河南某高硫铝土矿浮选脱硫试验研究.pdf

2 0 1 7 年第1 期有色金属 选矿部分 4 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 1 ．0 1 0 河南某高硫铝土矿浮选脱硫试验研究 解文康1 ，周杰强2 ，陈兴华1 ⋯，邓海波1 1 ．中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 ；2 ．武汉理工大学资源与环境工程学院， 武汉4 3 0 0 7 0 ；3 ．平顶山华兴浮选工程技术服务有限公司，河南平顶山4 6 7 0 3 1 摘要硫及其硫酸盐对铝土矿的溶出工艺存在不利的影响，针对河南某高硫铝土矿进行反浮选脱硫试验，为下一步氧 化铝的生产提供合格产品。以碳酸钠为p H 值调整剂，新型药剂S N S 为抑制剂。硫酸铜为活化剂，丁基黄药为捕收剂，通过单 因素条件试验，一次选矿取得了硫精矿中硫品位为5 ．5 ％，硫精矿产率为1 8 ．6 9 ％，脱硫率为8 3 ．5 2 ％，铝精矿含硫量为0 ．2 5 ％ 的试验指标。当原矿硫品位为1 ．5 3 ％时，工业生产调试取得了脱硫率9 4 ．9 8 ％，硫精矿硫品位3 0 ．3 9 ％的指标。实现了无尾 矿生产，对于资源综合利用和保护环境具有重要的意义。 关键词高硫铝土矿；反浮选；脱硫 中图分类号T D 9 5 2 ．5 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 o I - 0 0 4 3 - 0 3 S t u d yo nt h eF l o t a t i o nD e s u l f u r i z a t i o no fH i g h s u l f u rB a u x i t ei nH e n a n X I EW e n k a n g 。，Z H O UJ i e q i a n 9 2 ，C H E NX i n g h u a 。”，D E N GH a i b o 。 j ．S c h o o lo fM i n e r a lP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a ； 3 ．H u a x i n gF l o t a t i o nE n g i n e e r i n gT e c h n o l o g yC o ．，L t d ．，P i n g d i n g s h a nt t e n a n4 6 7 0 3 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h er e v e r s ef l o t a t i o nd e s u l f u r i z a t i o no fh J l g h s u l f u rb a u x i t ei nH e n a nh a db e e ns t u d i e dt op r o v i d e q u a l i f i e dm a t e r i a l sf o ra l u m i n ap r o d u c t i o n ，a st h es u l f u ra n ds u l f a t ei nb a u x i t eh a v ea d v e r s ee f f e c t s O f f d i s p o s i n g p r o c e s s ．U s i n gs o d i u mc a r b o n a t ea sp Hr e g u l a t o r s ，S N Sa sd e p r e s s a n t s ，c o p p e rs u l f a t ea sa c t i v a t o r sb u t y lx a n t h a t ea s c o l l e c t o r ，r o u g h i n ge x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e d ．T h et a i l i n g ss u l f u rc o n t e n tw a s5 ．5 ％，r a i l i n g sy i e l dw a s1 8 ．6 9 ％， s u l f u rr e m o v a lr a tw a s8 3 ．5 2 ％，a n dc o n c e n t r a t es u l f u rc o n t e n tw a s0 ．2 5 ％．T h ei n d e xo fi n d u s t r i a lt e s ts h o w e dt h a t w h e no r es u l f u rc o n t e n t sw a s1 ．5 3 ％，s u l f u rr e m o v a lr a tw a s8 4 ．9 8 ％，a n dt a i l i n gs u l f u rc o n t e n tw a s3 0 ．3 9 ％．T h e r e a l i z a t i o no ft h em i n ew i t h o u tt a i l i n g si so f g r e a ts i g n i f i c a n c eo fc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o n o fr e s o u r c e sa n d e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ． K e yw o r d s h i g hs u l f u rb a u x i t e ；r e v e r s ef l o t a t i o n ；d e s u l f u r a t i o n 我国的铝土矿资源中以中低品位铝土矿为主， 高铝硅比矿石储量少，优质铝矿石的缺乏是铝工业 的发展瓶颈，为了满足对铝建材的需求，含硫高中品 位铝土矿作为重要的潜在资源正在逐渐被工业化应 用‘1J 。我国铝土矿石的探明储量中至少有8 亿t 由 于含硫量过高 大于0 ．7 ％ 导致无法简单利用，其 中5 7 ．2 ％为高品位铝土矿，4 2 ．8 ％为中低品位铝土 矿‘2 引。 矿石中的硫元素在溶出过程中主要以亚硫酸 盐、硫酸盐、硫化物、硫代硫酸盐等形态进入溶液，这 些离子最终会氧化成硫酸钠，不仅造成氢氧化钠的 浪费，而且会污染铝酸钠溶液，对溶出工艺造成很大 的影响HJ ，当硫酸钠含量过高时会析出硫酸钠晶体， 收稿日期2 0 1 6 - 0 7 1 8 修回日期2 0 1 6 - 0 8 - 2 4 作者简介解文康 1 9 9 2 一 ，男，山东东平人，硕士研究生。 导致蒸发作业无法正常进行。同时硫对氧化铝生产 危害还包括对设备造成腐蚀、使赤泥沉降性能恶化、 使产品质量下降等HJ 。近几十年来，国内外学者针 对高硫铝土矿如何进行有效脱硫，已经做了很多研 究工作，脱硫主要有浮选脱硫法、脱硫剂脱硫和焙烧 脱硫法等∞。0 | 。其中反浮选脱硫因为其环境污染 小、设备成本低和对资源的综合回收利用等优点，有 较好的工业应用前景。 中铝中州铝业有限公司第二氧化铝厂磨浮车间 新建的铝土矿反浮选脱硫生产线，使用平顶山华兴 浮选技术服务有限公司的无传动浮微泡浮选槽，采 用一次粗选、一次精选、两次扫选工艺流程。本研究 使用河南某地高硫铝土矿进行实验室试验，通过探 万方数据 4 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第1 期 索药剂最佳用量为工业生产提供参考。 1实验室试验 1 ．1 矿石基本性质 河南某高硫铝土矿多元素分析结果见表l 。由表 1 可知，硫含量为1 ．3 0 ％，属于高硫铝土矿。该铝土矿 主要成分是一水硬铝石，脉石矿物包括针铁矿、高岭 石、黄铁矿等，硫主要以黄铁矿 F e S 的形式存在，黄 铁矿和氧化铝不均匀嵌布。该矿石铝硅比为5 ．4 l ，氧 化铝含量高，脱硫之后铝精矿铝硅比会略有增加，可 达到溶出要求，为拜耳法生产氧化铝提供原料。 表1原矿多元素分析结果 T a b l e1M u l t i - e l e m e n t sa n a l y s i sr e s u l t so fr u n o f - m i n e o r e ／％ 垂垂垒 垒 坠堡 垒 含量 6 1 ．8 8 1 1 ．4 49 ．4 3 竺垒兰竺 竺竺受塑1 2 ．8 81 ．3 0O ．8 40 ．1 41 2 ．2 9 1 ．2 浮选脱硫试验 浮选试验采用X M Q1 1 1 型球磨机，X F D 型单槽浮 选机，浮选机容积为1L ，S H Z D Ⅲ 型循环水真空 泵。捕收剂为丁基黄药，起泡剂为松油醇，用碳酸钠 做p H 值调整剂，新型药剂S N S 做抑制剂 S N S 为新 型无机高分子铝土矿抑制剂 ，硫酸铜做活化剂。在 矿石磨至最佳细度后，将矿浆调制成合适浓度，依次 加入配置好的浮选药剂，并对选别产品抽滤、烘干、 制样、化验。 2 试验结果与讨论 2 ．1 矿浆p H 值对脱硫影响 通过条件探索确定最佳磨矿细度在一7 4 斗m 占 8 2 ％左右，在S N S 用量为5 0 0g ／t ，硫酸铜用量 2 5g ／t ，丁基黄药用量为1 5 0g ／t 的条件下，探索p H 值对浮选的影响，试验结果见图1 。由图l 可知，碳 酸钠用量的增加，矿浆p H 值随之升高，浮选脱硫率 和硫精矿含硫量都有明显的提高，并在p H 值为8 ．5 时达到最大值；碳酸钠用量继续增加时，浮选指标没 有明显的变化。由此可见浮选脱硫的最佳在p H 值 范围在8 ．5 左右。 p H 值对于浮选的泡沫形态有一定影响，当p H 值较低时泡沫形态差，此时泡沫会对一水硬铝石有 夹带作用，因此低p H 值溶液中浮选指标差；当碱性 太强时，对浮选有抑制作用的亲水性氢氧化物会在 黄铁矿表面生成，O H 一与捕收剂产生竞争吸附，p H 值越高，O H 一浓度越大，排斥捕收剂的能力越强，对 黄铁矿的抑制作用越强。 堡 鏊 如 图1p H 值对浮选试验的影响 F i g ．1 I n f l u e n c eo fp Hv a l u eo nf l o t a t i o nb e h a v i o r 2 ．2 抑制剂用量的影响 抑制剂采用新型药剂S N S ，该药剂具有较强的 吸附作用，可以吸附在一水硬铝石的表面，增强矿粒 表面亲水性，降低表面的捕收剂吸附浓度，从而对一 水硬铝石起到抑制作用；新型药剂S N S 还具有分散 作用，其作用机理是在矿物表面的吸附降低了Z e t a 电位，使表面的负电荷增加，不同矿物之间由于相互 排斥而分散，对细粒的铝土矿浮选有一定的促进作 用㈨。 在p H 值为8 ．5 ，硫酸铜用量2 5g ／t ，丁基黄药用 量为1 5 0g ／t 的条件下，探索S N S 用量对浮选的影 响，结果见图2 。不添加S N S 时，脱硫率为7 6 ．6 6 ％， 选别效果较差。添加S N S 以后，脱硫率、硫精矿含硫 量都有明显增加，说明S N S 的添加改善了分选效果。 当用量为5 0 0g ／t 时，选别效果最好，达到8 3 ．5 2 ％的 回收率；用量为7 5 0g ／t 时，抑制作用太强造成回收 率降低。 零 咖 撂 托 图2 抑制剂对浮选试验的影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo fd e p r e s s a n t so nf l o t a t i o nb e h a v i o r 万方数据 2 0 1 7 年第1 期解文康等河南某高硫铝土矿浮选脱硫试验研究 4 5 2 ．3 活化剂用量影响 活化剂采用硫酸铜，其有效成分是铜离子，其很 容易附着到黄铁矿上，黄铁矿表面吸附铜离子越多 其活性也就越强。铜离子活化黄铁矿机理是C u 2 与黄铁矿表面元素的置换和氧化还原反应生成C u S 和C u S 【l2 | ，在黄铁矿表面形成一层不均匀的铜膜，引 起表面性质的改变。黄铁矿的电子富集在晶格表面 层上，捕收剂较难稳定吸附。而铜膜的生成过程中 二价铜离子从表面获得电子，还原为一价铜离子，黄 铁矿表面失去电子，电子浓度降低，从而使捕收剂在 黄铁矿表面的吸附能力增加，起到了活化浮选的 作用。 在p H 值为8 ．5 ，S N S 用量5 0 0g ／t ，丁基黄药用 量为1 5 0g ／t 的条件下，探索硫酸铜用量对浮选的影 响，结果见图3 。随着硫酸铜用量的增加，硫精矿中 硫品位和脱硫率先升高后降低，变化的幅度比较大。 当硫酸铜为2 5g ／t 脱硫效果最好，而且硫含量达到 5 ．5 ％，故硫酸铜用量在2 5g ／t 时效果最佳。 图3活化剂对浮选试验的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fa c t i v a t o r so nf l o t a t i o nb e h a v i o r 2 ．4 捕收剂用量影响 在p H 值为8 ．5 ，S N S 用量5 0 0g ／t ，硫酸铜用量 为2 5g ／t 的条件下，探索丁基黄药用量对浮选的影 响，结果见图4 。由图4 可知，丁基黄药用量逐渐增 加，脱硫率和硫精矿含硫量都有显著地提高。当丁 基黄药用量为2 0 0g ／t 时，硫精矿品位为5 ．5 ％，硫精 矿产率为1 8 ．6 9 ％，脱硫率达8 3 ．5 2 ％，铝精矿含硫 量为0 ．2 5 ％。而捕收剂过多时，指标恶化。因此最 后确定丁基黄药最佳用量为2 0 0g ／t 。S N S 的添加使 铝土矿及其它脉石矿物较难吸附丁基黄药，而黄铁 矿经过铜离子活化以后具有良好的可浮性，故保证 了黄药的良好选择性。 捕收剂用量／g 图4 捕收剂对浮选试验的影响 F i g ．4 I n f l u e n c eo fc o l l e c t o r so nf l o t a t i o nb e h a v i o r 3 脱硫工业生产调试 根据该高硫铝土矿的矿石性质和实验室粗选药 剂用量条件探索，进行脱硫工业生产调试。调试不 仅考虑到浮选脱硫后的铝精矿可以满足铝土矿拜耳 法生产的硫含量要求，还考虑到黄铁矿作为一种重 要的资源，有回收利用的价值，所以通过两次扫选作 业，以提高硫精矿的品位，工业调试采用的流程为一 次粗选、一次精选、两次扫选，如图5 所示。浮选过 程中没有尾矿产生，实现了资源综合利用。 硫精矿 图5工业生产调试原则流程图 F i g ．5P r i n c i p l ef l o w s h e e to fi n d u s t r i a lt e s t 经过对磨矿参数，浮选药剂用量及浮选设备参 数的调试后，工业生产调试稳定运转一周，稳定运转 平均脱硫指标见表2 。 下转第7 3 页 万方数据 2 0 1 7 年第1 期刘佳鹏等G J M 型搅拌磨机的优化及其在石墨行业中的应用 7 3 从表2 中结果可以看出，G J M 型搅拌磨机对于 后续石墨精选品位的提升效果要明显优于球磨机； 并且，搅拌磨机中以摩擦、剪切为主的磨矿方式对于 大鳞片的破坏较小，大片石墨损失率较低，满足石磨 再磨精选中保护大鳞片石墨的工艺要求；此外，搅拌 磨机装机功率下降2 0 ％，且装球量下降一半，综合考 虑氧化铝球和钢球价格差异以及磨耗，搅拌磨机依 然具有优势。 综上，可以认为相较于球磨机，G J M 型搅拌磨机 是一种更为理想的石墨再磨设备。 4结论 1 G J M 型搅拌磨机本身具有生产能力大、细磨 效率高、产品粒度细、节约能耗等显著优点，在非金 属矿细磨领域应用广泛。 2 结合石墨精选再磨的特殊需求，对G J M 型搅 拌磨机的关键结构以及运行参数进行了优化，为其 在石墨行业的成功应用打下基础。 3 经过优化，G J M 型搅拌磨机成功应用于石墨 矿再磨，具有强化后续浮选提碳效果、大鳞片石墨损 失率小、能耗与维护成本较低等优点，是一种理想的 石墨再磨设备。 参考文献 [ 1 ] 刘之能．典型石墨再磨设备的应用进展[ J ] ．现代矿业， 2 0 1 5 6 1 7 3 - 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