论文部分内容阅读
摘要：文章阐述了对铝土矿的采矿、洗矿和选矿等一般流程和工序，还描述了铝土矿的外貌和微观特征，给采选和生产合格铝土矿做了一个系统的归纳和总结，起到一定的指导性作用，为氧化铝生产提供高品质的合格铝土矿做充分准备。
关键字：洗矿 重选 浮选 筛分 分级
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-305-01
前言
铝土矿是氧化铝生产最主要的矿石原料。目前世界上95% 以上的氧化铝是以铝土矿为原料生产的。虽然我国是世界十大铝土矿资源国之一，保有储量25.03亿t，但其中基础储量只有7.16亿t。随着中国铝工业的快速发展，铝土矿资源的保障程度越来越令人担忧。充分利用国内中低铝硅比的铝土矿资源，加强国内铝土矿资源的勘探，积极开发海外铝土矿资源已成为我国铝土矿资源可持续发展战略的主要内内容。铝土矿选矿对充分、合理、经济地利用占我国储量80%以上的中低铝硅比铝土矿资源有重要作用。
1.铝土矿的外貌和微观特点
铝土矿矿床按其成因，可分为红土型、岩溶型和齐赫文型三种主要的地质类型。其中，红土型铝土矿形成过程中，其母岩首先要经过红土化作用，进而沉积风化或经搬运-沉积再风化。红土型铝土矿在世界铝土矿储量中所占的比例较大，并且大多数红土型铝土矿为地表矿床，容易露天开采，且大多数为三水铝石型铝土矿，其开采利用率较高。岩溶型铝土矿的形成主要是含铝的岩石被含有硫酸根离子或者碳酸根离子等具有较强酸性腐蚀作用的溶液分解，使岩石中的不同的元素随溶液的流动而沉积到不同的方位，经过风化等形成铝土矿。从外貌特征来看，由于成分不同及其生成地质条件的变化，铝土矿具有各种各样的颜色和形状，常见有如下几种：
（1）粗糙状（土状）铝土矿：其特点是表面粗糙，一般常见颜色有灰色、灰白色和浅黄色。
（2）致密状铝土矿：其特点是表面光滑致密，断口贝壳状，颜色多为灰色、青灰色，其中高岭石含量较高，铝硅比较低。
（3）豆鲕状铝土矿：其特征是表面呈鱼子状或豆状，胶结物主要是粗糙状的铝土矿，其次为致密状的铝土矿，颜色多为深灰色、灰绿色、红褐色和灰白色。豆粒或鲕粒在矿石中的比例随矿区的不同而不同。鲕粒的结构比较复杂，一般有2至7层同心圆组成，这些同心圆可为同一矿物，也可以是不同矿物。鲕心的成分也不相同。河南铝土矿鲕心为水云母，山西是一水硬铝石，广西是一水软铝石。也有高岭石和石英碎屑为鲕心的矿物。
一般而言，矿石越粗糟，铝硅比越高；相反矿石越致密铝硅比越低。豆鲕状质地坚硬者铝硅比高。
要想采选到高质量的铝土矿，可以根据以上的矿物特征来选取原矿开采的大致范围和矿种。
2.铝土矿的选矿技术
选矿就是将从矿山或矿场采回来的铝土矿即原矿进行洗矿、随后进行破碎与筛选，浮选、重选和磁选等方法一次或多次处理后，除去大量的脉石和杂质，使有用矿物富集而得到高品位，粒度合格的精矿。
根据作用的机理可归纳选矿作业如下：
（1）准备作业：包括对矿石的洗矿，破碎与筛分，磨矿与分级；
（2）选别作业：包括重选、浮选、磁选和电选等；
（3）脱水作业：包括浓缩、过滤和干燥。
2.1洗礦作业
从矿山或采场运来的铝土矿一般含有大量的泥土，洗矿就是要除掉铝土矿中的泥土。洗矿的一般方法是用水浸泡、冲洗并辅以机械搅动和剥磨，将被粘土胶结的矿块分离出来的重力选矿过程。有碎散、分离两个作业组成。主要设备有圆筒洗矿机和槽式洗矿机。前者处理所有铝土矿，后者只处理一定粒度大小的矿石（一般粒径在50毫米一下）。
2.2 选别作业
选别作业是指根据物理性能的区别而采取什么方式除掉铝土矿中的杂质成分。一般是指在除掉矿石中的泥土后的选矿方式，有重选、浮选、磁选和电选等。
2.2.1重选
重选设备一般有水力分级的云锡式分级箱、分泥斗，重介质分选的圆锥形重介质分选机、重介质振动溜槽、重介质旋流器、斜轮重介质分选机、淘汰机、溜槽分选机、摇床、涡流分选机，光电分选机等。铝土矿的选矿中用重介质旋流器能选出高铝硅比的铝土矿。在中国铝土矿中普遍存在铝矿物和硅矿物之间有着明显的硬度差异，可以在常规磨矿过程中实现选择性碎磨，但仅靠基于粒度差异的分级作用难以实现二者间的有效分离；这两类矿物间的密度差异不明显，通过可选性准则判断，在常规重力场中实现二者间的分选也很困难。在旋流力场中，对于A/S为4.39，磨矿细度为一0. 074 mm占61. 90%的铝土矿原矿，通过增大旋流器的入料压强，可以获得A/S分别为7. 64和2. 18的底流产物和溢流产物，此时Al203的回收率为71. 78%。可见，入料压强的增大可为旋流分选提供强有力的离心力场，基于密度差异的分选作用得以有效强化。在同样的给矿条件下，通过增大旋流器沉砂口直径，可显著降低旋流分选溢流产物的A/S，当其增大到10 mm时，溢流产物A/S可降至2. 08，而底流产物的A/S可以保持在6. 5-7. 0之间，Al203的回收率最高可达74. 37%。如果溢流产物的A/S可继续降到2. 0以内，而Al203的损失率又比较小时，此时的旋流分选可作为低品位铝土矿预脱泥的有效手段。
2.2.2 浮选
铝土矿浮选可以有效地对铝土矿进行预脱硅处理。它是依据一水硬铝石、三水铝石等与含铝硅酸盐脉石矿物表面性质的差异，在矿浆中借助于气泡浮力实现一水硬铝石与其他矿物分离的过程。一般是在破碎-磨矿之后进行，在浮选机内受到选矿药剂的作用，其中的亲气矿物附着在气泡上，上浮至矿浆的浆面上形成泡沫层，亲水矿物则留在矿浆内达到分离的目的。
2.2.3 磁选
磁选即磁力选矿，就是利用不同矿物的磁力性质的不同而进行的筛选方法。铝土矿中的磁性矿物主要是含有Fe3O4的矿物，矿物形态一般是磁铁矿。
2.2.4电选
全称电力选矿法。根据矿石矿物和脉石矿物颗粒导电率的不同，在高压电场中进行分选的方法。包括电选、电分级、摩擦带电分选、高梯度分选、介电分选、电除尘等内容。
2.3破碎与筛分
破碎的目的就是得到粒度合格的铝土矿，破碎一般是指初次或者说是针对较大块度的矿石进行破碎处理。筛分就是对破碎后的符合一定粒度要求的铝土矿进行筛选分离，避免重复破碎作业。破碎的机械设备一般有：颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和冲击式破碎机。这是根据他们的破碎方式和动作原理来区分的。筛分机械有固定筛、滚轴筛、圆筒筛和平面运动筛。常见的破碎筛分流程有二段开路、二段闭路、三段开路和三段闭路。
2.4磨矿与分级
磨矿是破碎的延续作业，都是进一步对铝土矿进行破碎，只是磨矿对矿石的破碎要进行到底，而且是添加了循环母液对其进行预脱硅处理，是铝土矿在溶出生产前的最后一道大处理工序。磨矿使得铝土矿中有用成分全部或大部分被磨破成为单体并解离大大提高氧化铝的溶出性能。但是过分的磨矿对后续生产也是产生不利影响的，在拜耳法生产氧化铝中，如果磨矿过细将使得矿石中的铁的杂质成分也被磨成絮状物，在一定程度上负面影响了氧化铝的溶出，还会在赤泥的沉降工序中带来严重的负面影响。一般来说磨矿的成品粒度即矿浆细度在以下范围内级合格： -500μm>100%，-315μm>98.75%，-63μm=72～75%。
结束语
上文虽对铝土矿的生产和预处理做了一个比较系统的阐述，特别是针对不同的铝土矿矿物性质和选矿方法的选择，对生产高品质合格铝土矿以及预处理等做了描述，但是随着科技和实线的不断进步，有些方法和设备已经不再适合生产，有些设备流程可以进行改造升级使用。这就需要我们不断的学习和引进新技术、新方法和新工艺。
参考文献
冯其明 卢毅屏等 铝土矿的选矿实践 金属矿山 10期
李兴旺 氧化铝生产理论与工艺 中南大学出版社
高淑玲、李晓安等 低品位铝土矿在旋流离心力场中的分选试验研究 金属矿山11期
关键字：洗矿 重选 浮选 筛分 分级
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-305-01
前言
铝土矿是氧化铝生产最主要的矿石原料。目前世界上95% 以上的氧化铝是以铝土矿为原料生产的。虽然我国是世界十大铝土矿资源国之一，保有储量25.03亿t，但其中基础储量只有7.16亿t。随着中国铝工业的快速发展，铝土矿资源的保障程度越来越令人担忧。充分利用国内中低铝硅比的铝土矿资源，加强国内铝土矿资源的勘探，积极开发海外铝土矿资源已成为我国铝土矿资源可持续发展战略的主要内内容。铝土矿选矿对充分、合理、经济地利用占我国储量80%以上的中低铝硅比铝土矿资源有重要作用。
1.铝土矿的外貌和微观特点
铝土矿矿床按其成因，可分为红土型、岩溶型和齐赫文型三种主要的地质类型。其中，红土型铝土矿形成过程中，其母岩首先要经过红土化作用，进而沉积风化或经搬运-沉积再风化。红土型铝土矿在世界铝土矿储量中所占的比例较大，并且大多数红土型铝土矿为地表矿床，容易露天开采，且大多数为三水铝石型铝土矿，其开采利用率较高。岩溶型铝土矿的形成主要是含铝的岩石被含有硫酸根离子或者碳酸根离子等具有较强酸性腐蚀作用的溶液分解，使岩石中的不同的元素随溶液的流动而沉积到不同的方位，经过风化等形成铝土矿。从外貌特征来看，由于成分不同及其生成地质条件的变化，铝土矿具有各种各样的颜色和形状，常见有如下几种：
（1）粗糙状（土状）铝土矿：其特点是表面粗糙，一般常见颜色有灰色、灰白色和浅黄色。
（2）致密状铝土矿：其特点是表面光滑致密，断口贝壳状，颜色多为灰色、青灰色，其中高岭石含量较高，铝硅比较低。
（3）豆鲕状铝土矿：其特征是表面呈鱼子状或豆状，胶结物主要是粗糙状的铝土矿，其次为致密状的铝土矿，颜色多为深灰色、灰绿色、红褐色和灰白色。豆粒或鲕粒在矿石中的比例随矿区的不同而不同。鲕粒的结构比较复杂，一般有2至7层同心圆组成，这些同心圆可为同一矿物，也可以是不同矿物。鲕心的成分也不相同。河南铝土矿鲕心为水云母，山西是一水硬铝石，广西是一水软铝石。也有高岭石和石英碎屑为鲕心的矿物。
一般而言，矿石越粗糟，铝硅比越高；相反矿石越致密铝硅比越低。豆鲕状质地坚硬者铝硅比高。
要想采选到高质量的铝土矿，可以根据以上的矿物特征来选取原矿开采的大致范围和矿种。
2.铝土矿的选矿技术
选矿就是将从矿山或矿场采回来的铝土矿即原矿进行洗矿、随后进行破碎与筛选，浮选、重选和磁选等方法一次或多次处理后，除去大量的脉石和杂质，使有用矿物富集而得到高品位，粒度合格的精矿。
根据作用的机理可归纳选矿作业如下：
（1）准备作业：包括对矿石的洗矿，破碎与筛分，磨矿与分级；
（2）选别作业：包括重选、浮选、磁选和电选等；
（3）脱水作业：包括浓缩、过滤和干燥。
2.1洗礦作业
从矿山或采场运来的铝土矿一般含有大量的泥土，洗矿就是要除掉铝土矿中的泥土。洗矿的一般方法是用水浸泡、冲洗并辅以机械搅动和剥磨，将被粘土胶结的矿块分离出来的重力选矿过程。有碎散、分离两个作业组成。主要设备有圆筒洗矿机和槽式洗矿机。前者处理所有铝土矿，后者只处理一定粒度大小的矿石（一般粒径在50毫米一下）。
2.2 选别作业
选别作业是指根据物理性能的区别而采取什么方式除掉铝土矿中的杂质成分。一般是指在除掉矿石中的泥土后的选矿方式，有重选、浮选、磁选和电选等。
2.2.1重选
重选设备一般有水力分级的云锡式分级箱、分泥斗，重介质分选的圆锥形重介质分选机、重介质振动溜槽、重介质旋流器、斜轮重介质分选机、淘汰机、溜槽分选机、摇床、涡流分选机，光电分选机等。铝土矿的选矿中用重介质旋流器能选出高铝硅比的铝土矿。在中国铝土矿中普遍存在铝矿物和硅矿物之间有着明显的硬度差异，可以在常规磨矿过程中实现选择性碎磨，但仅靠基于粒度差异的分级作用难以实现二者间的有效分离；这两类矿物间的密度差异不明显，通过可选性准则判断，在常规重力场中实现二者间的分选也很困难。在旋流力场中，对于A/S为4.39，磨矿细度为一0. 074 mm占61. 90%的铝土矿原矿，通过增大旋流器的入料压强，可以获得A/S分别为7. 64和2. 18的底流产物和溢流产物，此时Al203的回收率为71. 78%。可见，入料压强的增大可为旋流分选提供强有力的离心力场，基于密度差异的分选作用得以有效强化。在同样的给矿条件下，通过增大旋流器沉砂口直径，可显著降低旋流分选溢流产物的A/S，当其增大到10 mm时，溢流产物A/S可降至2. 08，而底流产物的A/S可以保持在6. 5-7. 0之间，Al203的回收率最高可达74. 37%。如果溢流产物的A/S可继续降到2. 0以内，而Al203的损失率又比较小时，此时的旋流分选可作为低品位铝土矿预脱泥的有效手段。
2.2.2 浮选
铝土矿浮选可以有效地对铝土矿进行预脱硅处理。它是依据一水硬铝石、三水铝石等与含铝硅酸盐脉石矿物表面性质的差异，在矿浆中借助于气泡浮力实现一水硬铝石与其他矿物分离的过程。一般是在破碎-磨矿之后进行，在浮选机内受到选矿药剂的作用，其中的亲气矿物附着在气泡上，上浮至矿浆的浆面上形成泡沫层，亲水矿物则留在矿浆内达到分离的目的。
2.2.3 磁选
磁选即磁力选矿，就是利用不同矿物的磁力性质的不同而进行的筛选方法。铝土矿中的磁性矿物主要是含有Fe3O4的矿物，矿物形态一般是磁铁矿。
2.2.4电选
全称电力选矿法。根据矿石矿物和脉石矿物颗粒导电率的不同，在高压电场中进行分选的方法。包括电选、电分级、摩擦带电分选、高梯度分选、介电分选、电除尘等内容。
2.3破碎与筛分
破碎的目的就是得到粒度合格的铝土矿，破碎一般是指初次或者说是针对较大块度的矿石进行破碎处理。筛分就是对破碎后的符合一定粒度要求的铝土矿进行筛选分离，避免重复破碎作业。破碎的机械设备一般有：颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和冲击式破碎机。这是根据他们的破碎方式和动作原理来区分的。筛分机械有固定筛、滚轴筛、圆筒筛和平面运动筛。常见的破碎筛分流程有二段开路、二段闭路、三段开路和三段闭路。
2.4磨矿与分级
磨矿是破碎的延续作业，都是进一步对铝土矿进行破碎，只是磨矿对矿石的破碎要进行到底，而且是添加了循环母液对其进行预脱硅处理，是铝土矿在溶出生产前的最后一道大处理工序。磨矿使得铝土矿中有用成分全部或大部分被磨破成为单体并解离大大提高氧化铝的溶出性能。但是过分的磨矿对后续生产也是产生不利影响的，在拜耳法生产氧化铝中，如果磨矿过细将使得矿石中的铁的杂质成分也被磨成絮状物，在一定程度上负面影响了氧化铝的溶出，还会在赤泥的沉降工序中带来严重的负面影响。一般来说磨矿的成品粒度即矿浆细度在以下范围内级合格： -500μm>100%，-315μm>98.75%，-63μm=72～75%。
结束语
上文虽对铝土矿的生产和预处理做了一个比较系统的阐述，特别是针对不同的铝土矿矿物性质和选矿方法的选择，对生产高品质合格铝土矿以及预处理等做了描述，但是随着科技和实线的不断进步，有些方法和设备已经不再适合生产，有些设备流程可以进行改造升级使用。这就需要我们不断的学习和引进新技术、新方法和新工艺。
参考文献
冯其明 卢毅屏等 铝土矿的选矿实践 金属矿山 10期
李兴旺 氧化铝生产理论与工艺 中南大学出版社
高淑玲、李晓安等 低品位铝土矿在旋流离心力场中的分选试验研究 金属矿山11期