铝土矿利用技术现状综述
摘要：在我国当前工业化程度不断加深的情势下，铝土矿日益成为我国大宗紧缺矿产资源。本文主要简要的介绍当前铝土矿的利用技术的现状以及低品位的铝土矿的分选技术。
关键词: 铝土矿 脱硫 脱硅 浮选
Summarization bauxite utilization technology
Li Zhiwen
(School of Chemical Engineering and Technology，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008，China)
Abstract: With degree of current industrialization deepening, bauxite increasingly become scarce among main mineral resources. This paper briefly describes the status of technology that people exploit and make use of bauxite mineral by some measures and separation technology for low-grade bauxite.
Keywords: bauxite desulfurization desilication flotation
1 引言
铝是世界上被广泛利用的金属中仅次于铁的第二大金属，其主要由铝土矿提炼而成,具有多种优良性能，是国民经济发展的基础原料和战略金属。铝土矿广泛分布于世界各地区，主要分布于几内亚、澳大利亚、巴西、牙买加、中国等十多个国家。据有关数据表明,我国的铝土矿资源相对较丰富，虽然已探明储量达到了23 亿t[1]，但主要是产于古生界和下中生界古风化壳上的一水硬铝石[2]，品位、品级不高，电解铝能耗高，经济效益低，因此我国的铝土矿资源呈”富矿有限、贫矿比重较大”的特点。随着我国工业化、城镇化的快速发展，国内对铝资源的需求日益增加，且再生铝产业正处于起步阶段[3]，这样，铝资源开采和供给以及铝工业的发展就遭到了矿产资源条件的制约。此外，我国铝土矿勘查程度较低，勘查深度较浅，大型矿床少，基础储量少，后备资源严重不足，铝土矿成为了我国的大宗紧缺矿产。因此科学合理的开发和有效利用铝土矿“贫矿” 资源，对我国社会经济的可持续发展意义重大。下面浅谈几种铝土矿的分选技术。
2. 低铝硅比铝土矿分选
由于中国的铝土矿特点，以往提出的拜耳法制氧化铝是不适合的，因此，随着选矿-拜耳法技术思路的提出以及在中州铝业公司的成功应用，利用选矿方法脱硅的研究工作的不断取得拓展和深入，目前已在铝土矿的选择性碎解、一水硬铝石的选择性抑制、铝硅酸盐矿物的强化捕收、及矿泥的选择性分散[4]等多个方面取得了显著的成果。低铝硅比铝土矿的选矿关键是将一水硬铝石等主要成分有效富集, 使得含铝硅酸盐矿物和其它脉石有效脱除。
2.1 采用粗细分选流程分选
根据一水硬铝石的嵌布特性,曾克文[5]等人提出采用粗细分选流程分选的方案，即原矿在粗磨条件下分级, 粗粒部分快速浮选, 得粗粒铝土矿精矿, 粗粒浮选尾矿再磨后与分级的细粒部分合并进行浮选, 得细粒精矿, 两精矿合并为综合精矿。方案认为有部分一水硬铝石为富集合体, 其铝硅比已达精矿质量要求, 这部分可在粗磨条件下先快速浮出, 得到粗粒精矿, 其余部分可细磨使一水硬铝石尽量解离, 再浮选得到细粒精矿。经过试验，获得了良好的分选效果。
2.2 利用微泡浮选柱分选
浮选柱是细粒矿物浮选分离的有效设备。微泡浮选柱是专门为解决微细粒级矿物分离富集问题而设计的一种浮选柱，其微细物料与气泡的非惯性碰撞的矿化机理和小尺寸气泡比表面积大等特点有助于微细物料的分选。因此，一些研究工作者借助这种设备自身的特点对低品位铝土矿的分选进行了实验研究，通过对矿浆浓度、温度、药剂制度、设备工作参数以及浮选流程等诸多因素进行了考察，在铝硅比为5.31的情况下，利用一粗一精的流程取得精矿铝硅比提高一倍，回收率超过85%的良好指标，同时，利用微泡浮选柱还简化了铝土矿的分选流程[6]。
2.3 旋流器－反浮选联合分选
随着铝土矿选矿技术的研究的深入，研究工作者们也将一些在选煤过程中用到的分选技术应用到铝土矿分选过程中。曹惠昌[4]等人利用旋流器可提供离心力场、有助于重选效果的特点，将其与反浮选联合起来对一水硬铝型中低品位铝土矿，以强化分选效果。当然，该过程中除矿浆性质及旋流器自身性质外，还特别考虑到抑制剂和捕收剂的影响。经过统的试验研究，结果表明这种联合流程分选可有效地改善分选效果。
3 高硫铝土矿脱硫
我国铝土矿资源中，有超过1亿吨的含硫量大于0. 7%的高硫铝土矿，这部分高硫铝土矿很难得到利用，在铝土矿中约80%-90%的硫是以硫化铁的形式存在的，包括黄铁矿、胶黄矿、磁黄铁矿等。
3.1 化学脱硫
（1）石灰脱硫。即在浓度较低的条件下，向溶液中加入石灰，其中的硫酸根离子与石灰作用从而进入固相随赤泥排出，这种方法增加了A12O3的消耗量，赤泥排放量也增大，赤泥处理也遇到新的问题。
（2）BaO脱硫。将BaO溶入铝酸钠溶液，产生的钡离子与铝酸钠溶液中的硫酸根离子反应，生成难容性BaSO4。这种方法脱硫率高、BaO利用率高、脱硫作用时间短、适应温度范围大，但成本比较高。
传统的脱硫方法都是在氧化铝生产过程中的高温和铝酸钠溶液存在的条件下采取的化学方法脱硫, 其工艺流程长，过程复杂, 同时造成了氧化铝生产的热耗加大。随着人们对铝土矿开发利用的重视度的提高，为了解决化学脱硫带来的难题和提高经济效益，物理选矿方法成为了高硫铝土矿经济脱硫的重要途径之一。通过选矿将铝土矿中硫分降低，不仅为氧化铝生产提供低硫铝，还回收了硫精矿，实现了矿产资源的综合利用。
3.2 浮选脱硫
由于硫化矿的可浮性较好，黄铁矿容易用黄药等捕收剂浮选，而含铝矿物主要是以氧化物和氢氧化物形式存在的，矿物表面具有亲水性，不易被黄药捕收。因此，理论上用黄药可很容易实现黄铁矿和含铝矿物的分离。目前推荐的工业化生产的选矿脱硫流程有二产品全浮选和三产品全浮选。但浮选法需要加药剂，容易对环境造成污染，设备的成本也较高。
3.3 细菌脱硫
在选煤过程中会出现脱硫的问题，对于无机硫，采用普通的物理化学方法即可达到要求，但是，煤炭中所包含的有机硫的脱除是一个难题。随着研究的深入，生物脱硫已渐渐引起了人们的重视。近几年，很多研究学者都做了相关的研究试验，他们从高硫煤矿中分离的3 种氧化亚铁硫杆菌，用它们对重庆某高硫铝土矿石进行生物氧化浸出脱硫试验，在合适的工艺条件下，脱硫率均超过74%，其中SX－1#菌的脱硫率达到83. 57%，并使矿石的硫含量由生物氧化浸出前的3. 83%降低到0. 69%，达到拜耳法生产氧化铝工艺对矿石硫含量的要求[7]。
4. 铝土矿预脱硅
目前铝土矿预脱硅的主要方法有化学方法、生物方法和物理方法。
4.1化学脱硅
在脱硅过程中, 含硅矿物在化学反应的作用下发生分解，报道的有焙烧（氢氧化钠溶出脱硅工艺）和氢氧化钠直接溶出（分选脱硅工艺）[8-10]。研究结果表明:铝土矿化学选矿的本质是在一定温度下矿石中含硅矿物(主要是高岭石)分解成SiO2和A12O3,然后用苛性钠溶液浸出,使矿物中的SiO2溶出而达到脱硅目的[11]。
4.2 生物脱硅
生物选矿脱硅利用微生物分解硅酸盐和铝硅酸盐矿物,可以将铝硅酸盐矿物分子分解成为A12O3和SiO2,并使SiO2转化为可溶物,而A12O3不溶，从而得以分离。生物脱硅是具有良好前景的铝土矿脱硅方法。该法可得到较高的工艺指标,并基本上消除对环境的污染。生物选矿脱硅法是用异养微生物来分解硅酸盐、铝硅酸盐矿物。
4.3 物理脱硅
物理选矿脱硅工艺的目的是将铝土矿中含硅矿物以天然矿物形式脱除,以降低铝土矿中SiO2的含量。根据分选目的的不同,物理选矿脱硅工艺又可细分为洗矿、筛分、浮选和选择性絮凝等，其中浮选法研究较多。按浮物不同,浮选法又分为正浮选和反浮选。
正浮选脱硅（阴离子捕收剂浮选）即通过使用阴离子捕收剂捕收一水硬铝等有用矿物，以抑制剂抑制铝硅酸盐矿物。前苏联70年代的研究结果显示，以正浮选工艺进行三水铝石型铝土矿选矿脱硅，原矿物铝硅比3.06-4.2时，可获得铝硅比9～17的精矿，A12O3回收率40%-52%。1978年我国海南岛某三水铝石型铝土矿正浮选脱硅结果为：原矿铝硅比5.30时，精矿铝硅比8.32，A12O3回收率72.94%[12]。
反浮选脱硅（阳离子捕收剂浮选脱硅）是通过抑制有用矿物，而以阳离子捕收剂浮选铝硅酸盐矿物。这种方法符合“浮少抑多”的原则，通过浮选捕收含量少的含硅脉石，节省了浮选药剂的用量，且过滤过程也很方便。正浮选过程中，当铝土矿磨矿达到一定细度要求时，铝硅酸盐矿物的粒度已经非常细了，这样不仅影响后续脱水作业，而且其容易吸附在一水硬铝表面，不利于有用矿物的浮选。而反浮选中，铝硅酸盐矿物易磨，一水硬铝可保持较粗的粒度，与正浮选相比，既降低了能耗，也有利于提高浮选效果。
5 结语
总而言之，铝土矿利用技术的研究在理论和实践方面均已取得了一些成果，相比较之下，我国的铝土矿的利用技术与国外还存在一定的差距。作为一个铝生产和消费大国，没有先进的铝土矿选矿和生产技术是不能满足当前铝工业发展形式要求的。因此，对于铝土矿的物理化学选矿还有待优化和深入研究，而生物法选矿技术仍有很大的发展前景。
参考文献
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