铝矾土矿浮选提纯工艺研究
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2013 年第 6 期
有色金属（选矿部分）
d o i：1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 6 7 1-9 4 9 2.2 0 1 3.0 6.0 0 7
铝矾土矿浮选提纯工艺研究
·27·
任爱军
（北京矿冶研究总院 矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 100160）
摘 要：针对山西某低品位铝矾土矿开展了浮选提纯试验，在原矿 Al2O3 含量 68.80%、SiO2 含量 10.74%的条件下，采
收稿日期：2012-09-25
修回日期：2013-09-27
作者简介：任爱军 （1977-），男，山西石楼人，博士研究生，高级工程师。
·28·
表1 Table 1
化学成分 含量
Al2O3 68.80
SiO2 10.74
有色金属（选矿部分）
铝矾土矿主要化学成分分析结果 Chemical composition of the bauxite
and Metallurgy，Beijing 100160，China）
Abstract：Based on the property of a low-grade bauxite ore from shanxi，purification tests by flotation
were carried out. While the raw bauxite contains 68.80% Al2O3 and 10.74% SiO2， by adopting dispersant BJ213 and collector BJ422， through stage grinding and flotation， the bauxite concentrate 1 containing 75.66% Al2O3 which could be used to produce refractory material and bauxite concentrate 2 with A/S ratio 8.10 which could be used to produce alumina. This technology could provide the raw material guarantee for the sustainable development of high alumina refractory industry.
中图分类号：TD952.5；TD923
文献标志码：A 文章编号：1671-9492（2013）06-0027-04
Research on Purification Technique by Flotation for Bauxite
REN Aijun （State Key Laboratory of Mineral Processing，Beijing General Research Institute of Mining
Al2O3 品位 /% Al2O3 回收率 /%
75
100
74
90
73
80
72
70
71
60
70
品位
50
69
回收率
40
68
30
7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0
pH
图 1 pH 条件试验结果
Fig.1 Result of pH conditioning test
pH 条件试验结果表明，随着碳酸钠用量增加， 矿浆 pH 从 7.80 增加到 9.88；精矿产率从 57.79%
用分散剂 BJ213 和捕收剂 BJ422 的药剂组合，经阶段磨矿—浮选分离，获得了 Al2O3 含量为 75.66%的精矿 1 （用于生产高铝
耐火材料） 和 A/S 为 8.10 的精矿 2 （可用于生产氧化铝）。该技术为高铝耐火材料行业的可持续发展提供了原料保障。
关键词：铝土矿；高品位铝土矿；浮选
26
75
74
24
73
品位
72
回收率
22
71
70
20
50 60 70 80 90 100
- 74 μm 含量 /%
图 4 磨矿细度条件试验结果
Fig.4 Result of grinding fineness test
本次研究的目的是获得 Al2O3 品位大于 75%的 高品位铝土矿。一水硬铝石充分解离是获得高品位 铝土矿产品的必要条件，磨矿方案采用放粗一段磨 矿细度，预先获得部分高品位的精矿；提高中矿再 磨 （两段磨矿） 细度，尽可能获得高的回收率。 2.2 浮选条件试验研究
对阴离子捕收剂正浮选工艺，所有药剂的用量 及磨矿细度都是关键参数。浮选条件试验流程如图 1所示。原矿一段磨矿，一次选别，碳酸钠添加在 球磨机中，分散剂 BJ213 （以天然高分子聚合物为 主要原料反应制得） 和捕收剂BJ422 （以脂肪酸为 主要原料的阴离子捕收剂） 依次添加到浮选机中。 2.2.1 pH 条件试验
选用 BJ422 为捕收剂，其他条件不变，磨矿细 度为-74 μm 粒级占 65%，碳酸钠 4.0 kg/t，BJ213 用量为 200 g/t。精矿指标如图 3 所示。
捕收剂用量试验结果表明，随着 BJ422 用量增
Al2O3 品位 /% Al2O3 回收率 /%
75
88
74
86 84
73
82 80
2 选矿工艺研究
2.1 方案的选择 目前，铝土矿选矿主要是为“烧结法”和“拜
耳法”生产氧化铝提供原料，精矿铝硅比在 10~ 12。典型的铝土矿选矿技术主要有：“阶段磨矿— 一次选别工艺”、“分级—浮选”工艺、“选择性 磨矿—粗细分选”工艺等［5］。这些流程的共同特 点都是以粗粒一水硬铝石“富连生体”为捕集对 象，放粗磨矿细度，一段磨矿细度较低，一般 -74 μm 粒级占 75%，浮选 采用阴离子 捕收剂正 浮选技术。
Key words：bauxite；high grade of Al2O3 bauxite；flotation
我国丰富的铝土矿资源在耐火材料行业也被称 作高铝矾土。目前约有 65%耐火材料属于 Al2O3— SiO2 系产品，其中主要以高铝矾土为原料［1］。经过 30 年的无序开采与不当利用，我国耐火原料资源 浪费严重，耐火材料矿产资源的供需矛盾已经比较 突出。山西阳泉等地铝矾土原料开采高峰期已过， 河南、山东的某些地区出现矾土资源供应紧张局 面。河南的耐火材料企业所用 Al2O3>80%的矾土 熟料主要依靠山西供应，其价格上扬，但品位降 低。全国新建、扩建氧化铝项目逐步投产后，铝土 矿资源争夺激烈，已成为近年来行业的最显著特 征，在调整与优化产品结构的影响下，铝矾土分级
表2
铝矾土矿主要矿物组成及含量
Table 2 Composition and content of main minerals /%
矿物名称 一水硬铝石 三水铝石、一水软铝石
高岭石 伊利石 绿泥石 叶蜡石 蒙脱石
石英 电气石
相对含量 59.83 微 25.65 1.98 0.85 0.39 微 微 微
铝土矿中铝硅酸盐矿物极易泥化，形成的矿泥 容易在目的含铝矿物表面罩盖，导致矿物之间可浮 性差异变小，恶化浮选分离效果，因此分散剂的选 择尤为重要［6- 7］。常用的分散剂有水玻璃、六偏磷 酸钠、高分子有机抑制剂等。六偏磷酸钠抑制能力较 强，用量过大时没有泡沫产生；水玻璃也可较好的分 散矿浆，但增加了尾矿沉降浓缩的难度。选用高分 子抑制剂 BJ213 作为分散剂，其他条件不变，磨矿 细 度 为 -74 μm 粒 级 占 65% ， 碳 酸 钠 4.0 kg/t， BJ422 用量为 800 g/t。精矿指标如图 2所示。
72 71
品位 78
回收率
76 74
72
70
70 68
69
66
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
BJ422 用量 （/ g·t-1）
图 3 BJ422 用量试验结果
Fig.3 Result of BJ422 dosage test
加，精矿品位从 74%降低至 70%，回收率在 800 g/t 以上增加幅度变小，确定粗选 BJ422 用量为 800 g/t。 2.2.4 磨矿细度试验
矿物名称 锐钛矿 金红石 板铁矿 针铁矿
水针铁矿 赤铁矿、磁铁矿
黄铁矿 锆石
其它矿物
相对含量 2.69
8.60 微 微 微
一水硬铝石的嵌布特性主要有三种： 1） 呈粒状、柱状、板状产出； 2） 呈豆鲕状或纺锤状产出； 3） 呈不规则粒状、细粒状或隐晶质嵌布。 虽然主要矿物嵌镶关系复杂，由于重结晶等原 因，矿石中相当一部分一水硬铝石以粒度明显较粗 的富集合体形式产出。把这种嵌布存在的一水硬铝 石与含硅矿物的颗粒作为集合体进行粒度测量，其 粒度一般为 0.04~0.8 mm。X 射线能谱分析表明， 富集合体 Al2O3 含量最高为 80%左右，铝硅比大于 30 ［4］。因此，以一水硬铝石富集合体为解离目标， 以一水硬铝石富连生体作为回收的对象，有望获得 Al2O3 含量大于 75%的高品位铝土矿产品。
2013 年第 6 期
任爱军：铝矾土矿浮选提纯工艺研究
·29·
Al2O3 品位 /% Al2O3 回收率 /%
Al2O3 品位 /% Al2O3 回收率 /%
增加到 74.79%，但 Al2O3 品位逐渐降低。矿浆 pH 大于 9，捕收剂对含铝矿物的捕收能力得到增强， 导致精矿品位大幅降低，综合考虑精矿品位和回收 率，确定碳酸钠用量为 4.0 kg/t，矿浆 pH 为 9.5。 2.2.2 分散剂 BJ213 用量试验
在氧化矿浮选中，矿浆 pH 影响矿物表面的特 征离子以及动电位 。合理的 pH 范围是获得有效分 离的前提。采用碳酸钠作为 pH 调整剂，碳酸钠用 量变化，其他条件不变，磨矿细度为-74 μm 粒级 占 65%，BJ213 用量为 200 g/t，BJ422 用量为 800 g/t。精矿指标如图 1 所示。
源自文库Fe2O3
TiO2
CaO
MgO
K2O
Na2O
1.80
2.67
0.53
0.13
0.24
0.042
2013 年第 6 期
/%
S
P
烧失
0.05
0.03
14.28
75%的高品位铝土矿产品。
1 矿石性质
研究的矿石采自山西某铝土矿区，主要含铝矿 物为一水硬铝石及少量的一水软铝石，属于典型的 一水硬铝石型铝土矿。山西某铝矾土矿的主要化学 成分分析结果见表 1，主要矿物组成及含量见表 2。 矿样中主要化学成分是 Al2O3、SiO2、Fe2O3 和TiO2， 主要含铝矿物为一水硬铝石及少量的一水软铝石， 含硅脉石矿物为高岭石、叶蜡石、伊利石、绿泥石 等。铝硅比为 6.41。
一水硬铝石富集合体充分解离是获得高品位精 矿的前提，但是过细的磨矿细度将使矿浆严重的泥化， 增加分选的难度。磨矿细度条件试验的流程增加两次 空白精选，粗选碳酸钠用量 4.0 kg/t，BJ213 用量 200 g/t，BJ422 用量 800 g/t。精矿指标如图 4所示。
80
30
79
78
28
77
76
供应耐火材料行业和氧化铝行业的传统观念已难以 实现［2］。与生产氧化铝原料的铝土矿相比，高铝耐 火材料用途的铝土矿在其 Al2O3 含量和残留附属矿 物组分含量方面必须满足更高的要求。生产氧化铝 的铝土矿精矿 A/S 大于 8 即可，其中 Al2O3 含量为 65% ~70% ； 用 于 耐 火 材 料 生 产 的 高 铝 生 料 要 求 Al2O3 含量大于 75%。针对铝土矿原矿，采取均化、 提纯等技术，提高天然铝矾土矿原料的品位、质 量，提高原料附加值，可以为合成优质新材料以及 耐火制品的研发奠定坚实的原料基础［3］。本文针对 山西某铝矾土矿以浮选工艺为核心技术，开展了详 细的工艺流程试验，成功获得了 Al2O3 含量大于
72.0
80
71.5
78
71.0
品位
回收率
76
70.5
74 70.0
69.5
72
69.0 0
200 400 600 800 BJ213 用量 （/ g·t-1）
70 1000
图 2 BJ213 用量试验结果
Fig.2 Result of BJ213 dosage test
BJ213 用量试验结果表明，添加 BJ213 可提高 精矿品位和回收率，用量大于 200 g/t 后没有恶化 分选效果。确定 BJ213 用量为 200 g/t。 2.2.3 捕收剂 BJ422 用量试验
有色金属（选矿部分）
d o i：1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 6 7 1-9 4 9 2.2 0 1 3.0 6.0 0 7
铝矾土矿浮选提纯工艺研究
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任爱军
（北京矿冶研究总院 矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 100160）
摘 要：针对山西某低品位铝矾土矿开展了浮选提纯试验，在原矿 Al2O3 含量 68.80%、SiO2 含量 10.74%的条件下，采
收稿日期：2012-09-25
修回日期：2013-09-27
作者简介：任爱军 （1977-），男，山西石楼人，博士研究生，高级工程师。
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表1 Table 1
化学成分 含量
Al2O3 68.80
SiO2 10.74
有色金属（选矿部分）
铝矾土矿主要化学成分分析结果 Chemical composition of the bauxite
and Metallurgy，Beijing 100160，China）
Abstract：Based on the property of a low-grade bauxite ore from shanxi，purification tests by flotation
were carried out. While the raw bauxite contains 68.80% Al2O3 and 10.74% SiO2， by adopting dispersant BJ213 and collector BJ422， through stage grinding and flotation， the bauxite concentrate 1 containing 75.66% Al2O3 which could be used to produce refractory material and bauxite concentrate 2 with A/S ratio 8.10 which could be used to produce alumina. This technology could provide the raw material guarantee for the sustainable development of high alumina refractory industry.
中图分类号：TD952.5；TD923
文献标志码：A 文章编号：1671-9492（2013）06-0027-04
Research on Purification Technique by Flotation for Bauxite
REN Aijun （State Key Laboratory of Mineral Processing，Beijing General Research Institute of Mining
Al2O3 品位 /% Al2O3 回收率 /%
75
100
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71
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品位
50
69
回收率
40
68
30
7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0
pH
图 1 pH 条件试验结果
Fig.1 Result of pH conditioning test
pH 条件试验结果表明，随着碳酸钠用量增加， 矿浆 pH 从 7.80 增加到 9.88；精矿产率从 57.79%
用分散剂 BJ213 和捕收剂 BJ422 的药剂组合，经阶段磨矿—浮选分离，获得了 Al2O3 含量为 75.66%的精矿 1 （用于生产高铝
耐火材料） 和 A/S 为 8.10 的精矿 2 （可用于生产氧化铝）。该技术为高铝耐火材料行业的可持续发展提供了原料保障。
关键词：铝土矿；高品位铝土矿；浮选
26
75
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品位
72
回收率
22
71
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50 60 70 80 90 100
- 74 μm 含量 /%
图 4 磨矿细度条件试验结果
Fig.4 Result of grinding fineness test
本次研究的目的是获得 Al2O3 品位大于 75%的 高品位铝土矿。一水硬铝石充分解离是获得高品位 铝土矿产品的必要条件，磨矿方案采用放粗一段磨 矿细度，预先获得部分高品位的精矿；提高中矿再 磨 （两段磨矿） 细度，尽可能获得高的回收率。 2.2 浮选条件试验研究
对阴离子捕收剂正浮选工艺，所有药剂的用量 及磨矿细度都是关键参数。浮选条件试验流程如图 1所示。原矿一段磨矿，一次选别，碳酸钠添加在 球磨机中，分散剂 BJ213 （以天然高分子聚合物为 主要原料反应制得） 和捕收剂BJ422 （以脂肪酸为 主要原料的阴离子捕收剂） 依次添加到浮选机中。 2.2.1 pH 条件试验
选用 BJ422 为捕收剂，其他条件不变，磨矿细 度为-74 μm 粒级占 65%，碳酸钠 4.0 kg/t，BJ213 用量为 200 g/t。精矿指标如图 3 所示。
捕收剂用量试验结果表明，随着 BJ422 用量增
Al2O3 品位 /% Al2O3 回收率 /%
75
88
74
86 84
73
82 80
2 选矿工艺研究
2.1 方案的选择 目前，铝土矿选矿主要是为“烧结法”和“拜
耳法”生产氧化铝提供原料，精矿铝硅比在 10~ 12。典型的铝土矿选矿技术主要有：“阶段磨矿— 一次选别工艺”、“分级—浮选”工艺、“选择性 磨矿—粗细分选”工艺等［5］。这些流程的共同特 点都是以粗粒一水硬铝石“富连生体”为捕集对 象，放粗磨矿细度，一段磨矿细度较低，一般 -74 μm 粒级占 75%，浮选 采用阴离子 捕收剂正 浮选技术。
Key words：bauxite；high grade of Al2O3 bauxite；flotation
我国丰富的铝土矿资源在耐火材料行业也被称 作高铝矾土。目前约有 65%耐火材料属于 Al2O3— SiO2 系产品，其中主要以高铝矾土为原料［1］。经过 30 年的无序开采与不当利用，我国耐火原料资源 浪费严重，耐火材料矿产资源的供需矛盾已经比较 突出。山西阳泉等地铝矾土原料开采高峰期已过， 河南、山东的某些地区出现矾土资源供应紧张局 面。河南的耐火材料企业所用 Al2O3>80%的矾土 熟料主要依靠山西供应，其价格上扬，但品位降 低。全国新建、扩建氧化铝项目逐步投产后，铝土 矿资源争夺激烈，已成为近年来行业的最显著特 征，在调整与优化产品结构的影响下，铝矾土分级
表2
铝矾土矿主要矿物组成及含量
Table 2 Composition and content of main minerals /%
矿物名称 一水硬铝石 三水铝石、一水软铝石
高岭石 伊利石 绿泥石 叶蜡石 蒙脱石
石英 电气石
相对含量 59.83 微 25.65 1.98 0.85 0.39 微 微 微
铝土矿中铝硅酸盐矿物极易泥化，形成的矿泥 容易在目的含铝矿物表面罩盖，导致矿物之间可浮 性差异变小，恶化浮选分离效果，因此分散剂的选 择尤为重要［6- 7］。常用的分散剂有水玻璃、六偏磷 酸钠、高分子有机抑制剂等。六偏磷酸钠抑制能力较 强，用量过大时没有泡沫产生；水玻璃也可较好的分 散矿浆，但增加了尾矿沉降浓缩的难度。选用高分 子抑制剂 BJ213 作为分散剂，其他条件不变，磨矿 细 度 为 -74 μm 粒 级 占 65% ， 碳 酸 钠 4.0 kg/t， BJ422 用量为 800 g/t。精矿指标如图 2所示。
72 71
品位 78
回收率
76 74
72
70
70 68
69
66
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
BJ422 用量 （/ g·t-1）
图 3 BJ422 用量试验结果
Fig.3 Result of BJ422 dosage test
加，精矿品位从 74%降低至 70%，回收率在 800 g/t 以上增加幅度变小，确定粗选 BJ422 用量为 800 g/t。 2.2.4 磨矿细度试验
矿物名称 锐钛矿 金红石 板铁矿 针铁矿
水针铁矿 赤铁矿、磁铁矿
黄铁矿 锆石
其它矿物
相对含量 2.69
8.60 微 微 微
一水硬铝石的嵌布特性主要有三种： 1） 呈粒状、柱状、板状产出； 2） 呈豆鲕状或纺锤状产出； 3） 呈不规则粒状、细粒状或隐晶质嵌布。 虽然主要矿物嵌镶关系复杂，由于重结晶等原 因，矿石中相当一部分一水硬铝石以粒度明显较粗 的富集合体形式产出。把这种嵌布存在的一水硬铝 石与含硅矿物的颗粒作为集合体进行粒度测量，其 粒度一般为 0.04~0.8 mm。X 射线能谱分析表明， 富集合体 Al2O3 含量最高为 80%左右，铝硅比大于 30 ［4］。因此，以一水硬铝石富集合体为解离目标， 以一水硬铝石富连生体作为回收的对象，有望获得 Al2O3 含量大于 75%的高品位铝土矿产品。
2013 年第 6 期
任爱军：铝矾土矿浮选提纯工艺研究
·29·
Al2O3 品位 /% Al2O3 回收率 /%
Al2O3 品位 /% Al2O3 回收率 /%
增加到 74.79%，但 Al2O3 品位逐渐降低。矿浆 pH 大于 9，捕收剂对含铝矿物的捕收能力得到增强， 导致精矿品位大幅降低，综合考虑精矿品位和回收 率，确定碳酸钠用量为 4.0 kg/t，矿浆 pH 为 9.5。 2.2.2 分散剂 BJ213 用量试验
在氧化矿浮选中，矿浆 pH 影响矿物表面的特 征离子以及动电位 。合理的 pH 范围是获得有效分 离的前提。采用碳酸钠作为 pH 调整剂，碳酸钠用 量变化，其他条件不变，磨矿细度为-74 μm 粒级 占 65%，BJ213 用量为 200 g/t，BJ422 用量为 800 g/t。精矿指标如图 1 所示。
源自文库Fe2O3
TiO2
CaO
MgO
K2O
Na2O
1.80
2.67
0.53
0.13
0.24
0.042
2013 年第 6 期
/%
S
P
烧失
0.05
0.03
14.28
75%的高品位铝土矿产品。
1 矿石性质
研究的矿石采自山西某铝土矿区，主要含铝矿 物为一水硬铝石及少量的一水软铝石，属于典型的 一水硬铝石型铝土矿。山西某铝矾土矿的主要化学 成分分析结果见表 1，主要矿物组成及含量见表 2。 矿样中主要化学成分是 Al2O3、SiO2、Fe2O3 和TiO2， 主要含铝矿物为一水硬铝石及少量的一水软铝石， 含硅脉石矿物为高岭石、叶蜡石、伊利石、绿泥石 等。铝硅比为 6.41。
一水硬铝石富集合体充分解离是获得高品位精 矿的前提，但是过细的磨矿细度将使矿浆严重的泥化， 增加分选的难度。磨矿细度条件试验的流程增加两次 空白精选，粗选碳酸钠用量 4.0 kg/t，BJ213 用量 200 g/t，BJ422 用量 800 g/t。精矿指标如图 4所示。
80
30
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76
供应耐火材料行业和氧化铝行业的传统观念已难以 实现［2］。与生产氧化铝原料的铝土矿相比，高铝耐 火材料用途的铝土矿在其 Al2O3 含量和残留附属矿 物组分含量方面必须满足更高的要求。生产氧化铝 的铝土矿精矿 A/S 大于 8 即可，其中 Al2O3 含量为 65% ~70% ； 用 于 耐 火 材 料 生 产 的 高 铝 生 料 要 求 Al2O3 含量大于 75%。针对铝土矿原矿，采取均化、 提纯等技术，提高天然铝矾土矿原料的品位、质 量，提高原料附加值，可以为合成优质新材料以及 耐火制品的研发奠定坚实的原料基础［3］。本文针对 山西某铝矾土矿以浮选工艺为核心技术，开展了详 细的工艺流程试验，成功获得了 Al2O3 含量大于
72.0
80
71.5
78
71.0
品位
回收率
76
70.5
74 70.0
69.5
72
69.0 0
200 400 600 800 BJ213 用量 （/ g·t-1）
70 1000
图 2 BJ213 用量试验结果
Fig.2 Result of BJ213 dosage test
BJ213 用量试验结果表明，添加 BJ213 可提高 精矿品位和回收率，用量大于 200 g/t 后没有恶化 分选效果。确定 BJ213 用量为 200 g/t。 2.2.3 捕收剂 BJ422 用量试验