铝土矿选矿及尾矿综合利用_张国斌.docx

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1、 DOI 10. 13662/j. cnki. qjs. 1998. 09. 001 1998年 N淡 轻金属 轻金属原料矿山 铝 土 矿 选 矿 及 尾 矿 综 合 利 用 张国斌 (沈阳铝镁设计研究院辽宁沈阳 110001) 摘要：着重论述铝土矿选矿工艺在氧化铝工业及耐火材料工业中的应用，以及铝土矿选矿尾 矿的综合利用前景。 关键词：铝土矿铝钒土矿选矿尾矿综合利用 随着我国氧化铝工业拜耳法生产工艺的推 广及耐火材料工业的发展，对铝土矿石 (氧化铝 工业通常称为铝土矿，耐火材料工业对含铁低 的铝土矿称为铝钒土矿）的质量要求日益提高。 但面对优质铝土矿资源渐减的现状，铝土矿选 矿引起了氧化铝及

2、耐火材料行业的高度重视， 采用经济合理的选矿方法提高铝土矿质量，降 低有害杂质，己成为一个重要的研究课题。 1我国铝土矿资源特点 我国铝土矿资源贮量丰富，总贮量的 94. 614集中分布在山西、贵州、河南、广西、四川 等省份。铝土矿类型以高岭土 一水硬铝石 (D-K)型为主，该类型矿石约占总贮量的 99%，其他类型铝土矿仅为总贮量的 1%。矿 石 A/S为 4 6的较多，约占总贮量的 60%， A/S为 24的占 10%， A/S大于 10的矿石较 少。 我国铝土矿的特点是高铝、高硅、低铁，其 形态通常为鮞状、豆状、多孔状、土状、致密块状 等。铝土矿中主要杂质成分为铁矿物、铝的含 水硅酸盐矿物

3、、氧化硅及其氢氧化物、钛矿物、 硫化物等 1。 2.1铝土矿选矿脱硅 我国铝土矿铝高、硅高、低 A/S， 一般认为 只适合于联合法或烧结法生产氧化铝，这两种 方法与拜耳法生产氧化铝相比能耗高，流程复 杂，生产成本高，基建投资大。为配合国内拜耳 法工艺研究，自 70年代，国内部分科研、设计单 位开始对山西、山东、河南、贵州、广西等地铝土 矿进行选矿试验，取得了良好的铝硅分离效果， 达到分离有害杂质的目的，为拜耳法工艺研究 提供了原料。 表 1为山西克俄矿区及河南小关矿区铝土 矿，应用浮选方法进行选矿脱硅的小型试验结 果 ，试验表明铝土矿浮选脱硅效果良好，浮 选精矿的 A/S能够满足应用拜耳法生产

4、氧化 铝对原料的要求。 为了验证铝土矿浮选脱硅工艺工业应用的 可行性，对山西克俄矿区的铝土矿进行了处理 量为30kg/h的连续试验和处理量为 9t/d的试 验厂试验，试验厂试验指标详见表 2,其中精矿 一水硬铝石 的回收率为 77. 34%Q。 对于含泥高的铝土矿，应用洗矿 M及洗矿 - 磁选 -浮选流程也可以获得较好的脱硅效果。 2铝土矿选矿 4 0 轻 金 属 1998年 N淡 表 1克俄矿区及小关矿区铝土矿选矿脱硅小型试验结果表 矿区名称 产品名称 产率 % 品 位， A/S AI2O3 回收率， 流程特点 Al2 3 Si02 精 矿 67. 11 71.29 6. 80 10.48

5、74.49 小 关 尾 矿 32. 89 49. 82 26. 13 1. 91 25. 51 :粗一精 原 矿 100. 0 64. 23 13. 16 4. 88 100. 0 精 矿 73.23 72. 36 8. 48 8. 54 79. 98 克 俄 尾 矿 26. 77 49. 56 29. 89 1. 66 20. 02 一粗一精 原 矿 100. 0 66. 26 14. 21 4. 66 100. 0 表 2克俄矿区浮选脱硅试验厂试验指标 产品名称 产率， 品 位， A/S AI2O3回收率， 流程特点 Al2 3 Si02 精矿 65. 92 71.25 7. 85 9.

6、08 71. 12 尾矿 34. 08 55. 96 23. 17 2. 42 28. 88 二粗一精 原矿 100. 0 66. 04 13. 07 5. 05 100. 0 2.2铝土矿选矿脱硫 为在氧化铝生产中充分利用高硫铝土矿资 源，对尚硫锅土矿进彳丁脱硫工艺研究。在对山 东湖田高硫铝土矿进行的脱硫试验中，在原矿 Al2 3 68. 13%， Si 2 7. 78M， s 0. 6554 经浮选 得到 A1203 70. 34M， Si02 7. 27% S 0. 15%， A1203回收率为 78. 12%的浮选精矿，其脱硫效 果显著。国内其它高硫铝矿也曾进行浮选 脱硫试验，在原矿

7、S 3. 84%时经选矿得到 S 0.74%的铝土矿精矿。同时采用光选 -浮选、分 级 -光电选也可以获得较好的脱硫及碳酸盐的 效果 45。 2.3铝钒土矿选矿除杂 b、 6、 7、 83 由于铝土矿选矿科研成果迟迟未能应用于 氧化铝工业，自 70年代末期开始，转而进行解 决尚错钥 ! 土的除杂提纯工艺研究。先后有多个 科研、设计单位对阳泉高铝钒土矿进行除钛铁 杂质的选矿工艺研究。 I毕工业试验 阳泉铝钒土矿矿石 (D _ K型）中的一水硬 招石与尚岭土多呈隐晶质集合体，两者共生关 系密切，一水硬招石一般粒度小于 0. 05mm， 高 岭土粒度小于 0. 01mm。 半工业试验中根据矿 石性质

8、，将矿石细磨至 95% 200目，采用二次 粗选、二次精选的正浮选流程，得到表 3所列的 试验结果。 产品名称 浮选精矿 浮选尾矿 原 矿 生料产率 % 35. 72 64. 28 100. 0 料别 生料 熟料 熟料 熟料 表 3阳泉铝矾土矿石半工业浮选试验指标表 化学成分， AI2O3 Si 2 Fe2 3 Ti 2 CaO MgO 73. 01 6. 881. 152.27 0.28 0.21 86. 14 8. 12 1. 36 3.21 0. 33 0.25 56. 34 23. 36 2. 02 3. 04 0.280.16 65. 61 27. 20 2. 35 3. 54 0.

9、 330.19 62. 30 17.48 1. 71 2. 92 0. 280.18 72. 94 20. 38 2. 00 3.43 0. 330.20 K20 Na2Q 烧失 0. 08 0. 27 15. 24 0. 09 0. 32 _ 0. 09 0. 30 14. 13 0. 10 0. 35 _ 0. 09 0. 29 14. 52 0. 10 0. 32 1998年 N沒 轻金属 有上表可知，浮选精矿符合特级高铝耐火 材料标准，浮选尾矿符合二级高铝耐火材料标 准。同时可根据需要适当调节流程和控制产 率，可获得特级、一级、二级、三级等不同品级的 尚招耐火材料。 在半工业浮选试验的

10、基础上，对浮选尾矿 进行了半工业强磁选试验，取得了较好的除铁 效果，但除钛效果不明显，详见表 4。 表 4浮选尾矿半工业浮选试验指标表 产品名称 生料产率 料别 化学 成分， % % 烧失 Al2 3 Si02 Fe2 3 Ti 2 CaO MgO K20 Na20 磁性产品 生料 57. 57 21. 04 5. 67 2. 72 0. 31 0. 20 0. 08 0. 36 13. 45 10. 82 熟料 64. 21 24. 31 6. 65 3. 14 0. 36 0. 23 0. 09 0. 42 非磁性 53.46 生料 57. 26 23. 84 1. 39 2. 56 0.

11、 23 0. 15 0. 09 0. 28 14. 68 产品 熟料 67. 11 27. 94 1. 63 3. 00 0. 27 0. 18 0. 11 0. 33 原 (尾 )矿 生料 56. 97 23. 37 2. 12 2. 58 0. 23 0. 16 0. 09 0. 28 14. 48 64. 28 熟料 66. 63 27. 33 2. 47 3. 12 0. 28 0. 20 0. 11 0. 36 (2賒钛铁试验 为了进一步提高半工业浮选试验尾矿作为 高铝耐火材料的等级，使之达到合成莫来石的 标准 （ Ti02 2. 0%， Fe203 1 %， Na20 + K20

12、0. 2%)，在半工业浮选试验的基础上，对半工 业浮选尾矿进行浮选新工艺试验。矿石经细磨 至 97 % 0. 038mm， 在酸性介质中经一次粗 选，两次精选，三次扫选的连续扩大试验，取得 了理想的降钛铁效果，尾矿中 Ti02降至 1. 82%， Fe203降至 0. 77%，作为合成莫来石的 产品产率达到 78. 86%，试验结果详见表 5。 表 5降钛铁连续扩大浮选试验指标表 产品名称 产率 品 位， 回 收 率 ， AI2 O3 Ti02 Fe2 3 AI2O3 Ti02 Fe2 3 钛铁精矿 21. 14 56. 02 6. 71 3.36 19. 53 49. 71 53.91 尾

13、矿 78. 86 61. 86 1. 82 0. 77 80. 47 50. 29 46. 09 原 (尾 )矿 100. 0 60. 63 2. 85 1. 32 100. 0 100. 0 100. 0 3铝土矿选矿尾矿综合利用 铝土矿选矿是在除杂的同时解决一水硬铝 石与高岭土的分离，产出的尾矿中含铝矿物除 少部分未分离的一水硬铝石外，主要为高岭 土 9。高岭土矿物 AU (Si4 iG) (OH )8分子式 中含 A1203 39. 5%， Si02 46. 5%， H20 14%，因 矿物本身含铝和硅，这部分铝无法用物理选矿 方法回收，不可避免地造成部分铝的损失，使铝 娃分选难以达到很

14、高的指标，故此，错土矿选矿 的尾矿应进行综合利用。 铝土矿选矿尾矿由于原矿成分及选矿方法 的不同而有差异，试验表明尾矿产率约为 25% 30%，尾矿中 AI2O3含量一般大于 50%。因 此，铝土矿选矿尾矿的综合利用问题，也制约着 铝土矿选矿工艺在氧化铝工业及耐火材料工业 中的应用。 3.1铝土矿选矿尾矿用于耐火材料 铝土矿选矿尾矿主要含有 Al203、 Si02及 少量的铁、钛、钙、镁等，适合于生产耐火材料， 可达到三级品的要求 1G。经对河南小关铝土 矿选矿试验尾矿进行煆烧及制砖试验 11 ，尾矿 经电炉在 1250 C煆烧，得到煆后料显气孔率 8. 3%，体积密度 2. 63g/cm3,

15、吸水率 3. 2%。用 此熟料制成砖在 1250 C保温 5小时烧成，在尾 矿煆后料中加入20%粘土，按一般生产工艺制 砖，烧制出的粘土砖可达到盛钢桶用粘土制品 标准要求；在尾矿煆后料中加入 30%尾矿（生 料 )，按一般生产工艺制砖，烧制出的粘土砖可 达到一般粘土制品及浇铸用粘土制品标准要 求。试验还表明，如在尾矿中分选出赤铁矿、绢 轻金属 1998年 N淡 云母矿物，铝土矿选矿尾矿可成为较好的耐火 材料。 3.2铝土矿选矿尾矿用于建材工业 铝土矿选矿尾矿富含 A1203,可以作为水 泥生产的配料，用于生产高铝水泥 412。阳泉 招钥！土矿尚销机土选矿试验的筒铁尾矿，用于 生产建筑陶瓷的试验

16、也取得了成功。同时尾矿 用于建筑材料，成型后抗压强度可高达 1. 47X 107Pa， 超出普通建筑用粘土砖的一倍。近年来 机制免烧多孔砖 13及装配式轻型砖 14的开发 与应用，也为铝土矿及其它矿山选矿尾矿提供 了更为广阔的综合利用前景。 4铝土矿选矿工艺应用展望 4.1铝土矿选矿工艺在氧化铝工业中的应用 我国铝土矿选矿试验是基于为氧化铝工业 生广提供尚 A/S矿石原料而开始的。错土矿 选矿精矿A/S 般大于 8,适合用于拜耳法生 产氧化铝，经对小关铝矿浮选精矿进行拜耳法 溶出试验， A1203溶出率达到 84%15，试验条 件为： Nai k NaOc AI2O3 ak 244g/l 18

17、g/l 119g/l 3.38 配料 ak 1. 7,赤泥 A/S 1. 0,石灰含有效 CaO量 69. 38%。 为配合中州铝厂二期建设，国家计委、中国 有色金属工业总公司己将选矿 -拜耳法氧化铝 生产工艺研究试验列为 “ 九。五 ” 攻关项目。目 前，选矿试验已取得良好的试验指标，采用选择 性聚团浮选流程的小型闭路脱硅试验， A/S由 5. 85提高到 11 12， A1203回收率为 87% 88%4，并将于近期进行半工业试验。 4.2铝土矿选矿工艺在耐火材料工业中的应 用 随着耐火材料工业的发展，应用选矿方法 对铝钒土矿石进行除杂，提高原料等级生产高 级耐火材料，己成为耐火材料工业发

18、展的一个 重要途径。 针对阳泉铝钒土矿除钛铁杂质选矿试验， 应用选别出的低杂质原料进行的人工合成莫来 石试验己取得良好的试验指标 7。沈阳铝镁 设计研究院、鞍山焦耐设计院受阳泉铝钒土矿 的委托，根据这一试验成果，己完成铝钒土矿选 矿车间及人工合成莫来石车间的可行性研究及 初步设计工作 16。 相信在不久的将来，铝土矿选矿工艺将应 用于我国氧化铝及耐火材料工业，为其发展提 供优质廉价的原料。 参 考 文 献 1沈阳铝镁设计研宄院 .全国铝土矿资源及综合技术经济评 价 .（阶段报告 ） .1995 2沈阳铝镁设计研宄院 .铝土矿选矿试验报告选编 （ 内部资 料 ） .1996 3孙锦清 .平果铝土

19、矿选矿工艺设计与实践论述 .有色金属 (选矿部分 )， 1996(5) :1 6 4冯其明等 .九十年代铝土矿选矿除杂研宄现状与展望 .轻 金属 .1998(4) :9 13 5何伯泉等 .试论我国高硫铝土矿脱硫新方法 .轻金属 .1996 (12) :3 5 6关明久 .阳泉高铝钒土选矿试验的新进展 .耐火材料 .1991 (4) :225 227 7北京钢铁学院等 .阳泉铝钒土矿的物质组成、降低钛铁含 量及人工合成莫来石的研宄报告（内部资料 ） .1986 8张宝丽等 .脱除铝钒土中钛铁杂质选矿方法研究 .有色金 属（选矿部分 ） .1995(5) :11 14 9李耀吾等 .一水硬铝石

20、-高岭土型铝土矿的选矿 .金属学 报 .1979(9) :319 322 10谢岷 .铝土矿选矿试验研宄 .有色金属（选矿部分 ） .1995 (6) =12-16 11洛阳耐火材料研宄所 .小关铝土矿尾矿基本性能试验（内 部资料 ） .1978 12席耀忠 .水泥研宄和开发的新成果、新动向 .水泥 .1993 (10) 13李鸿年 .多孔砖的开发应用与展望 .中国建材 .1996(5): 16-17 14张福贵 等 .装配式轻型砖的研制 .中国建材 .1996(1) :36 37 15沈阳铝镁设计研宄院等 .郑州铝厂小关铝土矿选矿 -拜耳 法试验报告（内部资料 ） .1976 16沈阳铝镁设计研究院 .阳泉铝钒土矿选矿成型车间初步 设计（内部资料 ） .1994 收稿日期： 1998 04 17