高硫铝土矿浮选脱硫技术进展及产业化应用

高硫铝土矿浮选脱硫技术进展及产业化应用

杨,梦

遵义铝业股份有限公司，贵州 遵义 563135

摘要：选矿浮选脱硫技术在处理高硫铝土矿脱硫的工业应用是成功的，为充分利用高硫铝土矿生产氧化铝提供了技术支持，解决了硫含量高对氧化铝产品的污染。如何开发利用我国特有的高硫铝土矿资源，已成为氧化铝行业共同关注的重大技术课题。

关键词：高硫铝土矿浮选脱硫技术；产业化；应用

1 在铝土矿中硫对氧化铝生产的危害

目前降低高硫铝土矿中硫含量、使高硫铝土矿成为有价资源，从而提高矿石资源的利用率，已成为亟待解决的问题。高硫铝土矿中的主要硫化矿物有黄铁矿              (FeS2)及其异构体白铁矿和胶黄铁矿以及石膏CaSO4一类硫酸盐。在拜耳法氧化铝生产过程中，硫的反应行为极其复杂。以S2-的形式进入溶液中的硫会与碱液反应生成S22-、S2-、S2O32-，这些形态的硫因容易发生变价反应，被称为活性硫，溶液中的SO32-和SO42-相对较稳定，被称为惰性硫。氧化铝生产过程中硫的存在危害严重，主要表现在：(1)此类矿石在自然界条件下，经一段时间后会经常出现氧化变酸的特点，可能导致浮选脱硫时的设备、管道腐蚀或氧化铝生产工艺中的碱耗增加。(2)溶出加热段的钢铁管道可能与硫代硫酸盐等反应造成的管道腐蚀，可能使熔盐与矿浆直接混合错流而导致难以预计的资产损失和爆炸等生产安全隐患。(3)含硫铝土矿溶出后赤泥颗粒难以沉降，会引起沉降槽跑浑，造成生产性减产或停产的工艺事故。(4)氧化铝生产工艺中的矿浆呈现从未有的墨绿色、褐红色、黑灰色、灰褐色等，氢氧化铝料浆呈现从未有的红色，氧化铝产品铁含量严重超标。因此，氧化铝生产要求原矿含硫越低越好，并严格限制入厂矿石原矿含硫小于0.3%。由于石膏中的硫对氧化铝生产基本没有影响，因此，采用浮选方法主要脱除对氧化铝生产影响较大的S2-。浮选法除硫可从根本上控制铝土矿中的硫进入到氧化铝生产流程，不仅符合“浮少抑多”的浮选原则，还具有工艺简单环保，成本低廉的优点，同时可以实现铝土矿浮选脱硫的尾矿零排放和资源综合利用，符合国家环保减排的政策。

2 高硫铝土矿浮选脱硫试验

试验用矿样高硫铝土矿破碎至-3mm、均化后进行浮选脱硫试验。

2.1 高硫铝土矿性质

该矿石生石膏含量较高，矿石中Ca主要存在于生石膏中，即该矿石中硫酸盐硫所占比例较大，这会给脱硫带来很大的困难。高硫铝土矿中碳含量为1.1%，在脱硫过程中碳会增加药剂消耗量，同时碳进入泡沫中增大了泡沫黏度，浮选脱硫难度增加。

2.2 脱硫试验

采用一粗一精两扫浮选脱硫开路试验，在磨矿细度-200目79.42%、pH为7、捕收剂用量900g/t的条件下，铝精矿产率为78%，含硫量为0.35%。矿石中Al2O3、SiO2没有明显的走向，脱硫效果明显，但由于石膏内惰性硫含量较高，造成进一步脱硫的难度。为进一步优化试验结果，又进行预脱碳后脱硫试验：提高磨矿细度，预先脱碳处理，将调整剂用量加大，考察矿石的可选性。

预脱碳效果明显，碳精矿C含量7.22%、S含量16.8%%，较原矿变化大。铝精矿A/S为6.27，较原矿有一定程度的提升，产率为73%，S含量0.36%，如此低的产率，仍然没能将S含量降到0.30%以下，说明矿样中由于石膏含量较高，难以直接将总硫含量降低至0.3%以下,但是可以将影响氧化铝生产的FeS2含量降至0.3%以下，通过石膏含量推算，精矿中FeS2含量至少降至0.15%以下。

2.3 闭路试验推测

根据以上试验结果与脱硫工业生产经验，对闭路试验结果进行推测，因为石膏不能脱出，根据原矿石膏含量。精矿中总硫含量为0.6%，尾矿中S%为25%，精矿产率为93.61%，S2-脱出率为98.10%。

2.4 浮选脱硫技术实际应用情况

为充分利用高硫铝土矿资源，在当地建一个年产70万吨的选矿脱硫厂。矿山开采的铝土矿经运输车辆运到氧化铝生产区域的原矿堆场，矿石经挖机及板式输送机和皮带送到中碎机破碎，破碎后的矿石由皮带送细碎机破碎，合格粒度的矿石经皮带送到均化堆场。合格矿石经堆料机和取料机进行均化后，由取料机将矿石经皮带送球磨机磨制。

目前，我国在浮选工业生产中应用的浮选机有自吸气机械搅拌浮选机和充气搅拌式浮选机。两者比较，自吸气式浮选机充气量较小，充气量调节比较困难，充气量随叶轮和叶轮盖板之间的间隙变化而变化，因此会随着叶轮与盖板的不断磨损，吸气量逐渐下降。同时，这种浮选机能耗较高，磨损较大。充气式浮选机主要特点是充气量大，气量可根据需要加以调节。同时具有能耗低、磨损小的优点。另外，在国产的浮选机中，充气式浮选机已实现了大型化。因此，浮选设备采用了XCFⅡ/KYFⅡ充气机械搅拌式浮选机。

高硫铝土矿的浮选脱硫采用“脱硫三产品全浮选”工艺流程。磨矿产品细度要求为－0.074mm占78-82%，浮选脱硫采用一次脱碳、一次粗选、三次精选、三次扫选和一次精扫选的脱硫工艺流程。浮选设备采用XCFⅡ/KYFⅡ充气机械搅拌式浮选机组，经一次脱碳、一次粗选、三次扫选、三次精选、一次精扫选，获得合格的铝精矿及硫精矿两种产品，铝精矿用于生产氧化铝的原料，硫精矿作为副产品外销。脱碳矿即为最终尾矿堆存。

矿石经球磨机+分级机构成一段闭路磨矿，磨矿产品粒度－0.074mm占78-82%。磨制好矿浆在调浆槽中加浮选药剂后进入浮选机组，经一次脱碳、一次粗选、三次扫选、三次精选、一次精扫选。脱碳设备选用XCFⅡ/KYFⅡ－40充气机械搅拌式浮选机2台，粗选设备选用XCFⅡ/KYFⅡ－40充气机械搅拌式浮选机6台，浮选机容积40m3。脱硫精选Ⅰ浮选机2台，浮选机容积40m3。脱硫精选Ⅱ浮选机1台，浮选机容积40m3。脱硫精选Ⅲ浮选机4台，浮选机容积8m3。扫选浮选机9台，浮选机容积40m3。精扫选浮选机1台，浮选机容积40m3。浮选后合格的铝精矿、硫精矿及尾矿分别进入各自浓密机进行沉降，浓密机的底流经板框过滤机过滤，过滤后的铝精矿滤饼堆存，作为生产氧化铝的原料。硫精矿作为副产品外销。脱碳矿即为最终尾矿堆存。浮选过程的指标控制，矿石粒度为－0.074mm占78-82%，矿浆浓度为30%，浮选药剂添加量丁黄药110g/t，起泡剂用量45g/t。活化剂CuSO4用量110g/t，药剂添加地点为粗选和扫选。粗选时间10min，精选时间15min，扫选时间20min。铝土矿回收率91%。浓密机底流浓度60%右。板框过滤机滤饼水分16%-18%。在实际生产过程中浮选药剂加入量可根据矿石浮选情况进行调节。浮选脱硫技术脱硫基本达到设计指标，满足氧化生产铝的配矿生产要求。选矿厂建成后，从2022年3月进入试生产运行，经过近一年生产运行，技术指标基本达到设计要求，生产运行状况良好，基本达到预计效果。

结论

通过对高硫铝土矿样开展浮选脱硫试验研究，可以得到如下结论：采用一粗一精两扫实验室浮选脱硫开路试验可以达到明显的脱硫效果，但精矿产率较低。浮选脱硫方法主要用于脱除S2-，生石膏中为六价硫难以使用浮选脱除，因此该矿石脱硫铝精矿硫含量很难降到0.3%以下，但对氧化铝生产基本无影响，因此可以不必进一步降低铝精矿中S含量。对该种矿石进行进一步的研究，优化药剂和工艺流程。高硫铝土矿采用一粗一精两扫闭路脱硫，精矿总含硫量0.6%，精矿中S2-含量0.3%，S2-脱出率98.10%，能够满足氧化铝生产要求。

参考文献:

[1]沈阳铝镁设计研究院．中国铝业重庆80万吨氧化铝项目初步设计[R]．2007．

[2]王晓民，张延安，等．异丁黄药用于高硫铝土矿浮选脱硫的研究[J]，轻金属，2010:(2)7－11．

[3]于春梅，闻红军．选矿原理与工艺[M]．冶金工业出版社，2008．

[4]北京矿业研究总院．中铝重庆南川铝土矿脱硫试验室扩大连选试验[R]．2006．