与方法

1.1 试验原料

试验原料取自河南某地，其主要化学成分分析结果见表1，主要矿物组成见表2。

表1 矿样主要化学成分分析结果%

表2 矿样主要矿物组成%

由表1、表2数据可知，矿样Al2O3含量为58.36%，铝土矿中主要含铝矿物为一水硬铝石，其余的铝主要赋存在高岭石、伊利石等铝硅酸盐矿物中，含硫矿物主要是黄铁矿，黄铁矿与一水硬铝石嵌布不均匀，矿物成分多，结构复杂。通过多元素分析可知，矿样中全硫含量为1.54%，属于高硫铝土矿。

1.2 试验方法

试验采用反浮选脱硫工艺。试验选用XFD-1.5型浮选机，浮选槽容积为1.5L，矿浆浓度为27%，矿浆预搅拌时间为4min，各药剂加入后搅拌2min，经充分搅拌和充气，含硫矿物通过泡沫浮出。试验采用碳酸钠调整矿浆pH值，SNS作为调整剂，硫酸铜作为活化剂，ZBD作为捕收剂，ZYQ作为起泡剂。浮选结束后，将收集到的铝土矿精矿和高硫杂质分别过滤、烘干、称重并分析，计算出铝土矿精矿和高硫杂质产率。

2 试验研究结果与讨论

2.1 磨矿细度试验

为研究该高硫铝土矿不同磨矿细度下的浮选效果，对矿样进行了磨矿细度（-0.074mm含量）试验，试验采用1粗1精反浮选流程，矿浆pH值为9，SNS用量1500g/t，硫酸铜用量100g/t，ZBD用量600g/t，ZYQ用量240g/t，试验结果见图1。

图1 磨矿细度对浮选指标的影响

从图1可以看出，铝土矿精矿硫含量随着磨矿细度的提高而降低，说明矿石在细磨的情况下黄铁矿与铝矿物解离更充分，有利于黄铁矿的分选；当磨矿细度为-0.074mm 80%～90%时，铝土矿精矿硫含量为0.22%左右，说明在该磨矿细度范围内，黄铁矿与铝矿物解离较充分；继续提高磨矿细度会增加生产成本，且会影响铝矿物的回收。综合铝土矿精矿硫含量及产率情况，磨矿细度确定为-0.074mm 80%。

2.2 SNS用量试验

为研究调整剂SNS对该高硫铝土矿反浮选脱硫的效果，进行了SNS用量试验。试验采用1粗1精反浮选流程，磨矿细度为-0.074mm80%，矿浆pH值为9，硫酸铜用量100g/t，ZBD用量600g/t，ZYQ用量240g/t，试验结果见图2。

图2 SNS用量对浮选指标的影响

从图2可以看出，SNS有利于降低铝土矿精矿中的硫含量，对浮选脱硫具有一定的促进作用，当SNS用量超过1000g/t后，铝土矿精矿硫含量的变化很小；铝土矿精矿产率随着SNS用量的增加而增加，当SNS用量超过1000g/t后，铝土矿精矿产率降低。SNS在浮选过程中，对铝矿物具有一定的抑制作用，可以提高含硫矿物与ZBD的作用效果，提高含硫矿物的上浮率。综合铝土矿精矿硫含量及产率情况，SNS用量确定为1000g/t。