铝土矿的浮选过程特征与柱分选方式研究

我国铝土矿资源以一水硬铝石型为主，铝硅比低，主要矿物嵌布粒度细，易泥化，分选难度大。本项目在铝土矿浮选过程特征研究的基础上，提出在旋流-静态微泡浮选柱上部嵌入快速浮选单元，形成以快浮为特征的铝土矿柱式梯级强化分选理论与技术。内容包括：（1）研究铝土矿浮选的过程特征，建立浮选速率的数学模型；（2）铝土矿柱分选设备中嵌入式快浮单元的作用机理及优化设计；（3）基于铝土矿浮选过程特征的柱式梯级强化分选方式的构建与实现；（4）中低品位铝土矿柱式分选效果实证及工艺试验。项目的科学意义：创新柱式分选方法，丰富柱式梯级强化分选理论，推动柱分选技术的发展；拓展铝土矿浮选的研究领域，丰富铝土矿浮选的理论，促进铝土矿选矿事业的发展。实用价值在于研究以快浮为特征的铝土矿柱式分选技术，为中低品位铝土矿资源的开发提供技术支撑，扩大可利用的铝土矿资源，缓解矿石紧张的局面。

项目以铝土矿中的主要矿物一水硬铝石、高岭石、伊利石、叶蜡石等纯矿物为试验对象，研究了pH值、捕收剂、浮选时间等因素对矿物可浮性的影响，得出在pH值为9、油酸钠用量0.06g/L、浮选时间5min时，可实现一水硬铝石与脉石矿物的有效分离，目标矿物回收率达到78%。利用哥里科夫浮选速度模型，建立了实验室及生产现场铝土矿浮选速率模型，总结出铝土矿浮选的特点：前期速度快，后期速度慢；中间粒级（-41+10μm）颗粒的浮选速度快，回收率高；-10μm细粒级和粒度稍粗的-54+41μm颗粒的浮选速度慢，回收率低；粗粒级-74+54μm浮选速度最慢，回收率最低。根据铝土矿的浮选过程特征提出梯级强化分选工艺，用快速浮选单元将易浮矿粒尽早浮出，用旋流-静态微泡浮选柱强化难浮矿粒的分选。设计了自吸式圆筒形24小管排料的快浮单元，衔接于旋流-静态微泡浮选柱的柱体上部，构建了快浮嵌入式浮选柱。利用Fluent对嵌入快浮单元后的柱体内部流场进行了模拟。在流体速度、湍流动能、湍流耗散率等方面进行了分析，得出：嵌入快浮单元后，浮选柱入料段的湍动能在0.05~0.35m2/s2，低于工业伞形给料下的入料段湍动能，故快浮单元给料对浮选柱中泡沫层的富集及稳定更有利；嵌入快浮单元前后，浮选柱柱选段的轴向速度在0~0.35m/s范围内，旋流段的切向速度在0~0.11m/s范围内，说明快浮单元的嵌入没有破坏传统工业浮选柱柱选段原有的相对静态的分选环境和旋流段的旋转力场。针对A/S为5.40的铝土矿原矿分别开展了试验室、半工业和工业柱式分选试验，得出：在实验室采用一粗一精开路流程可获得A/S 9.95、Al2O3回收率83.85%的精矿，与浮选机工艺相比，精矿A/S提高0.83，Al2O3回收率提高了6.7个百分点；在半工业试验中采用一粗一精工艺可获得A/S 10.85、Al2O3回收率80.43%的精矿，与浮选机相比精矿回收率提高3.43个百分点；在工业试验中采用一粗一扫工艺可获得A/S 8.31、Al2O3回收率85.28%的精矿，与浮选机分选系统相比精矿A/S低1.42、回收率高6.15个百分点。最后依据快浮嵌入式浮选柱的工作原理提出并开展了“机-柱联合”的新型分选工艺，当原矿铝硅比为2.88时，获得了铝硅比6.37、Al2O3回收率77.63%的精矿。该研究为我国中低品位的应用提供了新思路。