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河南省冶金规划设计研究院有限公司铝土矿综合加工技术简介
2021-03-25 返回列表
铝土矿综合加工技术简介
        截止2020年底,全球原铝年产量已经超过6500万吨,全球冶金用铝土矿以及化工、耐火材料用铝土矿使用量将接近4亿吨。世界经济几十年的飞速发展,已经消耗了大量的铝土矿资源,中国以及全球铝土矿资源贫化十分严重。中国冶金用铝土矿A/S已经从20年前8以上,降低到现在的4.5左右;全球红土型三水铝石矿氧化铝含量也从20年前的50%以上,降低到现在的45%左右;含氧化铝75%耐火材料用高品质铝矾土开采量已经很少,无法满足市场需求。
十年前,矿山开采铝土矿基本无需加工只需进行分类,就能满各行各业的需求,近十年来铝土矿浮选脱硅技术在中国得到了飞速发展,浮选技术与装备已经趋于成熟,从2008年到2020年底,中国浮选脱硅的铝土矿累计完成6000万吨以上,其加工原矿的A/S已经下降到2.0以下。中国堆积型铝土矿主要产区位于广西、贵州和云南文山地区,近30年来,堆积型铝土矿一直采取湿法洗矿技术,广西几乎挖空了所有的高品位铝土矿矿区,形成大量石漠化矿区以及巨大的赤泥库,虽然产出了近6000万吨的氧化铝,也对环境造成了无可弥补的破坏。
        █ 铝土矿加工技术综述
        1铝土矿浮选脱硅技术
        中国一水硬铝石型铝土矿的主要物相组成为一水硬铝石、高岭土、伊利石、叶腊石、绿泥石、金红石、锐钛矿、针铁矿、黄铁矿、白云石等,主要矿物为一水硬铝石,含硅脉石主要为高岭土、伊利石、叶腊石和绿泥石。铝土矿首先经过球磨机湿法解离,解离粒度-0.074mm 控制在80-97%范围,控制矿浆浓度15—30%,矿浆PH值8.3-9.5。浮选过程主要使用油酸钠为捕收剂,利用一水硬铝石表面铝离子露点密度与含硅矿物表面铝离子露点密度的差异性,实现油酸根离子对一水硬铝石的吸附,通过充气起泡把矿物浮出。浮选控制技术主要有两个技术流派,一是广益达使用的低碱高浓度粗粒浮选技术,矿浆浓度控制在25-30%、PH值 8.5、矿浆粒度控制-0.074mm 80-85%;二是其他选厂使用的高碱细粒浮选技术,矿浆浓度控制在15-20%、PH值 9.5、矿浆粒度控制-0.074mm 90-97%。浮选过程主要采用集成微泡快速浮选槽执行,目前一般冶金用低品位铝土矿脱硅采用的浮选流程为一粗一精三扫的流程,一般耐火材料用高品位铝土矿采用一粗一扫三精的浮选流程。
         浮选精矿浆和尾矿浆使用高效深锥浓密槽浓缩分离,絮凝剂使用聚丙烯酰胺类阴离子絮凝剂。浓缩矿浆采用板框压滤机进行脱水处理,脱水后精矿含水率15-20%,尾矿含水率为18-23%。脱水后的循环水循环使用,浮选工厂采用零排放技术方案。浮选尾矿可以用于生产建筑材料、硅肥等,广益达开发的浮选尾矿无害化处理以及土壤化技术已经开始应用。
        冶金用低品位铝土矿经过浮选脱硅加工一般A/S可以提高一倍,氧化铝含量提高10%左右,加工成本50-65元/吨原矿。耐火材料用铝土矿经过浮选加工一般氧化铝含量可以提高7-15%。浮选工程建设造价一般为60-100万元/万吨。

 



 
        2、铝土矿浮选脱硫技术
        铝土矿脱硫技术是把铝土矿中的黄铁矿从矿石中分离出来,矿石湿法解离粒度-0.074mm 控制在80-90%范围,控制矿浆浓度25—35%,矿浆PH值5.5-7。黄铁矿捕收剂通常采用黄药系列,通过正浮选可以使黄铁矿浮出。铝土矿脱硫技术的是比较成熟的硫化矿浮选技术,但是根据氧化铝生产要求S含量不大于0.3%的要求,一般选厂仅可以达到0.5%,目前广益达与中科院合作开发的新型捕收剂可以达到0.3%以下的水平。但铝土矿脱硫最大的问题是硫精矿的品位很难达到生产硫酸含硫量30%以上的要求,要求黄铁精矿的品位要达到60%以上。如果硫精矿达不到制酸要求不能实现销售,就造成了新的环境污染。一般来说,含硫量2%以下的开采铝土矿可以和低硫矿混合使用,含硫量2%的矿石需要经过加工才能利用,但脱硫选厂如果原矿中含硫量低于8%,硫精矿品位很难达到60%以上。但矿山开采多为2-8%的含硫矿石,因而这种矿石的加工利用仅采用浮选脱硫难以解决环保问题。采用智能挑选技术可以把这部分矿石挑选为含硫2%以下的中硫铝矿石作为矿山配矿使用,挑出的高硫矿含硫量可以达到15%左右,这部分矿石可以进入浮选脱轨流程获得合格的铝土矿精矿和高品质的硫精矿。
       目前,也有采用氧化焙烧方法进行铝土矿脱硫作业的工艺,此方法的最大问题仍是产出的硫的氧化物的利用问题。
        3、铝土矿块智能挑选技术
        智能挑选技术最初应用于井下开采煤炭智能挑出煤矸石技术,利用煤炭和煤矸石对X-射线吸收率的差异,计算机准确对每一个矿块进行扫面和非常复杂的运算,判断该矿块是煤炭或者矸石,并计算其表面积和重心,在矿块在皮带端下落的过程中,使用高压空气准确击中其重心,将其排出到矸石皮带上。铝土矿矿石与围岩性质接近,X-射线吸收率接近,很难用X-射线区分开,需要用其他的方法进行区分,近年来由于智能图像识别技术的发展,铝土矿可以用x-射线、光电色选和图像识别技术三种模式对矿块进行识别,从而开辟了铝土矿智能识别挑选技术的应用。由于目前大部分铝土矿都采用地下开采方式,围岩夹带严重影响了开采铝土矿的品质,通过对贵州云峰矿的智能挑选试验,试验机杂石排除率达到90%以上;对云南文山铝业堆积矿洗后矿块的智能挑选试验,杂石排出率达到85%以上;对柳林森泽矿的初步智能挑选试验,排石率也达到了75%以上。在智能挑选工业应用过程中,通过进一步的总结探索和优化挑选模式,将达到更理想的效果。目前,对中铝贵州铝猫场矿高硫矿挑选试验获得成功,入选矿石含硫6%左右,挑选后精矿含硫1.75%以下,精矿产出率高达80%,挑出含硫尾矿硫含量超过15%,产率20%,该智能挑选技术方法为高硫铝土矿的利用提供了新的途径。
        目前,三种识别模式的智能挑选技术也已经开始应用于铅锌矿、锰矿、磷矿、铜矿、萤石矿、赤铁矿等多种矿种矿石的智能挑选技术。以铜矿石的智能挑选技术为例,可以把选厂入选原矿的品位从0.5%提高到1.5%以上,大大减少了入选矿石量,等于新建了两个选厂。矿石智能挑选技术必将成为选矿厂预甩尾的必备工艺。
 

 



       4、堆积型铝土矿矿山无水直接脱泥技术
       堆积型铝土矿主要产区位于广西、贵州和云南文山地区,近30年来,堆积型铝土矿一直采取湿法洗矿技术,广西几乎挖空了所有的高品位铝土矿矿区,形成大量石漠化矿区以及巨大的赤泥库,虽然产出了近6000万吨的氧化铝,也对环境造成了无可弥补的破坏。

        目前,广西已经明令禁止湿法洗矿,但广西近2000万吨的氧化铝产能年需要5000万吨以上的铝土矿,如何洗去堆积矿中泥土仍是一个技术难题。烘干筛分法先把矿物烘干到含水率5%以下,然后用分级筛把泥土分离,这项技术将消耗大量的能源,矿石加工成本成倍增加,由于小颗粒矿石仍会堵塞筛孔,生产效率受到较大影响,另外干燥筛分后的泥土粉尘飞扬严重,如何运回采矿现场并回填矿坑依然比较困难。采用高幅振动筛一样不能解决泥土的分离问题,泥土水分较大时,在筛分过程中,会形成很多松散泥团,这些泥团会沿筛面滚下不能被分离,另外筛孔堵塞问题仍然不可能彻底解决,以致3mm筛分根本不可能实现。
        广益达开发的堆积矿无水脱泥机很好的解决了这一难题。该设备使用多组波纹槽辊之间形成的动孔来分离泥土,孔的大小可以控制到3mm以下。由于采用了动孔技术,彻底解决了筛孔堵塞问题,另外,在波纹槽动孔床上安装有翻料机构,可以把辊面形成的松散泥团打开,泥土可以完全排除干净。


        广益达堆积矿无水脱泥机,可以适用于各种水分的堆积型铝土矿,对含水高达30%以上已经完全泥糊化的矿石也可以刮除矿石上附着的泥土。该设备也适用于国外三水铝土矿无水洗矿提高品位的技术,具有广泛的应用价值。
        5、铝土矿脱铁技术
        铝土矿中的铁主要以针铁矿和水针铁矿和黄铁矿组成,其基本有两种歁布特征,一是与一水硬铝石紧密结合的微结晶,另一部分为结晶体裂隙中赋存的结晶体,黄铁矿结晶颗粒大、赋存较为密集。铝土矿脱铁技术主要为耐火材料要求低铁的特征,同样陶瓷行业也需要低铁的铝土矿或者高岭土,在烧制过程中易获得质地白皙的陶瓷。
铝土矿中的黄铁矿的脱除一般采用浮选方法,针铁矿的脱除一般可采用强磁选方法,但这些方法的脱除仅限于晶体裂隙里赋存的针铁矿,而无法脱除与一水硬铝石紧密结合的针铁矿,因而其铁的脱除率很难高于50%。实际上,在铝土矿脱硅的正浮选过程中,通过对药剂的控制,可以限制针铁矿的浮出,同样也可以脱除约50%的铁矿,其效果甚至比强磁选还好。山西道尔使用了超导磁选的方法,超导磁选是将超导技术应用到磁选领域的一种新的磁分离方法,超导磁选机采用超导电材料作线圈,线圈通入电流后,可在较大的选分空间产生2万奥斯特以上的强磁场,在对铝土矿深度解离并稀释分散的情况下,超导超高磁选变现出更好的脱铁效果,矿石脱铁率可以达到70%左右,但这种方法处理成本过高,尚不能经济利用。
        因而,对铝土矿中铁含量要求比较严格的领域来说,选择低铁的原矿最为重要,目前经济性脱铁的方法仅能脱除约50%的铁。
 
        █ 不同种类铝土矿的综合加工方案
        1、地下开采铝土矿石
        地下开采铝土矿石的应用存在两个问题,一是大量高岭土质和石灰石质围岩掺杂在开采矿石中,高岭土质围岩的掺入提高了矿石的硅含量,造成矿石A/S达不到要求,二是石灰石质围岩的掺入使得矿石钙含量严重超标。目前采用的方法为采矿过程严格控制围岩的掺入,这使得矿山资源利用率大为降低;另外就是采用人工进行挑选,这种方法劳动量极大,而且仅能挑除一些大块杂石,大部分杂石无法挑出。
地下开采矿石可以采用的加工流程:

        2、高硫铝土矿石
        高硫矿一般指含硫量大于2%的铝土矿石,含硫量小于2%的矿石一般都可以与低硫的矿石混合使用,无需要加工处理。贵州、山西有较多的高硫铝土矿矿山,贵州高硫铝土矿含硫量平均在5%左右,约有70%的高硫铝土矿难以得到利用。通过浮选脱硫可以把铝土矿中的硫脱除到0.5%以下,但脱硫选厂如果原矿中含硫量低于8%,硫精矿品位很难达到60%以上,无法作为硫酸生产的原料又带来了黄铁矿精矿对环境的污染问题。采用智能挑选技术可以把这部分矿石挑选为含硫2%以下的中硫铝矿石作为矿山配矿使用,挑出的高硫矿含硫量可以达到15%左右,这部分矿石可以进入浮选脱硫流程获得合格的铝土矿精矿和高品质的硫精矿。

          3、低品位堆积型铝土矿
          堆积型铝土矿广泛出产于广西、贵州和云南文山地区,几十年的开采已经使高品位铝土矿频于枯竭,目前必须要对低品位堆积型铝土矿进行开发利用。




 
        4、国外红土型铝土矿
        国外红土型三水铝石铝土矿经过几十年的大量开采,矿石贫化严重,氧化铝含量已经从过去的50%降低到现在45%以下,使得运输量大为增加,同时严重影响了氧化铝生产。红土型铝土矿加工经过大量研究,基本可以确定两种方法,一种是浮选技术,正浮选可以有效的浮出三水铝石,从而起到脱硅并提高氧化铝含量的目的,但多数三水铝石矿歁布粒度极细,无法进行浮选。二是水洗方法,大部分的红土型铝土矿都有成矿核,成矿核的铝土矿品位相对较高,把铝土矿打散后用水洗去小颗粒泥土,品位就会有较大提升,但水洗矿不仅成本高,而且难以解决洗后泥水污染环境的问题,各国基本都明令禁止洗矿作业。广益达堆积矿无水脱泥机可以在无水状态下脱除打后的细颗粒,从而直接提高矿石品位。


 
        5、某矿山露采5号矿与薄矿层铝土矿
        某矿山露天开采的铝土矿矿石与盖层结合部产出的低品位铝土矿为5号矿,薄层铝土矿与5号矿的特征接近,基本上都是因为混入太多的围岩造成矿石报废。铝土矿块智能挑选技术为这类矿石的利用提供了合理的方法。智能挑选机可以高效的从5号矿中或者薄层矿采杂的混合矿中把矿石挑选出来。
        6、超低品位铝土矿
        超低品位铝土矿是指A/S低于2.0的铝土矿石。当铝土矿A/S低于2.0时,用浮选脱硅方法获得的精矿回收铝会降低到50%以下,从而影响了浮选的经济性。伊朗铝土矿具有这样的性质,其矿体混合品位不高,但矿体并不均匀有一定的层状沉积特征,这种铝土矿都可以先进行智能挑选,把品位提高到2.0以上,然后再进行浮选,从而获得A/S高于5的铝土矿精矿。
        7、煅烧用块状高铝铝土矿
        煅烧高铝铝土矿是耐火材料的主要原料,年需求量量高达1500万吨,前几年,煅烧用铝矿也可以在矿山直接产出。近年来,高品位矿石产出很少,地下开采矿石掺入的杂石以及低品位矿石较多,达不到煅烧的品位要求。现在煅烧厂需要安排较多的人力进行手工挑选,劳动量大成本高。目前智能挑选技术已经基本上可以根据用户要求把合格的矿石挑选出来,彻底解决了这一难题。
        8、矿山含泥废弃超低品位杂矿的处理
        在过去的露天开采中,大量的弃渣被回填,对于A/S超过1.2以上的废渣仍可以进行处理并得以利用。对这些废渣首先进行浸泡和无水脱泥作业使脱泥后的矿石是A/S达到2.0以上,然后再进行浮选,使精矿A/S达到4.5以上











 
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