CN108554594A - 一种低品位铝土矿选矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铝土矿选矿技术领域，具体公开了一种低品位铝土矿选矿方法。该选矿方法首先将A/S小于3的一水硬铝石型铝土矿进行粉碎或球磨得到以微细颗粒为主的铝土矿粉，铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量要达到10～70％；之后对铝土矿粉进行分级，将铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒中的10～98％分离出来，为低铝硅比产品，其A/S小于1.7，剩余的铝土矿粉为A/S大于3以上的产品。本发明提出的低品位铝土矿选矿方法，方法简单，投资小，成本低廉，在工业生产中应用前景好。
Description
技术领域
本发明涉及铝土矿选矿技术领域，特别是涉及一种低品位铝土矿选矿方法。
背景技术
我国铝土矿资源丰富，储量居世界第四位。铝土矿的平均品位为：Al2O3 61.99％，SiO2 10.40％。矿石的铝硅比(矿石中Al2O3与SiO2的质量比，简称A/S)较低，其中A/S为4～6的较多，约占总储量的60％，A/S为2～4的占10％，A/S大于10的矿石较少。目前铝土矿行业实际情况是，使用的矿石A/S普遍在2.5～3.5左右，为低品位铝土矿。低品位的铝土矿需要经过选矿脱硅，提高铝硅比，才能作为拜耳法的原料使用，进入拜耳法工艺系统生产氧化铝。
目前常用的选矿脱硅方法主要有化学脱硅和物理脱硅两大类，其中物理脱硅应用较为成熟和普遍。物理脱硅常见方法有洗矿、筛分、选择性破碎、浮选等，其中洗矿和浮选脱硅在工业上应用较多。
本发明针对现有的铝土矿品位情况，并结合物理脱硅方法，进行了大量研究，旨在提出一种成本低、工艺简单的低品位铝土矿选矿方法。
发明内容
本发明主要针对一水硬铝石型铝土矿，提出一种低品位铝土矿选矿方法，以A/S小于3的铝土矿为原料，经磨矿、分级即得到A/S大于3的铝土矿产品，方法简单，成本低廉，应用前景好。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低品位铝土矿选矿方法，包括以下步骤：
磨矿步骤：将A/S小于3的一水硬铝石型铝土矿进行粉碎或球磨得到以微细颗粒为主的铝土矿粉，所述铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量要达到10～70％；
分级步骤：对所述铝土矿粉进行分级，将铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒中的10～98％分离出来，为低铝硅比产品，所述低铝硅比产品的A/S小于1.7，剩余的铝土矿粉即为A/S大于3以上的产品。
其中，所述磨矿步骤采用干法或湿法磨矿。
所述分级步骤采用干法或湿法分级方法。
在一种优选实施方式中，所述磨矿步骤采用湿法磨矿，一水硬铝石型铝土矿首先破碎至粒度小于50毫米，之后用球磨机进行球磨，球料比为0.5～1.8，球磨时间为3～30min，得到湿铝土矿粉。
在一种优选实施方式中，所述分级步骤采用湿法分级，所述铝土矿粉采用一级到三级水力旋流器进行分级，入料压力为0.05～0.5MPa，入料浓度为2～40％。
在一种优选实施方式中，所述铝土矿粉采用三级水力旋流器进行分级，三级水力旋流器由依次串接的第一级旋流器、第二级旋流器和第三级旋流器组成，第一级旋流器设备型号的直径在25mm～600mm之间，第二级旋流器设备型号的直径在25mm～200mm之间，第三级旋流器设备型号的直径在25mm～50mm之间。
在一种优选实施方式中，所述分级步骤采用干法分级，铝土矿粉采用一级或三级旋风除尘器进行分级，入料压力为0.005～0.1MPa，入料浓度为0.2～15％。
在一种优选实施方式中，采用三级旋风除尘器进行分级，三级旋风除尘器由依次串接的第一级旋风除尘器、第二级旋风除尘器、第三级旋风除尘器组成，所述第一级旋风除尘器设备型号的直径在25mm～1500mm之间，第二级旋风除尘器设备型号的直径在25mm～700mm之间，第三级旋风除尘器设备型号的直径在25mm～300mm之间。
本发明提供的低品位铝土矿选矿方法，针对A/S小于3的一水硬铝石型铝土矿，通过控制磨矿，磨成以微细颗粒为主的铝土矿粉，铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量要达到10～70％；之后再进行分级，将铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒中的10～98％(质量百分比)分离出来，即为低铝硅比产品，其A/S小于1.7，根据实际情况，也可以直接作为尾矿，剩余的铝土矿粉相对颗粒较粗，为A/S大于3以上的产品。本发明提出的低品位铝土矿选矿方法，方法简单，投资小，成本低廉，在工业生产中应用前景好。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明的低品位铝土矿选矿方法，包括以下步骤：
磨矿步骤：将A/S小于3的一水硬铝石型铝土矿进行粉碎或球磨得到以微细颗粒为主的铝土矿粉，铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量要达到10～70％；
分级步骤：对铝土矿粉进行分级，将铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒中的10～98％分离出来，为低铝硅比产品，其A/S小于1.7，剩余的铝土矿粉为A/S大于3以上的产品。
在研究中发现，A/S小于3的一水硬铝石型铝土矿经粉碎后，得到的粒径小于10微米的颗粒，其A/S低。
一水硬铝石型铝土矿中一水硬铝石为主要含铝矿物，其莫氏硬度为6.5～7.0，主要含硅矿物为高岭石、伊利石、叶腊石等，它们的莫氏硬度分别为2.0～3.5、2.0～3.0、1.0～1.5。另外，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，一水硬铝石的晶体结构为链状结构，原子之间主要以离子键相连，化学键结合紧密，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、叶蜡石均属于层状构造的铝硅酸盐，其单位层间靠微弱分子键连接，在外力的作用下易于优先粉碎。含铝矿物与含硅矿物之间存在的明显的硬度差和晶体结构差异，导致了一水硬铝石型铝土矿中一水硬铝石与铝硅酸盐之间可磨性的差异。利用这种可磨性的差异，进行选择性磨矿，通过控制合适的磨矿条件，实现一水硬铝石型铝土矿中一水硬铝石和铝硅酸盐的选择性解理，使铝矿物在粗粒级富集，硅矿物在细粒级富集，是完全可行的。
在磨矿研究过程中还发现，一水硬铝石与铝硅酸矿物的韧性问题也是影响磨矿的一个重要因素。一水硬铝石的韧性小于铝硅酸盐的韧性，即一水硬铝石性脆。众所周知，脆的矿物易磨。那么铝土矿磨矿过程可能存在以下两个阶段：第一阶段，铝硅矿物的硬度是影响入磨矿石碎磨行为的主要内应，这一阶段是选择性磨矿阶段，通过对一水硬铝石和高岭石的粉碎性质进行的试验表明，以新生成的-0.074mm细粒含量作比较，高岭石远大于一水硬铝石，即一水硬铝石较高岭石难磨；第二阶段，当铝硅矿物磨碎到一定程度后，铝硅矿物的韧性是影响入磨矿石碎磨行为的主要内应，铝硅酸盐矿物较一水硬铝石难磨，为非选择性磨矿阶段，在这一阶段，一水硬铝石及其富连生体容易磨细，进入细粒级。
本发明的低品位铝土矿选矿的原理主要是：
通过控制磨矿，将A/S小于3的一水硬铝石型铝土矿进行粉碎或球磨得到铝土矿粉，根据之前所述，在第一阶段，由于含硅矿物的硬度小，且晶体结构结合力小，更易破碎，得到的铝土矿粉中微细颗粒主要以含硅矿物为主，之后通过分级，将部分的微细颗粒分离出去，分离出来的微细颗粒即为低铝硅比产品，所述低铝硅比产品的A/S小于1.7，剩余的铝土矿粉为A/S大于3以上的产品。
根据以上原理说明，在本发明中的磨矿步骤，要避免第二阶段的发生。
因此磨矿步骤的控制非常关键，由于一水硬铝石及其脉石矿物铝硅酸盐的嵌布关系复杂且粒度较细，铝、硅矿物性质也相近，因而要将一水硬铝石和铝硅酸盐分离开来，必须具有一定的磨矿细度和单体解离特性，并且还有合适的粒度分布。
对一水硬铝石型铝土矿进行了具体研究。
取河南某地一水硬铝石型铝土矿，A/S比为2.96，进行磨矿；
铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量为10％时，将粒径小于10微米的颗粒分离出来，检测其A/S比为1.64，剩余的铝土矿粉的A/S比为3.57；
铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量为30％时，将粒径小于10微米的颗粒分离出来，检测其A/S比为1.68，剩余的铝土矿粉的A/S比为3.61；
铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量为50％时，将粒径小于10微米的颗粒分离出来，检测其A/S比为1.76，剩余的铝土矿粉的A/S比为3.58；
铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量为70％时，将粒径小于10微米的颗粒分离出来，检测其A/S比为1.98，剩余的铝土矿粉的A/S比为3.45；
铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量为75％时，将粒径小于10微米的颗粒分离出来，检测其A/S比为2.65，剩余的铝土矿粉的A/S比为3.45。
从以上结果可知，铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量为10％，即粒径小于10微米的颗粒含量低时，也即磨矿的开始，矿石中一水硬铝石和主要含硅矿物的选择性碎解作用就已经存在，铝矿物在粗粒级中富集，硅矿物在细粒级中富集，但随着磨矿时间的延长，铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量为75％，微细颗粒的铝硅比与粗颗粒的铝硅比越来越接近，原因分析主要是磨矿步骤的第二阶段的发生。
基于以上分析，本发明的低品位铝土矿选矿方法，具体限定为：
磨矿步骤：将A/S小于3的一水硬铝石型铝土矿进行粉碎或球磨得到以微细颗粒为主的铝土矿粉，铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量要达到10～70％；
分级步骤：对铝土矿粉进行分级，将铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒中的10～98％分离出来，为低铝硅比产品，其A/S小于1.7，剩余的铝土矿粉为A/S大于3以上的产品。
磨矿步骤可以采用干法或湿法磨矿。干法磨矿得到的是干铝土矿粉，湿法磨矿得到的是湿铝土矿粉。
其中分级步骤可以采用干法或湿法分级。
下面通过具体实施例进行说明。
实施例1
取某地一水硬铝石型铝土矿，其A/S为2.6：
首先进行磨矿，采用湿法磨矿，将一水硬铝石型铝土矿破碎至粒度小于50毫米，之后用球磨机进行球磨，球料比为1.5，球磨时间为10min，得到湿铝土矿粉。铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量为56％；
之后进行分级，采用湿法分级，铝土矿粉采用三级水力旋流器进行分级，入料压力为0.15MPa，入料浓度为10％。其中，三级水力旋流器由依次串接的第一级旋流器、第二级旋流器和第三级旋流器组成，第一级旋流器设备型号的直径为100mm，第二级旋流器设备型号的直径为150mm，第三级旋流器设备型号的直径为30mm。
分级后将铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒中的48％分离出来，为低铝硅比产品，其A/S为1.4，剩余的铝土矿粉的A/S为3.7。
实施例2
取某地一水硬铝石型铝土矿，其A/S为2.4：
首先进行磨矿，采用湿法磨矿，将一水硬铝石型铝土矿破碎至粒度小于50毫米，之后用球磨机进行球磨，球料比为1.2，球磨时间为15min，得到湿铝土矿粉。铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量为63％；
之后进行分级，采用干法分级，铝土矿粉用三级旋风除尘器进行分级，入料压力为0.035MPa，入料浓度为2.2％。其中，三级旋风除尘器由依次串接的第一级旋风除尘器、第二级旋风除尘器、第三级旋风除尘器组成，第一级旋风除尘器设备型号的直径为500mm，第二级旋风除尘器设备型号的直径为200mm，第三级旋风除尘器设备型号的直径为100mm。
分级后将铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒中的68％分离出来，为低铝硅比产品，其A/S为1.3，剩余的铝土矿粉的A/S为3.9。
需要进一步说明的是，铝土矿粉具体是采用几级水力旋流器或者几级旋风除尘器进行分级，与铝土矿原料的铝硅比和铝土矿目标产品的铝硅比要求有关，例如铝土矿原料的铝硅比较高时，可以只用一级水力旋流器或者一级旋风除尘器进行分级，铝硅比低时，可以用三级水力旋流器或者三级旋风除尘器进行分级，以达到要求的铝硅比铝土矿产品。
其中，本发明中，采用一级水力旋流器分级是指只经一个水力旋流器进行分级，采用二级水力旋流器分级是指经依次串联的第一级旋流器、第二级旋流器进行分级，采用三级水力旋流器分级是指经依次串联的第一级旋流器、第二级旋流器、第三级旋流器进行分级。
同样，在本发明中，采用一级旋风除尘器分级是指只经一个旋风除尘器进行分级，采用二级旋风除尘器分级是指经依次串联的第一级旋风除尘器、第二级旋风除尘器进行分级，采用三级旋风除尘器分级是指经依次串联的第一级旋风除尘器、第二级旋风除尘器、第三级旋风除尘器进行分级。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种低品位铝土矿选矿方法，其特征在于，包括以下步骤：
磨矿步骤：将A/S小于3的一水硬铝石型铝土矿进行粉碎或球磨得到以微细颗粒为主的铝土矿粉，所述铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒的质量百分比含量要达到10～70％；
分级步骤：对所述铝土矿粉进行分级，将铝土矿粉中粒径小于10微米的颗粒中的10～98％分离出来，为低铝硅比产品，所述低铝硅比产品的A/S小于1.7，剩余的铝土矿粉为A/S大于3以上的产品。
2.根据权利要求1所述的低品位铝土矿选矿方法，其特征在于，所述磨矿步骤采用干法或湿法磨矿。
3.根据权利要求1所述的低品位铝土矿选矿方法，其特征在于，所述分级步骤采用干法或湿法分级方法。
4.根据权利要求2所述的低品位铝土矿选矿方法，其特征在于，所述磨矿步骤采用湿法磨矿，一水硬铝石型铝土矿首先破碎至粒度小于50毫米，之后用球磨机进行球磨，球料比为0.5～1.8，球磨时间为3～30min，得到湿铝土矿粉。
5.根据权利要求3所述的低品位铝土矿选矿方法，其特征在于，所述分级步骤采用湿法分级，所述铝土矿粉采用一级到三级水力旋流器进行分级，入料压力为0.05～0.5MPa，入料浓度为2～40％。
6.根据权利要求5所述的低品位铝土矿选矿方法，其特征在于，所述铝土矿粉采用三级水力旋流器进行分级，三级水力旋流器由依次串接的第一级旋流器、第二级旋流器和第三级旋流器组成，第一级旋流器设备型号的直径在25mm～600mm之间，第二级旋流器设备型号的直径在25mm～200mm之间，第三级旋流器设备型号的直径在25mm～50mm之间。
7.根据权利要求3所述的低品位铝土矿选矿方法，其特征在于，所述分级步骤采用干法分级，铝土矿粉采用一级或三级旋风除尘器进行分级，入料压力为0.005～0.1MPa，入料浓度为0.2～15％。
8.根据权利要求7所述的低品位铝土矿选矿方法，其特征在于，采用三级旋风除尘器进行分级，三级旋风除尘器由依次串接的第一级旋风除尘器、第二级旋风除尘器、第三级旋风除尘器组成，所述第一级旋风除尘器设备型号的直径在25mm～1500mm之间，第二级旋风除尘器设备型号的直径在25mm～700mm之间，第三级旋风除尘器设备型号的直径在25mm～300mm之间。
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