硫酸在铝土矿正浮选精矿脱水工艺中应用的技术分析.pdf

2 0 0 7年№3 铝镁通讯 硫酸在铝土矿正浮选精矿脱水工艺中 应用的技术分析 靳古功 中国铝业 中州分公 司，河南 焦作4 5 4 1 7 4 搐薹 本 文介 绍了铝 土矿 正浮逸脱硅 生产工艺泷租 。阐逮 了硫酸和硫 酸铝的团聚机 理． 通过 工业对比试验 ． 证 明 了 在精矿脱木 工艺中应 用硫 酸比硫 酸铝兵有更优越 的技 术经济效果。 关■词 铝土矿 ；正 浮选 ；脱木 ；硫酸 ；硫酸铝 选矿拜耳法是我国“ 九五” 重点科技攻关项 目， 2 0 0 4年 3月底在 中国铝业中州分公司实现 了产业 化 ， 自工程投产以来， 整个系统 流程顺 畅， 各项经济 技术指标正不断优化 ， 在 同等的矿石品位条件下 ， 生 产过程中各项主要技术指标 已基本处 于国内领先或 先进水 平【 l J 。铝 土矿 正浮选 脱硅工艺是 选矿拜耳 法的一大核心技术 ， 精矿脱水的 目的是得到含水量 符合要求的精矿送拜耳法系统 ， 同时 回收利用回水 。 由于铝土矿正浮选工艺添加浮选药剂调节矿物 的表 面电性 ， 使矿浆得到良好的分散 ， 这导致精矿浆 固液 界面形成双电层 ， 存在负性较高的 1 电位 ， 颗粒间静 电斥力较高 ， 精矿浆颗粒彼此不能靠近联合 ， 分散度 极高 ， 形成了相对稳定的悬浮液 ， 其沉降脱水的难度 较大 ， 资料【 2 J 介绍通过添加团聚剂可以使矿粒表面 的电性中和 ， 降低颗粒间的静 电斥力 ， 常用的团聚剂 匠团 固 有 石灰 、 明矾、 硫酸等。明矾是硫酸铝和硫酸钾的 复盐 ， 其团聚作用主要是 由硫酸铝产生的， 而硫酸钾 不起作用 ， 因此 ， 现在一般 都改用硫 酸铝作 为团聚 剂。生产中原采用硫酸铝作为团聚剂 ， 与絮凝剂联 合使用进行精矿的沉降脱水， 通过对 比工业试验发 现使用硫酸作为团聚剂具有 良好的技术经济效果。 1 铝 土矿正 浮选 工艺流程 铝硅 比为 5 ～6的原矿经破 碎、 均化后 ， 经过磨 矿分级得到粒度合格 的入选矿浆 ， 添加适量的浮选 药剂后入浮选系统 ， 经一次粗选 、 两精选 、 两次扫选 后得到铝硅 比 1 1左右的精矿和铝硅 比为 1 ． 5左右 的尾矿 ， 尾矿经沉降脱水后送尾矿坝堆存处理 ， 精矿 浆添加团聚剂和絮凝剂后经沉降脱水 和过滤脱水后 送矿浆调配。其基本工艺流程见图 1 。 凰 ． ． 磨矿、 浮选系统 圈 1 铝土矿正浮选基本工艺流程 2 硫 酸 和硫 酸铝的 团聚机理 2 ． 1 硫 酸 铝的 团聚 机理 硫酸铝是强电解质 ， 溶于水在溶液中电离形成 硫酸铝溶液 ， 硫酸铝溶液加入到 P H值 为 9 ． 5左右 的精矿浆中后 ， 由于稀释及 P H值 升高 ， 迅速发生水 解 ， 最终生成 OH 3 沉淀物， 释放 出 H 。 A1 2 s o 4 3 2 十3 S O 4 一 3 H2 Oj o H 3 4 ， 3 H 精矿浆 中固体矿粒表 面存在 负性较 高的 电 位， 矿粒问静电斥 力较高， 矿粒彼此不能靠近联合 ， 分散度极高， 形成了相对稳定的悬浮液 ， 硫酸铝水解 维普资讯 1 2 铝 镁通 讯 2 0 0 7年№3 后产生的 H 是矿粒表面的 电性 中和 ， 细微 颗彼此 失去相斥力 ， 由于表面之间的自然作用而团聚下沉 ； 同时 由于氢氧化铝胶粒是带正 电荷的 ， 带负电荷 的 细微颗粒与之相互吸附而跟氢氧化铝絮状物一起凝 聚 而 下沉 。 2 ． 2硫酸 的 团聚机 理 硫酸是 强酸 ， 浓硫酸溶液加入到 P H值 为 9 ． 5 左右的精矿浆中后 ， 电离 出 H ， 使矿粒表面 的电性 中和 ， 细微颗彼此失去相斥力 ， 由于表面之间的自然 作用而团聚下沉。 Ha S O4 _2 H S O4 一 3 试验原料 硫酸 浓度为 9 8 ％的工业硫酸 硫酸 铝 工业用硫 酸铝 配制浓度 为 1 5 ％的溶 液 ， 溶解时间≥4 0分钟 4试 验 方 法 制度 ， 同样的药剂制度及浮选操作条件 ， 同样的沉降 脱水流程 ， 同样的添加 地点 ， 进行全 流程对 比试验 ， 要求 回水 P H值控制在 7 ． 8 ～8 ． 3 。 ． 添加硫酸试验 自3月 2 8日8点起 ， 至 4月 6日 8点止； 添加硫酸铝试验 自4月 6日8点起 ， 至 4月 1 7日2 4点止。试验期间分别观察记 录精矿的沉 降 脱水情况和脱水效果 ； 考虑到回水的循环 ， 分别于 4 月 5日和 4月 1 7日取 回水样 进行 P H值 、 A L ” 、 S O 4 2 一 含量测定 ， 并分别用此水 样进行 实验 室浮选 试验 ， 考察回水对浮选指标的影响 ； 分别统计最后三 天的浮选指标 ， 对 比使用两种不 同团聚剂对 浮选指 标的实际影响。 5 试验结果分析 5 ． 1 精 矿沉 降脱 水 情况 分析 添加硫酸和硫酸铝 的两段工业试验期 间， 精矿 沉降脱水生产状况基本一致 ， 这里分别取试验后三 天的主要数据进行对比分析。表 1为两段试验后三 采用同一堆均化矿 ， 同样的下料量及磨矿分级 天精矿沉降脱水 主要数据 的统计分析结果。 表 1 精矿 沉降脱水主要数据统计分析表 由表 1 数据可以看出， 添加硫酸或硫酸铝 ， 精矿 沉降脱水 回水 P H值均能够满足生产需要 ； 精矿浆 的沉降性能从 l mi n沉速和 3 mi n沉速来看基本 相 当， 均能够满足生产需要 ； 回水 浮游物相 当， 均能够 满足生产要求指标 ； 添加硫酸时絮凝剂添加量略低 于添加硫酸铝时。 由表 1 数据可以看 出， 添加硫酸时的精矿沉降 脱水主要数据的波动幅度略高于添加硫酸铝 ， 这是 由于硫酸铝 的添加是 利用 原浮选药剂添加控制 系 统 ， 添加量控制较稳 ， 而硫酸添加流程为直接由硫酸 储槽引出一条添加管 ， 通过一个阀门控制添加量， 缺 少计量设施 ， 硫酸添加量不够稳定 。这一 问题可 以 通过完善计量设施 ， 优化加入流程 ， 强化操作控制予 以解决 。添加硫 酸时 的精 矿浆 l mi n沉速 和 3 rai n 沉速波动幅度略高于添加硫酸铝的另一原因是絮凝 剂添加量和稳定性略低于添加硫酸铝时。 5 ． 2回水指标及 回水浮选试验指标分析 4月 5日和 4月 1 7分别连续 8小 时进行 回水 取样， 回水分析结果见表 2 ， 然后在实验室采用 同一 批均化矿、 同样的药剂制度和操作条 件进行 了两批 回水样的对 比浮选试验 ， 试验结果见表 3 。 表 2试验回水分析结果 序号 试验用水 浮选尾矿 2 O3 S i 02 A／ S 表 2数据表 明使用硫酸和硫酸铝作为选精矿脱 水的团聚剂 ， 回水 P H值均在要求范 围内； 使用硫酸 维普资讯 2 0 0 7年N o 3 铝 镁通 讯 1 3 铝时 ， 回水 中 含量 明显偏高 ，s o 4 一 含量略高 于使用硫酸 ， 这是 由于硫 酸铝在精矿浆液 中没有完 全水解 ， 残 留少 部分 Al ” ， 同时产生 的 H也少 于 同等 s o 4 一 的硫酸 电离 所产 生的 H ， 因此获得 同 等的回水 P H值 的情 况下 ， 硫酸铝带入 的 S O4 一 高 于硫酸带入 的 S 0 4 。 表 3数据表明使用 4月 5日取 回水 使用硫酸 进行的浮选试验尾矿 A／ S明显低于使 用 4月 1 7日 取 回水 使用硫酸铝 进行浮选试验 的尾矿 A／ S ， 资 料 j 介绍 当矿 物表面吸 附已经水 化 的离子或胶 粒 时 ， 矿物表面的水化性和亲水性都会增强， 使矿物可 浮性变坏， 使用硫酸铝时回水中的 为水化 了的 离子 ， 在浮选过程中吸附在负电性较强的矿物表面， 使其可浮性变坏 ， 同时较高含量 的 在浮选过程 中可能与阴离子型捕收剂作 用消耗部分捕 收剂 ， 使 捕收能力降低， 从而导致尾矿 A／ S升高。 5 ． 3浮选指 标 分析 3月 2 8日至 4月 5日使用硫酸期间 的平均尾 矿 A／ S为 1 ． 5 3 ， 4月 6日至 4月 1 7日使用硫酸铝期 间的平均尾矿 A／ S是 1 ． 6 2 ， 使用硫酸的浮选指标 明 显优于使用硫酸铝； 考虑到回水 的循环周期 ， 重点考 察各段试验最后三天的浮选指标 ， 具体指标见表 4 。 表 4工业试验期间浮选尾 矿指标 由表 4数据可 以看 出使 用硫 酸时 的浮选尾矿 A／ s低于使用硫酸铝 时的浮选 尾矿 A／ S 0 ． 1以上， 这是 由于使用硫酸时 回水质量较 高， 能够消耗 阴离 子型捕收剂使浮选效果变差 的 含量低于使用 硫酸 铝 时 的 回水 。 5 ． 4 硫酸与硫酸铝的消耗 表 5 硫酸与硫酸铝消耗对照表 6使 用硫 酸的技 术经济效益 硫酸在进厂添加过 程中不发生劳务费用， 而使 用硫酸铝需发生人工卸车、 添加劳务费用， 使用硫酸 和硫酸铝的费用情况见表 5 。 表 6使用硫 酸和硫 酸铝费用计算表 由表 5可以看出， 使用硫酸与硫酸铝相 比， 每处 理一吨原矿降低费用约 0． 8 5元， 按年处理 1 5 0万吨 原矿计算 ， 年创经济效益约 1 2 0万元 。 使用硫酸在取得可观直接经济效益 的同时， 还 带来如下潜在的经济效益和社会效益 浮选效果好 ， 尾矿 A／ S低 ， 除带来 巨大 的间接 经济效益 ， 对发展循环经济， 提高矿产资源利用率由 重 要 意义 ； 进入拜耳法 系统 的 S O 一 含量降低， 有利 于减 弱 S 0 4 一 对母液蒸发、 精液分 解 以及降低碱耗 的不 利影响。 7 结 论 1 在铝土矿正浮选精矿脱水工艺中应用硫酸 ， 能够满足调节精矿浆 P H值 ， 使矿粒表面电性 中和， 降低颗粒间的静 电斥力 的要求 ， 与应 用硫酸铝相 比 能够达到同样的沉降脱水效果。 2 使用硫酸作为 团聚剂， 精矿 回水 中 减 少 ， 其消耗阴离子型捕收剂 ， 影响浮选效果的作用减 少 ， 与应用硫酸铝相 比能够得到较好的浮选指标 。 3 使用硫酸作为 团聚剂， 精矿 回水 中 S O 4 一 减 少 ， 有利于拜耳法系统生产。 4 与使用硫酸铝相 比， 每处理一吨原矿 ， 可 以 产生 0 ． 8 5元 的经济效益。 参 考文献 [ 1 ]刘伟等 ．中州 3 0 0 k t 选矿拜尔 法产 业化技术分 析 ．中州铝科 技 ． 2 0 0 5 ， 1 ． [ 2 ]张强 ． 选 矿概论 ． 冶金工业 出版社 ． 2 0 0 2 ． 9 [ 3 ]胡熙庚 ． 浮选理 论与工艺 ．中南大学出版社 ． 1 9 9 1 ． 9 ． 维普资讯