我國鋁土礦具有資源豐富、鋁高、硅高的特點，不能滿足拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的要求。通過采用經(jīng)濟高效的選礦技術(shù)脫硅獲得高鋁硅比精礦，而后選精礦采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，即選礦——拜耳法，是近期內(nèi)增強我國氧化鋁工業(yè)生存與競爭能力，并使之充滿活力的重要途徑。

在微細物料分選技術(shù)中，浮選機曾經(jīng)是普遍應(yīng)用的設(shè)備。但隨著貧、細鋁土礦資源的開發(fā)，浮選機對微細物料分選效率低的劣勢更加明顯，因而造成現(xiàn)有分選流程復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，進而影響了鋁土礦選礦技術(shù)的推廣。

由中國礦業(yè)大學(xué)自主開發(fā)研制的旋流——靜態(tài)微泡浮選柱，由于其獨特的設(shè)計和對物料強化的礦化方式因而形成了對細粒級物料非常理想的分選效果。通過近幾年的不斷創(chuàng)新，中國礦業(yè)大學(xué)開發(fā)了一系列微泡柱分選設(shè)備與簡潔分選工藝，廣泛應(yīng)用于煤礦、非金屬礦和金屬礦領(lǐng)域，取得了顯著的社會經(jīng)濟效益。本文就是依托旋流——靜態(tài)微泡浮選柱對鋁土礦進行分選研究，以探索其在鋁土礦分選中的應(yīng)用效果及前景。

二、礦石性質(zhì)

此次實驗所用礦石采自河南某礦區(qū)，該礦區(qū)鋁土礦原礦的A/S一般在5.2-5.7。取代表性原礦做化學(xué)成分和物相分析，其結(jié)果分別見表1、表2。

表1  原礦化學(xué)分析結(jié)果(%)及A/S

表2  原礦礦物組成(%)

從表1可以看出該礦區(qū)鋁土礦屬中低品位鋁土礦，除堿法生產(chǎn)氧化鋁過程最為有害的雜質(zhì)SiO₂含量較高外，有害雜質(zhì)鐵礦物和TiO₂含量也比較高，如有需要在產(chǎn)品中可做進一步的分析并采取適當方法削弱二者的影響。

從表2中可以看出該礦區(qū)鋁土礦中主要的脈石礦物為高嶺石和伊利石。

三、實驗設(shè)備和藥劑

礦石破碎和磨礦分別采用了XMQ- 240×90顎式破碎機和小型球磨機。分選系統(tǒng)采用了Φ75mm×2000mm旋流-靜態(tài)微泡浮選柱作為主體分選設(shè)備，Φ300mm×450mm攪拌桶作調(diào)漿設(shè)備，采用功率0.75kw的熱水泵作為中礦循環(huán)泵，采用兩臺型號BT00-600M的蠕動泵分別作為給料泵和排尾泵?；灧治黾捌渌o助設(shè)備在此不再一一贅述。分選系統(tǒng)的設(shè)備聯(lián)系示意圖見圖1。

實驗中采用Na₂CO₃作為pH調(diào)整劑，六偏磷酸鈉作為分散劑和抑制劑，捕收劑為BK-420。

四、主體分選設(shè)備旋流-靜態(tài)微泡浮選柱分選方法及原理簡介

旋流-靜態(tài)微泡浮選柱分選原理如圖2所示。其主體結(jié)構(gòu)包括柱分離段、旋流分離段、氣泡發(fā)生與管浮選段三部分。整個浮選柱為一柱體，柱分離段位于整個柱體上部，用于原料預(yù)選，并借助其選擇性優(yōu)勢得到高質(zhì)量精礦；旋流分離段采用柱-錐相連的水介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)，并與柱分離段呈上、下結(jié)構(gòu)的直通連接。

從旋流分選角度，柱分離段相當于放大了的旋流器溢流管。在柱分離段的頂部，設(shè)置了噴淋水管和泡沫精礦收集槽；給礦點位于柱分離段中上部，最終尾礦由旋流分離段底口排出。氣泡發(fā)生器與管浮選段直接相連成一體，單獨布置在柱體體外；其出流沿切向方向與旋流分離段柱體相連，相當于旋流器的切線給料管。

這種浮選柱的原理優(yōu)勢主要有：1）將浮選與重選方法相結(jié)合,形成綜合力場優(yōu)勢，提高了分選效率；2）形成以重選、浮選為核心的多重循環(huán)強化分選鏈；3)過飽和溶解氣體析出及采用高效射流成泡方式形成微泡；4)填料和篩板的混合充填方式，構(gòu)成了柱體內(nèi)的“靜態(tài)”分離環(huán)境。

五、選礦實驗研究

在用浮選機做過初步探索實驗研究后，根據(jù)旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的分選回收能力強、富集比高、選擇性強的特點，確定的分選流程為一次粗選一次精選流程，由于實驗室條件限制，采用了開路流程。實驗流程見圖3。

（一）磨礦粒度確定

由于鋁土礦礦石中存在一水硬鋁石富集合體，并且鋁土礦選礦脫硅不需要完全單體解離，為減少磨礦不必要的功耗和礦物泥化的影響，鋁土礦浮選入藥粒度控制在-200目占75～80%即可。由于旋流——靜態(tài)微泡浮選柱對細粒分選存在優(yōu)勢，所以選擇浮選入料的磨礦粒度組成為-200目占80%。在把原礦破碎至-3mm后縮分出300份1kg礦樣作為實驗樣，而后做了磨礦實驗，并繪制出磨礦粒度曲線見圖4，從中查得磨到-200目占80%的物料組成需要磨礦時間為10min。

    在磨礦時間10min條件下對所得磨礦物料做了進一步的粒度分析，結(jié)果列于表3中。從中可以看到+0.5mm粒級鋁硅比明顯高，可直接做為精礦，符合要求．
 

表3  -200目占80%時的磨礦粒度組成及品位分析

（二）分選條件實驗

通過查閱相關(guān)資料，我們將實驗中的pH值一般控制在9~10之間，這是因為：當pH<8.5時，高嶺石層面與端面之間的總相互作用表現(xiàn)為吸引作用，極易形成強烈的聚團；當pH>9時高嶺石顆粒之間總相互作用勢能均為正值，表現(xiàn)為排斥作用，顆粒之間的分散較好。對于分散劑兼有抑制作用的六偏磷酸鈉，其用量的增加不利于一水硬鋁石和高嶺石的正浮選分離，這是因為高嶺石的鋁活性少，較低用量的六偏磷酸鈉就覆蓋了高嶺石上的鋁活性位，從而抑制了捕收劑對高嶺石的捕收。因此在正浮選中分散劑六偏磷酸鈉的量應(yīng)該保持在較低水平，方能更好的實現(xiàn)一水硬鋁石與高嶺石等的分離^[10]。因此在實驗中我們采取了少加或不加的策略，并且通過實驗觀察發(fā)現(xiàn)在量少至不加之間六偏磷酸鈉用量變化的影響不是非常明顯。

由于鋁土礦正浮選中采用的是皂類捕收劑，提高礦漿溫度對降低藥耗和獲得較好的浮選指標都有重要作用。一般礦漿溫度保持在42℃左右，這是由氧化石蠟皂所含的脂肪酸熔點較高、水溶性較差等因素所決定的。

上述的條件確定不光是查閱了相關(guān)文獻，也是在實驗過程中得到過檢驗的。因為其不作為日后大型化的主導(dǎo)分析因素，在此不做過多分析。下面將主要介紹下捕收劑用量、處理量、磨礦細度三個實驗。

1、捕收劑用量實驗

    pH控制在9到10之間，所用捕收劑量及相應(yīng)指標見表4。

表4 不同捕收劑用量下的分選情況

從表4中我們可以看到捕收劑作用效果在尾礦(指粗選尾礦，下同)端呈現(xiàn)出很明顯的變化規(guī)律：隨捕收劑用量的減少，尾礦A/S逐漸增加。回收率除1600g/t的點外也符合一般情況下的回收率隨捕收劑用量的變化規(guī)律，主要原因是實驗室所用浮選柱直徑小，因而管壁效應(yīng)大，造成藥劑損失大，使實驗中其它影響因素不能簡單忽略。從其中一組對比實驗中看出抑制劑六偏磷酸鈉的作用效果并不明顯。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)在粗選捕收劑1800g/t，精選250g/t情況下就能獲得很好的分選指標，可見浮選柱還是具有很好的應(yīng)用前景的。由于實驗是采用的開路流程，故回收率還有提升的空間，在閉路后回收率還會有所提高，但精礦A/S比會稍有下降。

2、處理量實驗

在做處理量實驗時pH都是控制在9到10之間，實驗中沒有加抑制劑，實驗中采用變化給料泵讀數(shù)來得到不同處理量，具體結(jié)果見表5。表5中處理量是通過計算的來的。

表5  處理量與分選指標表

通過表5處理量與分選指標表我們可以看到，隨著處理量的增加，浮選精礦指標變差，尾礦A/S增加，回收率有所下降，這主要是因為隨著處理量增加導(dǎo)致浮選時間縮短，因而礦漿沒能充分分選，使得分選效果變差。

3、磨礦細度實驗

藥劑加入量和處理量實驗中的相同，不同磨礦細度下的分選指標見表6。

表6  不同磨礦細度下的分選指標

磨礦實驗如果磨得太細則會使細泥增加，進而出現(xiàn)泥化現(xiàn)象，將會影響分選系統(tǒng)，從而使指標變差；如果磨得太粗將有可能使解離不充分。從表6中看磨礦細度-200目占85%分選指標最好。但是通過前面實驗我們看到在-200目占80%時分選指標也是不錯的，只是由于分選系統(tǒng)太小造成指標波動比較大，所以對于細粒物料處理效果較好的浮選柱而言，當其處理鋁土礦時，磨礦粒度控制在-200目占80~85%之間是比較好的。

六、總結(jié)

    通過實驗我們可以看到旋流——靜態(tài)微泡浮選柱在分選鋁土礦方面還是有著很好的應(yīng)用前景的。在經(jīng)過一粗一精兩次分選的情況下可獲得A/S11.66的浮選精礦，A/S1.42的粗選尾礦和接近90%的回收率分選指標，這對于提高資源利用率來說是有很大優(yōu)勢的。由于本次實驗是探索性實驗，在抑制劑用量、溫度變化等方面未展開細致的研究，在這方面還有待進一步的完善。