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1、我国铝土矿选矿的现状与进展郑州广益达资源新技术有限公司任光明1、 前言 近十年来，我国氧化铝工业随着民营资本的进入，呈现了爆炸式发展，氧化铝产能由2001年前几乎全部国有资本的800万吨，发展到目前的4500万吨，随着氧化铝产能的扩大，铝土矿消费量液迅速增长，国内铝土矿需求超过1亿吨，众多氧化铝企业对铝土矿资源的争夺也达到了白热化。我国铝土矿总体特征为资源相对匮乏，铝土矿品质不佳，中国铝土矿储量、基础储量分别占世界的约2.6%和6%，而且几乎全是难溶的一水硬铝石，目前保有储量仅23亿吨，国内铝土矿只能使用20年左右。铝土矿资源在经历了最近10年的掠夺性开采后，已经出现了严重的贫化和枯竭，200
2、2年氧化铝厂原矿A/S尚可保持在8.5以上，到了2009年，氧化铝厂原矿A/S基本维持在6左右，甚至已经下降到了5.0的水平，可以预计，两年后氧化铝厂只能使用A/S 4.5左右的原矿，这将达到拜耳法生产的最低极限，国内大量的氧化铝产能将面临依靠进口铝土矿的局面，由于跨国公司垄断了全球大部分铝土矿资源，掌握着全球铝土矿的供应和定价权，进口量的大幅增加将使铝土矿成为“铁矿石第二”，给我国铝工业带来经济损失和资源保障威胁。铝土矿选矿是解决国内大量的氧化铝产能用矿的唯一途径。我国第一条铝土矿选矿生产线2002年在中州铝厂投用，中铝河南分公司、希望铝业、开曼铝业与汇源铝业铝土矿选矿工程也于2009年相继
3、投产。选矿技术也经历了从XBF机械搅拌充气式串联浮选槽技术到詹姆斯微泡充气矿化浮选槽并联技术，至目前詹姆斯微泡充气矿化浮选槽集成快速浮选技术的不断进步与完善，技术经济指标也得到大幅提高，具有了广泛的推广价值。目前，入选原矿A/S可以减低到2.5左右，精矿A/S的提高值为原矿A/S的两倍左右是最为经济的控制条件，精矿收率约为75%，尾矿A/S可以控制到1.3以下。2、 我国铝土矿选矿脱硅技术发展回顾 我国铝土矿浮选脱硅技术从上世纪70年代开始实验研究至今，经历了四个主要发展阶段，第一个阶段是上世纪70年代，中南大学、北京矿冶研究院、广州有色金属研究院、郑州轻金属研究院等单位都开展了铝土矿选矿研究
4、，但由于当时选矿技术所限，其结果始终未能满足工业生产要求，所以未能引起足够重视。第二个阶段以中国长城铝业公司所属中州铝厂为代表的XBF机械搅拌充气式串联浮选槽的浮选工艺。第三个阶段是以开曼铝业为代表的詹姆斯微泡充气矿化浮选槽并联浮选工艺。第四个阶段是以河南东大矿业为代表的詹姆斯微泡充气矿化浮选槽集成快速浮选工艺。2.1 XBF机械搅拌充气式串联浮选槽技术的应用我国第一条铝土矿选矿工业试验生产线由中国长城铝业公司于2000年在小关铝矿建成，该生产线采用了XBF机械搅拌充气式串联浮选槽技术，对铝土矿正、反浮选都进行了工业试验，试验结果表明，正浮选氧化铝总回收率可以达到85%，并确立了选择性磨矿分离
5、部分粗矿颗粒为精矿的半浮选流程。2002年中国长城铝业公司所属中州铝厂浮选生产线建成投产，最终形成了分离部分粗矿颗粒为精矿、XBF机械搅拌充气式串联浮选槽6-2-4-3-2流程，即1粗（6槽串联）1粗扫（2槽串联）1精（4槽串联）2精（3槽串联）1精扫（2槽串联）的流程。该项目实现了预计的经济技术指标，目前入选矿石A/S为4.0-4.5，精矿A/S为7左右，尾矿A/S为1.5左右。吨原矿电耗70KWh，吨原矿药剂消耗1200g，吨原矿加工成本超过100元。中州铝厂的成功激励了其他企业建设选矿项目的热情，2006-2009年中国铝业河南分公司、汇源铝业、希望铝业的选矿工程相继投产，这些大规模的选
6、厂都是在氧化铝生产流程上嫁接的选矿流程；同时还有几家小规模独立的选矿厂建成投产，这些选厂的精矿作为产品进行市场销售；2009年以前建成的选厂基本上沿用了与中州铝厂相似的流程。该流程在当时作为一种新工艺，改善了我国氧化铝工业的困境，即由于我国铝土矿的特性，只能采取高能耗的混联法或串联法生产工艺，使氧化铝拜耳法生产成为现实，具有传统工艺不可比拟的优势，所以得到行业的广泛认可和赞扬，但由于是新工艺，在实际运行中也暴露出不少问题和缺点，归结起来，该工艺流程主要优势和缺点如下：优势：系统浮选槽串联自流，系统平衡容易控制；传统浮选技术，生产容易掌握。缺点：大颗粒贫连生体矿物竞争药剂困难，难以矿化起浮，造成
7、尾矿A/S超标，只能先分离部分粗矿颗粒直接作为精矿，以控制进入浮选的粗矿颗粒的数量，从而造成精矿A/S也难以达到要求；系统运转设备多，能耗过高，造成选矿成本过高；系统必须加入大量的消泡水来保证泡沫的流转，从而必须配置精矿浆、尾矿浆浓缩设备。实际的工厂运营表明，该半浮选流程作为氧化铝厂嫁接的生产流程来说，有一定的运营价值，因为选矿仅是氧化铝生产流程的一个环节，无论精矿质量如何，全厂生产也不会停滞，虽然加工成本过高，但对有较大利润空间的氧化铝生产来说，依然可以承受。但该技术对于商业化运营的选矿厂来说，矿石加工成本与精矿质量的问题都对工厂经营造成了很大影响，以至于目前还没有一家使用该技术商业化运营的
8、铝土矿选矿厂能实现盈利。2.2、詹姆斯微泡充气矿化浮选槽并联技术的应用詹姆斯充气矿化浮选槽技术，是1984年澳大利亚詹姆斯教授发明的一种短柱浮选技术，其原理是将气泡与矿浆在矿化器中高速混合，然后由释放头释放来实现矿物与脉石的分离，该技术已经广泛应用于国内外的选煤行业。2008年中国铝业郑州研究院完成了该技术用于铝土矿选矿的工业试验，获得了原矿A/S 为3.5、精矿A/S 8.5、尾矿A/S 1.15的浮选效果。2009年开曼铝业在此工业试验基础上建成了年处理120万吨铝土原矿的全浮选选矿工程，流程采用全磨全浮选两组詹姆斯充气矿化浮选槽1粗（6槽并联）1精（5槽并联）1扫（4槽并联）流程。从20
9、09年10月份开始历经一年试车，尾矿A/S 一直在1.8-2.2之间，难以获得良好的选矿效果；2010年10月开始对浮选槽及流程进行改造，改造后即可获得了尾矿A/S 1.2-1.3的选矿效果；至2010年底开曼铝业选矿技术指标终于达标，2011年一季度开曼铝业入选原矿A/S 2.95、 精矿A/S 6.25、尾矿A/S 1.2-1.3、吨原矿药剂消耗 800g、吨原矿电耗40KWh左右、吨原矿加工成本约为70元，经济技术指标较为理想，该流程的优势与缺点如下：优势：通过控制矿物颗粒的循环过程，实现了贫连生体粗矿颗粒的起浮；尾矿A/S控制良好；实现了矿物的全浮选；浮选电耗比XBF机械搅拌槽节约50
10、%左右；药剂消耗比XBF机械搅拌槽节约30%左右。很少使用消泡水，降低了后续矿浆的处理成本。缺点：用于选煤的詹姆斯浮选槽不适用于铝土矿浮选过程，矿化器磨损严重，循环量难以控制，需要进行改造；由于每一选矿过程的动力为泵输送，泡沫流转困难，容易出现冒槽；詹姆斯充气矿化浮选槽并联各槽之间液量平衡难以控制，影响选矿效果。2.3、詹姆斯微泡充气矿化浮选槽集成快速浮选系统的应用詹姆斯微泡充气矿化浮选槽集成快速浮选系统是在开曼铝业选矿工艺基础上，为了克服其系统缺点而开发的浮选系统，该系统与开曼铝业詹姆斯微泡充气矿化浮选槽并联技术相比较，具有以下特点：系统采用单槽梯度浮选，系统液量平衡易于控制；每一单槽的循环
11、量额定，保证了浮选循环比，浮选效果稳定；浮选单元阶梯布置，从扫选到精选依次从高到低配置，处于高位浮选槽的泡沫液化的矿浆流入处于低位的浮选槽，未能消泡的高A/S泡沫直接流转到下一级的泡沫溜槽，从而解决了泡沫流转难题；矿化器采用风膜保护列管式矿化器，几乎不产生磨损；系统只是针对应该加药的矿浆流进行加药，加药点更加合理，提高了药剂的使用效率；药剂消耗比XBF机械搅拌槽节约40%左右；不建设浮选厂房，系统直接安装在地面上，降低了建设投资；系统采用计算机控制，实现无人值守。该系统已经开始在2011年新建的东大矿业50万吨选矿工程、华谊矿业280万吨铝土矿选矿工程、三门峡广益达矿业、新绛矿业项目上推广应用
12、，尾矿A/S 以及产出率可以实现精确控制。詹姆斯微泡充气矿化浮选槽集成快速浮选系统具有广泛的推广价值，可以适用于选煤等金属、非金属矿物的浮选过程，系统的梯级可以根据不同矿物的特点进行设计。3、 铝土矿的脱铁与脱硫铝土矿中硫主要是以黄铁矿(FeS2)形态存在,硫的存在会造成拜耳法氧化铝生产碱耗增加，赤泥的沉降性能下降，设备结疤和腐蚀等多种危害，所以必须想办法将硫脱除。脱硫过程一般应在脱硅前进行，按照硫化物正浮选的工艺就可以实现脱硫。脱硫后矿浆进行重磨调质就可以进行脱硅作业。我国铝土矿中的Fe2O3含量在115%之间，氧化铝工业对Fe2O3含量没有具体的要求不需要脱除，但耐火材料行业对铝土矿中的F
13、e2O3要求较高，一般为1-3%，脱除铝土矿中的铁对耐火材料行业是必要的。由于铝土矿中的铁基本上是以赤铁矿的形态存在，而且嵌布粒度多在0.038-0.050mm之间，因而通过一般的磁选不能达到除铁的目的，高梯度立环磁选对铝土矿中的赤铁矿有一定的脱除作用，但需要针对矿物进行解离的研究，选择合适的解离粒度，即使这样，铁的脱除率也仅在50%左右。4、 难选铝土矿的选矿研究铝土矿多为寒武-奥陶系碳酸盐矿物化学风化剥蚀沉积型矿床，不同地区矿石与脉石的嵌布粒度有很大的差异，难选铝土矿石多为高硬度、嵌布粒度较细的矿石，以重庆地区与晋西北地区为多，此种矿石因为解离困难，浮选结果表现为精、尾矿的差异性小，而不能实现有效的分离。采用干湿两段的解离方法对此种矿石的解离有积极意义，试验室研究表明，先把矿石用干法磨细到0.25mm以下，然后再进行湿磨研磨可以获得良好的解离效果，但此工艺仍需进一步的试验室研究与工业应用来验证。