高铁铝土矿铝铁分离技术现状

高铁铝土矿铝铁分离技术现状张谦;文书明;王伊杰;丰奇成【摘要】我国的铝土矿资源供给虽然不足,但大量的高铁铝土矿资源因为分离技术方面的原因而没有得到有效的开发利用.因此,开展高铁铝土矿资源的铝铁分离研究,提高氧化铝的品位和回收率,降低铁含量,对于综合利用高铁铝土矿具有实际意义.从物理法、包含化学的联合处理法、微生物法等方面综述了高铁铝土矿铝铁分离研究的现状,指出物理法能低耗地实现粗粒、易于单体解离高铁铝土矿石的铝铁分离;化学法可以完成复合型高铁铝土矿的铝铁分离,但不同性质的矿石需要选用与之相适应的工艺方案;微生物法虽然具有低耗、无污染的特点,但国内仍处于研究初期,因此,利用微生物处理高铁铝土矿石有望成为新的研究方向.%The supply of China's bauxite resources is insufficient,and a large number of high-iron bauxite has not been effectively developed and used due to the low separation technique. Therefore,it is of great practical sense to conduct a study on aluminum and iron separation for high-iron bauxite resources in order to improve the grade and recovery of alumina,and to reduce iron content. The current studies on aluminum and iron separation from high iron bauxite are reviewed including the physical method,chemical combined processing method,and microbiological method. Physical method can achieve separation of aluminum and iron from coarse high iron bauxite which is easily to be liberated;Chemical method can be used in aluminum and iron separation of the composite high-iron bauxite,while the choice of the process depends on the nature of the ore. At present, in spite of microbiological methods own the characteristics of low consumption andno pollution, studies on microbiological methods are still at the very beginning at domestic. So it's believed that the microbiological processing of composite high-iron bauxite can become a new research direction.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】6页(P138-143)【关键词】高铁铝土矿;物理法;化学法;生物法【作者】张谦;文书明;王伊杰;丰奇成【作者单位】昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TD95我国已成为世界第二大经济体，快速发展的中国经济已使我国成为矿产资源消耗、进口和生产第一大国。

铝和铁是国民经济建设的基础材料，高铁铝土矿(三氧化二铁含量高于15%)不仅是生产金属铝的原料，而且是耐火材料生产的主要原料。

地质工作和选矿工作显示，虽然我国高铁铝土矿资源比较丰富(高达15亿t)[1]，但是此类矿石结构复杂、铝矿物和铁矿物嵌布不均匀，是公认的难分离复合矿石之一，大量高铁铝土矿资源的待开发是造成氧化铝资源供需矛盾突出的重要原因[2]。

从长远来看，资源短缺将成为我国氧化铝工业面临的重大问题。

高铁铝土矿石中主要的铁矿物是赤铁矿、针铁矿和褐铁矿，主要的铝矿物是一水软铝石、一水硬铝石和三水铝石。

虽然大量的高铁铝土矿铁矿物和铝矿物的总含量较高，但是有相当比例的高铁铝土矿资源铝、铁品位均达不到工业要求，利用单一的选矿方法(磁选、浮选)不能有效分离铝、铁，获得高品质的铝矿物和铁矿物[3]。

针对这种状况，许多科研工作者及研究单位先后提出了“先选后冶”、“先铝后铁”、“先铁后铝”等提铝降铁技术方案。

“先选后冶”是通过选矿的方法富集分离铁和铝矿物并去除部分脉石矿物，然后从各自的精矿中提取氧化铝和铁，此方案可以较好地实现结构简单的高铁铝土矿的铝铁分离。

“先铝后铁”主要用于三水铝石型高铁铝土矿的处理，利用三水铝石易溶出的特点，通过拜耳法提取氧化铝，再从溶出残渣(赤泥)中回收铁。

“先铁后铝”通过火法冶金熔炼出生铁，实现铝、铁分离，再从铝酸钙炉渣中提取氧化铝[4-5]。

在我国铝土矿资源对外依存度很高的情况下，合理开发和利用这种高铁铝土矿资源对增加氧化铝资源的自给率具有重要意义，不仅能缓解我国铝土矿资源短缺的局面，而且能保证氧化铝工业的可持续发展。

目前此类矿石开发利用的难点是如何低耗、无污染、高效地实现铝铁分离和实现其中铁的资源化利用，愈来愈受到矿业界的关注。

因此，必须加快铝铁分离技术的研发速度，改进铝铁分离工艺，让高铁铝土矿石资源得到大规模的开发和利用，一定程度地降低我国铝土矿的对外依存度[6]。

常用的物理法(磁选、浮选、磁—浮联合工艺)适用于分选铝矿物结晶粒度较粗的高铁铝土矿。

化学法(磁化焙烧、浸出、萃取、拜耳法等)能较好地实现高铁铝土矿中铝和铁的分离。

磁化焙烧为磁选分离和铁矿物的预富集创造条件；浸出能分离矿石性质复杂的复合型高铁铝土矿；拜耳法能很好地溶出一水硬铝石型铝土矿中的铝，高效回收赤泥中的铁，达到铝铁分离的目的。

高铁铝土矿的种类繁多，性质复杂，不同性质的矿石需选用不同的设备和方法。

单一方案不能有效回收铝、排除铁，为能经济合理地实现铝铁分离，大多采用联合方案综合处理，但联合方案流程过长，成本较高。

国外有利用生物法来处理高铁铝土矿的试验研究，结果表明，生物法能高效、低耗处理复合型高铁铝土矿，选择性地脱除铝土矿中的铝和硅矿物，但目前国内处于研究初期。

因此，利用微生物法处理复合型高铁铝土矿资源是一个新的发展方向。

物理法应用很广泛。

研究发现，针对结晶粒度粗、易于单体解离的一水硬铝石型高铁铝土矿，采用单一的磁选或磁浮联合选别方法可实现铝铁矿物的分离。

此类选矿方法工艺流程简单、成本低。

邹勇等进行了试验研究，对某高铁铝土矿的研究表明，磨矿细度明显影响Al2O3的回收率，强磁选背景磁感应强度影响Fe2O3的脱除率。

在最佳磨矿细度和背景磁感应强度下，Fe2O3的脱除率高达76.93%，Al2O3的回收率达到84.03%[7]。

对某三水硬铝石型铝土矿进行了强磁选和重选对比试验，采用强磁选工艺可使Fe2O3的脱除率达到77.31%，氧化铝精矿的Al2O3回收率为72.86%；而采用重选工艺的Fe2O3脱除率可达到73.24%，氧化铝精矿的Al2O3回收率为65.15%。

相比较而言，强磁选工艺的铝铁分离、回收效果较好[8]。

卢毅屏等[9]利用磁浮联合工艺流程对山西某铝土矿进行了提铝降铁试验，其中浮选采用1粗1精1扫流程、磁选采用1次高梯度强磁选流程，最终使得Al2O3品位从64.80%提高到72.57%，回收率达86.86%，Fe2O3含量从3.28%降至1.81%，铁去除率达57.20%，选矿指标良好。

因此，磁浮联合工艺是该矿石提铝降铁的有效工艺。

李小静等[10]通过组合式强磁选和周期性电磁高梯度磁选，再联合分级分选工艺，提出用分级磁选的除铁新工艺来处理某一水硬铝石-高岭石型铝土矿，最终可使产品中Fe2O3含量降至1.0%以下，满足铝土矿产品的要求。

物理选矿法在处理嵌布粒度粗、易单体解离的高铁铝土矿方面具有工艺流程简单、生产成本较低等优点，而对于铝铁嵌布关系复杂的复合型铁铝矿石资源，该方法的铁铝分离效果往往不明显。

2.1 磁化焙烧—磁选磁化焙烧是将矿物原料在低于熔点的温度和一定的气氛中，使弱磁性铁矿物转变为强磁性铁矿物的焙烧方法。

该方法使高铁铝土矿中的弱磁性矿物(赤铁矿、针铁矿、褐铁矿等)转变成强磁性矿物，为弱磁选分离铝铁创造条件。

袁志涛等[11]对掺加一定量氧化钙(可促进铁氧化物的还原)的高铁铝土矿进行还原焙烧，最大程度地生成有利于铝铁分离的物质，然后再通过弱磁选分离铝、铁。

试验获得了金属化率为93.95%的焙烧产品，弱磁选获得了铁品位为83.10%的铁粉，富铝渣的Al2O3浸出率达到61.14%，选别指标较好。

谢武明等[12]通过强化还原焙烧—磁选法处理三水铝石型高铁铝土矿。

试验表明，同时添加Na2CO3和CaF2可显著促进铁氧化物的还原。

在最佳工艺条件下，可得到Al2O3品位为68.8%、Al2O3回收率为93.4%的铝精矿，铝精矿铁含量降至4.0%，铁去除率达89.80%，同时还获得了铁品位为63.20%的铁精矿。

该铝精矿达到石油压裂支撑剂原料的品质要求，为高铁铝土矿的应用提供了一条新路径。

辛海霞等[13]针对高铁铝土矿传统分选工艺能耗高、金属提取率低的问题，开发了硫酸氢铵焙烧工艺分离铁铝技术。

结果表明，在最佳工艺条件下，将高铁铝土矿与硫酸铵进行混合焙烧再弱磁选，可获得铝、铁提取率分别为93%和95%以上的技术指标，达到了铝、铁高效分离的目的。

该工艺具有焙烧温度低、金属提取率高等特点。

辛海霞等[14]还研究了三水铝石型铝土矿的低温硫酸焙烧—浸出工艺，结果铝、铁提取率均达到93%以上，较好地实现了铝、铁、硅的分离。