低品位铝土矿在振动磨机中的选择性磨矿研究.pdf

收稿日期 2009201218 基金项目国家高技术研究发展计划项目2005CB623701 作者简介韩跃新1961 - ,内蒙古赤峰人,东北大学教授,博士生导师 第30卷第10期 2009年10月 东 北 大 学 学 报自 然 科 学 版 Journal of Northeastern UniversityNatural Science Vol130 ,No. 10 Oct. 2 0 0 9 低品位铝土矿在振动磨机中的选择性磨矿研究 韩跃新,朱一民,田 兰,王泽红 东北大学 资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110004 摘 要以w Al 2O3 / w SiO 2 4 14的铝土矿为研究对象,采用振动磨机对铝土矿进行了选择性磨矿 试验研究结果表明被磨物料质量分数为70 时,磨矿产品粗粒级的w Al 2O3 / w SiO 2比较高,选择性较 好;物料与磨球质量比为019时,其选择性磨矿效果较好;湿式磨矿较干式磨矿的选择性效果好;在上述各条 件下,磨矿产品中 0123 mm粗粒级的w Al 2O3 / w SiO 2可达715以上,产率为25 ,Al2O3回收率为 27 ;对低品位铝土矿选择性磨矿脱硅是可行的 关 键 词振动磨机;铝土矿;选择性磨矿;Al2O3与SiO2的质量分数比 中图分类号 TD921 . 2 文献标识码 A 文章编号 10052302620091021489204 Research onSelectiveGrinding ofLow2GradeBauxitein Vibration Mill HAN Yue2xin , ZHU Yi2min ,TIAN Yi2lan , WAN G Ze2hong School of Resources bauxite ; selectivity grinding;w Al 2O3 / w SiO 2 我国铝土矿中一水硬铝石为主要含铝矿物, 其硬度为615～710 ,主要含硅矿物为高岭石、 叶 蜡石等,他们的硬度一般都小于310 ,含铝矿物与 含硅矿物之间存在着明显的硬度差从晶体结构 上看,一水硬铝石的晶体结构与含硅矿物的晶体 结构差异较大,一水硬铝石结构内原子间化学键 较强,因而要使大颗粒粉碎成小颗粒,该化学键的 断裂需要较多的能量,宏观表现为难以粉碎;而含 硅矿物如高岭石、 伊利石、 叶蜡石均属于层状结构 的铝硅酸盐矿物,其单位间靠微弱分子键连接,在 外力作用下易于优先粉碎;含铝矿物与含硅矿物 之间存在着天然可磨性的差异[1 - 3] 从铝土矿选矿的研究报道来看,铝土矿选择 性磨矿也是可行的[4 - 8]铝土矿选择性磨矿试验 结果表明,原矿w Al 2O3 / w SiO 2为5161的 铝土矿选择性磨矿后,其 01037 mm粗粒级 的w Al 2O3 / w SiO 2达 到9176 ,产 率 为 46149 [9]前苏联用一水硬铝石进行选择性磨 矿的试验结果表明,原矿w Al 2O3 / w SiO 2为 319时,得 到 的 01044 mm粒 级 精 矿 的 w Al 2O3 / w SiO 2为612 ,氧 化 铝 回 收 率 为 7318 目前的粉磨设备多种多样,除了常见的球磨 机、 棒磨机、 自磨机及砾磨机外,还有振动磨和搅 拌磨等另外,还有一些其他物理粉碎方法,如气 流粉碎、 热力破碎、 减压破碎、 电热辐射、 液压效应 等粉碎设备不同,其施加作用力方式也不尽相 同,它们的选择性磨矿作用差别也很大,这为进行 铝土矿选择性磨矿研究,考查适宜于铝土矿的粉 碎方法和粉碎设备提供了条件本研究采用振动 磨对w Al 2O3 / w SiO 2为414的铝土矿进行了 磨矿试验研究,考察了物料与磨球质量比、 被磨物 料的质量分数、 干式和湿式磨矿对铝土矿选择性 磨矿 的 影 响,以 期 提 高 磨 矿 产 品 中 累 积 w Al 2O3 / w SiO 2达到715以上的物料的产率 和Al2O3的回收率 1 试验方法 1. 1 试验用矿样的制备 矿样为取自河南长城铝业公司w Al 2O3 / w SiO 2为4140的一水硬铝石型铝土矿将所取 的铝土矿矿样分别进行筛分、 颚式粗碎和对辊粉 碎,使其粒度达到3. 2 mm以下,粉碎后的试样分 别进行混匀和分装,供磨矿试验使用为了使每次 试验所用矿样粒度和组成保持一致,将原料筛分 为4个粒级 2 , - 2～ 1143 , - 1143～ 015 , - 015 mm ,每次试验分别取4个粒级按比例配矿 1. 2 试验用矿样的化学组成及粒度分析 本研究所用矿样主要含铝矿物为一水硬铝 石,其他矿物主要有高岭石、 绿泥石、 伊利石、 针铁 矿和赤铁矿等,其化学分析结果如表1所示,粒度 分析如表2所示 表1 铝土矿化学分析结果 Table 1 Chemical components of bauxite Al2O3SiO2Fe2O3TiO2CaOKNaMg 59. 32 13. 495. 373. 121. 371. 640. 190. 26 表2 振动磨磨矿所用低品位铝土矿的粒度分析 Table 2 Particle size analysis of low2grade bauxite with vibration mill 粒级/ mm产率/ 正累积产率/ 215. 6015. 60 - 2～ 127. 0042. 60 - 1～ 0. 523. 8866. 48 - 0. 5～ 0. 289. 6476. 12 - 0. 28～ 0. 155. 4681. 58 - 0. 15～ 0. 0759. 1390. 71 - 0. 075～ 0. 038 55. 5196. 22 - 0. 038 53. 77100. 00 1. 3 磨矿设备及方法 试验使用的磨机为浙江省温州矿山机械厂生 产的3MZ230A型振动磨机磨矿介质质量和装料 量视磨矿条件而定试验研究了磨矿粒度、 物料与 磨球质量比等对铝土矿选择性磨矿效果的影响 磨矿方式为批次磨矿对每次的磨矿产品进行干 湿联合粒度分析,将各粒级的产品制样后,分别化 验分析其Al2O3和SiO2的质量分数,分析选择性 磨矿效果 2 试验结果与讨论 2. 1 被磨物料的质量分数对铝土矿选择性磨矿 的影响 当 Φ40,Φ30,Φ20 mm球形介质的质量分数 分别为20 ,30 ,50 ,被磨物料与磨球质量比 为019 ,振幅为213 mm ,充填率为70 ,磨矿方式 为湿式时,被磨物料的质量分数分别为80 , 70 ,60 ,50 ,对应磨矿时间分别为515 ,515 , 715 ,10 min ,对应- 74μm磨矿粒度分别占 53121 ,50179 ,51106 ,52162 ,研究了被磨 物料的质量分数对铝土矿选择性磨矿的影响,结 果见图1～图3就粗粒级而言,被磨物料的质量 分数为70 时,w Al 2O3 / w SiO 2较高,选择性 较好当物料质量分数增加时,颗粒聚集,振动磨 图1 wAl2O3/ wSiO2与粒度的关系 Fig. 1 Relationship between wAl2O3/ wSiO2 and particle size 图2 累积wAl2O3/ wSiO2和正累积产率 与粒度的关系 Fig. 2 Relationship between accumulated wAl2O3/ wSiO2 ,accumulated output rate and particle size 0941东北大学学报自然科学版 第30卷 图3 累积wAl2O3/ wSiO2和Al2O3 回收率与粒度的关系 Fig. 3 Relationship between accumulated wAl2O3/ wSiO2 ,recovery rate of Al2O3and particle size 矿过程中,粉碎速率降低,难磨矿物难被破碎,选 择性磨矿作用反而增加;当物料质量分数继续增 加时,过粉碎现象严重表3为不同物料质量分数 时磨矿产品所能达到的指标被磨物料的质量分 数为70 时,铝土矿的选择性最好,此条件下, 0. 23 mm粗粒级的w Al 2O3 / w SiO 2可达到 715以上,产率为25 ,Al2O3回收率为27 表3 不同物料质量分数时磨矿产品所能达到的指标 Table 3 Indices available to ground products of different mass fractions in pulp 物料质量 分数/ 截断粒径 mm 累积w Al 2O3 / w SiO 2 7. 5 产率/ Al2O3回收率/ 800. 272123 700. 232527 6000 5000 2. 2 物料与磨球质量比对铝土矿选择性磨矿的 影响 当 Φ40,Φ30,Φ20 mm球形介质的质量分数 分别为20 ,30 ,50 ,振幅为213 mm ,充填率 为70 ,磨矿方式为湿式,被磨物料的质量分数 为70 时,物料与磨球质量比分别为111 ,019 , 017 ,对应磨矿时间分别为616 ,515 ,612 min ,对应 - 74μm磨矿粒度分别为47122 , 50179 , 48117 ,考查了物料与磨球质量比对铝土矿选择 性磨矿的影响,结果见图4～图6 不同物料与磨球质量比为017 ,019 ,111时, 磨矿产品所能达到的指标截断粒径为0123 mm 时,累积w Al 2O3 / w SiO 2达到7. 5以上的产 率分别为0 ,25 ,0 ; Al2O3回收率分别为0 , 27 ,0物料与磨球质量比为019时,其磨矿产 品的 0123 mm粗粒级的w Al 2O3 / w SiO 2、 产率和Al2O3回收率最高 图4 wAl2O3/ wSiO2与粒度的关系 Fig. 4 Relationship between wAl2O3/ wSiO2 and particle size 图5 累积wAl2O3/ wSiO2和正累积产率与 粒度的关系 Fig. 5 Relationship between accumulated wAl2O3/ wSiO2 , accumulated output rate and particle size 图6 累积wAl2O3/ wSiO2和Al2O3回收率与 粒度的关系 Fig. 6 Relationship between accumulated wAl2O3/ wSiO2 ,recovery rate of Al2O3and particle size 2. 3 干、 湿式磨矿对铝土矿选择性磨矿的影响 当 Φ40,Φ30,Φ20 mm球形介质的质量分数 分别为20 ,30 ,50 ,振幅为213 mm ,充填率 为70 ,物料与磨球质量比为019时,被磨物料 的质量分数为70 ,磨矿时间为干式1015 min , 湿式515 min ,对应- 74μm磨矿粒度分别为 53141 和50179 ,研究了干、 湿式磨矿对铝土 矿选择性磨矿的影响,结果见图7～图9 1941第10期 韩跃新等低品位铝土矿在振动磨机中的选择性磨矿研究 图7 wAl2O3/ wSiO2与粒度的关系 Fig. 7 Relationship between wAl2O3/ wSiO2 and particle size 图8 累积wAl2O3/ wSiO2和正累积产率与 粒度的关系 Fig. 8 Relationship between accumulated wAl2O3/ wSiO2 ,accumulated output rate and particle size 图9 累积wAl2O3/ wSiO2和Al2O3回收率与 粒度的关系 Fig. 9 Relationship between accumulated wAl2O3/ wSiO2 , recovery rate of Al2O3and particle size 当干式磨矿时,磨矿产品中 0116 mm粒级 的累积w Al 2O3 / w SiO 2达到715以上的产率 为18 ,Al2O3回收率为22 ;当湿式磨矿时,磨 矿产品中 0123 mm粒级的累积w Al 2O3 / w SiO 2达到715以上的产率为25 ,Al2O3回 收率为27 ,可以看出,湿式磨矿效果更好 3 结 论 1 被磨物料的质量分数为60 和50 时, 其各粒级的w Al 2O3 / w SiO 2接近,而被磨物 料的质量分数为70 和80 时,其各粒级的 w Al 2O3 / w SiO 2接近;但就粗粒级而言,被磨 物料的质量分数为70 时,w Al 2O3 / w SiO 2 较高,选择性较好 2 不同物料与磨球质量比条件下,振动磨矿 产品中各粒级w Al 2O3 / w SiO 2的分布、 产率 和Al2O3回收率都不相同物料与磨球质量比为 019时,其选择性磨矿效果较好 3 湿式磨矿较干式磨矿选择性效果更好,磨 矿产 品 中 0123 mm粗 粒 级 的w Al 2O3 / w SiO 2可达到715以上,产率为25 ,Al2O3回 收率为27 参考文献 [ 1 ]南京大学地质系结晶学与矿物学[M]北京地质出版 社, 1978 26 - 84 Geology Department of Nanjing University. 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