CN105855043B - 一种铝土矿干选综合利用的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿物分选、分离技术领域，具体来说是一种铝土矿干选综合利用的方法及系统。该方法的主要工艺步骤包括，将铝土矿原矿破碎为粒径≤50mm的粗矿，然后输送至滚筒干燥机内，烘干后，再二次破碎至粒径≤20mm，经振动筛分离得到铝精矿石和尾矿，尾矿输送至研磨设备研磨至粒径≤0.1mm，然后经o‑sepa选粉机分选得到铝精矿和尾矿土，尾矿土再经过干式磁选机处理后得到铝精矿、铁精矿粉和尾矿土渣，尾矿土渣送入尾矿仓，干选完成。本发明跳出常规湿法思路，有效的将铝土矿进行了分离、精选及尾矿的综合利用，有效地降低了尾矿堆存过程中的环境风险，具有良好的资源、环境和生态效益。

Description

一种铝土矿干选综合利用的方法及系统

技术领域

本发明属于矿物分选、分离技术领域，具体来说是一种铝土矿干选综合利用的方法及系统。

背景技术

铝土矿是指工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。铝土矿在我国工业领域有着广泛的用途，每年我国的铝土矿需求量十分庞大。

我国铝土矿资源丰富，广泛分布在广西、河南、山西和贵州等地，为沉积型和堆积型两类，堆积型铝土矿的特点是中铝、低硅、低硫、高铁，三氧化二铝和三氧化二铁的含量呈明显的负相关系，其相关系数为-0.92，矿石中主要矿物为一水硬铝石，其次为针铁矿、赤铁矿、高岭石、绿泥石、锐钛矿等。

堆积型铝土矿含矿层由粘土和铝土矿碎屑组成，碎屑粒级分布范围广。

沉积型铝土矿的特点是含铝高、硅高、铁较低，主要含硅矿物为铝硅酸盐，包括高岭石、伊利石、叶腊石，这三种矿石的含量比例因产地矿区而异。

对于含泥，现有的、常规的铝土矿有效去泥方法是洗矿，洗矿是提高铝土矿铝硅比的最简单、有效的方法，通过洗矿一般可将矿石铝硅比提高约2倍。

对于含铁，在拜耳法氧化铝生产过程中，若铝土矿中铁含量过高，会降低设备的单机生产能力、增加生产能耗、导致赤泥沉降困难、并且影响到成品氧化铝的质量，所以去除铝土矿中的铁，显得尤为重要。

现有选矿工艺均采用水洗矿，排出的尾矿一般都建设排泥库进行湿法堆存，含泥量30％左右的泥浆直接排入排泥库。据相关文献表明，即使已经堆存10～20年的排泥库，其库底泥层的含泥量也仅为50％左右，而且为流塑状。常年流塑体的库区就是一座人工沼泽湖，为周边居住的居民埋下了不可预见的安全隐患；库区积存淤泥层和水体长期处于每平方米数十吨的高压下，极易出现库底和库边相对薄弱的区域因过载承压，发生库区大量泥水渗漏外泄的环境污染事件，尾矿泥浆渗漏造成悬浮物严重超标的环境污染时有发生。在地上河流与地下河交错，地质条件复杂、地层极为不均匀、地质条件较差的岩溶地区，而广西、贵州的地质结构恰恰属于这样的岩溶或喀斯特地貌，对地下河与内流河造成污染风险，严重危害当地居民生产生活，造成极大的安全和环境灾难。

上述水洗选矿存在如下不足：

1、选矿所产生的尾矿泥全部排放尾矿库，得不到利用，并有污染地下水资源的安全隐患；

2、厂房固定，30％-40％的泥土被运送到选矿厂使得运输成本增高；

3、每处理一吨铝土矿消耗水量约2.5吨，严重浪费水资源；

4、在水选过程中，泥浆源源不断排入尾矿库，并不能降低含水率，反而阻隔了先前排放矿泥的蒸发通道，只会使尾矿库含水率不断增加，单单尾矿库就存在泄漏、垮坝、滑坡、漫顶和淹溺等重大安全隐患；

5、铝土矿中铁含量过高，降低设备的单机生产能力、增加生产能耗、导致赤泥沉降困难、并且影响到成品氧化铝的质量，氧化铝生产成本偏高。

CN105149071A的中国发明专利申请，公开了一种铝土矿的干洗筛选方法及设备系统，该申请公开了将铝土矿烘干成干矿然后打散、分离，筛选得到铝土矿净矿。其虽然公开了采用烘干滚筒的方式，但并未公开说明滚筒内部结构，其背景技术中也明确说明含泥率一般会占原矿的60％，这样的原料处于较粘的状态，是很容易出现筒体内部“粘黏”现象，而且常见的烘干滚筒长度都在十几米甚至二三十米，不容易达到申请人的预期目的，使“干选”效果不理想。同时对于含铁铝土矿以及尾矿也未给出如何分离或筛选的技术方案或启示。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提出如下的技术方案：

一种铝土矿干选综合利用的方法：将铝土矿原矿破碎为粒径≤50mm的粗矿，然后输送至滚筒干燥机内，烘干后，再二次破碎至粒径≤20mm，经振动筛分离得到铝精矿石和尾矿，尾矿输送至研磨设备研磨至粒径≤0.1mm，然后经o-sepa选粉机分选得到铝精矿和尾矿土，尾矿土再经过干式磁选机处理后得到铝精矿、铁精矿粉和尾矿土渣，尾矿土渣送入尾矿仓，干选完成。

进一步的，所述滚筒干燥机内壁设有沿轴向对称分布的扬料板，所述扬料板由垂直设置在内壁的格栅板以及格栅一侧的支撑板组成，所述支撑板也为格栅状，所述支撑板将格栅板远离内壁端和内壁连接起来。

扬料板的设置可以使矿料在随着滚筒转动而上下翻动中，更多频率的与扬料板接触、撞击，从而破碎更充分。

常规的扬料板为一块钢板或铁板，均为实心，本发明将常规设计修改为格栅板，这样设计后，拍打、撞击矿料的功能仍然保留，而且矿料在经过格栅状的扬料板拍打后，会有个分级、分类的效果，就是小颗粒的矿料会从格栅板中滤下去，较大尺寸的料团会短暂停留在格栅板上，这样的话，矿料会烘干更充分，更有利于打散和烘干。

另外，支撑格栅板的支撑板也为格栅状，这样从格栅板分级、分类后的小颗粒可以再次撞击到支撑板，进行二次分级、分类，进一步加速烘干，使得烘干更充分，而且支撑板做成格栅状，也便于停机后进行内部清洗清扫，因为如果支撑板做成实心的，那么支撑板和格栅板交叉处就会形成死角，积攒到死角的泥垢无法得到有效的清扫清理，而支撑板做成格栅状后，死角内的泥垢就可以从格栅板和支撑板的格子中进行清扫了，不会有死角。

同时，本发明在格栅板的一侧倾斜固定了支撑板，优选焊接方式固定，可以有效的增加格栅的强度，使得扬料板的使用寿命增强。

进一步的，在上述扬料板之间设置有链条，链条的两端沿滚筒干燥机轴向设置于内壁上，链条与内壁之间有间隙，该间隙小于格栅板的高度。

矿料经过粗破碎后，以粗矿的形式进入滚筒干燥机后，仍然带有较多的水分和泥浆，矿料在滚筒干燥机内部不断的翻腾，与内部的扬料板、内壁不断的撞击，很容易在内壁形成泥垢，这样滚筒干燥机的处理能力会受到打折，时间长了，积攒的泥垢太多太后，设备不得不停机进行清扫。

本发明就是通过如上设计，使得链条在随着滚筒干燥机转动时，进行无规则的摆动、甩动，使得链条撞击到内壁，这样就顺便将内壁上的泥垢敲打下来，起到了清扫内部的效果，同时，链条甩动中，也会撞击到滚筒干燥机内部上下翻动的矿料，也会对这些矿料进行打散，加速烘干。

进一步的，在滚筒干燥机的出料口附近，不设置扬料板。

矿料在滚筒干燥机中不断上下翻动，而且在扬料板的拍打下，翻动更加剧烈，干燥后的矿料不断移向出料端，此时需要将干燥的矿料的翻动速度降下来，使其从出料口分离，所以在出料口附近就不设置扬料板，减少矿料的翻腾。

另外，进一步的，对于本发明的一种较优的方案，将铝土矿原矿破碎至粒径≤50mm的粗矿时，采用对辊破碎机；二次破碎时，采用锤式破碎机；将尾矿研磨至粒径≤0.1mm时，采用四辊破碎机。

本发明中，泥土的分离主要在振动筛工序环节，由于经过烘干以及二次破碎，水分较低，粒度较细，泥土可以得到充分的分离，该步工序除了得到铝精矿石外，由此得到的尾矿也基本达到完全干燥，也为后续的精选做了准备。

同时，结合上述方法，本发明还提供了一种铝土矿干选综合利用的系统，包括：通过输送带依次连接的原矿料仓、滚筒干燥机、锤式破碎机和振动筛，与滚筒干燥机相连的沸腾炉，与振动筛尾矿出口通过输送带相连接的四辊破碎机，o-sepa选粉机通过输送管道与四辊破碎机相连接、干式磁选机通过输送管道与o-sepa选粉机尾矿土渣出口相连接；该系统还包括除尘系统，所述锤式破碎机、振动筛、四辊破碎机、o-sepa选粉机以及干式磁选机均与除尘系统相连，滚筒干燥机的入料口端的水平位置高于出料口端。

进一步的，所述振动筛上方设置有密封的防尘罩，所述防尘罩通过管道与除尘系统连接。

o-sepa选粉机，基于日本小野田公司的o-sepa选粉原理，使矿料在密封的环境下，将细磨后的矿料进行按级分离。

另外，该系统设有除尘系统，该除尘系统包括滤袋式除尘器配套风机或旋风式除尘器配套风机，由于采用干选式来处理铝土矿，所以矿尘、泥尘就是必须要重点考虑的方向，本系统在所有破碎、研磨设备上都设有防尘罩并通过管道连接到除尘系统。

滚筒干燥机在安装时，使入料口的水平位置高于出料口，作为较优方案，入料口端高出出料口端的高度为滚筒干燥机筒体长度的5％，这样矿料在随滚筒旋转而翻动时，无需额外动力就可以移向出料口。

本发明有益效果：

1、采用本方法和系统有效的分离出了铝精矿，同时将铝土矿中多余的铁进行了分离，降低了铝矿石的铁含量，增强了氧化铝生产中设备的单机生产能力、降低了生产能耗、提高了成品氧化铝的品质。

2、采用本方法和系统是在无水状态下运行，杜绝了水资源的浪费与污染。

3、采用本方法和系统分离出的尾矿土渣为熟土，故是上好的表土用料，可提高土地质量，对恢复植被和种植经济作物十分有利，对于预防和治理水土流失，保护和合理利用土地资源，减少土地石漠化，保护生态环境有积极作用；另外，该尾矿土渣已经进行了充分的有价值组分分离回收，在新型建材、化工制品等领域有一定的价值，比如，可以制砖、替代生产水泥中的部分粘土、用于耐火材料、井下填充材料等。

4、采用本方法和系统没有产出泥浆这类污染物，不仅可以节省传统尾矿库的建设费用和常规维护费用等固定投资，还可以大大节省占地面积，完全消除湿排尾矿库的安全隐患，而且由于除尘系统的严谨设计，杜绝了尘土飞扬。

5、此外，还可以在矿山生产过程中，消除采空区的安全隐患，节省安全投入，对地貌恢复进行复垦，节约环境治理资金费用，有利于地质环境保护，实现以废置换，为尾矿堆放及采空区的综合治理开辟了崭新的途径。

6、选矿厂可以随着采矿的推进选择搬迁，方便灵活，投资少、效益大，既节约了固定资产，又节省了安全治理资金，节能减排。

7、滚筒干燥机内部扬料板的设计，一方面增强了矿料翻动力度，另一方面也减少了内壁泥垢的富集，增加了设备使用寿命，降低了设备维护费用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明所述滚筒干燥机侧视图，内壁设有扬料板。

图3为本发明所述滚筒干燥机侧视图，内壁设有扬料板和链条。

图4为本发明所述链条的示意图，此状态时，链条处于滚筒干燥机的最高点。

图5为本发明所述链条的另一种排布方式。

图1至5中的标号为：1-滚筒干燥机内壁，2-格栅板，3-支撑板，4-链条。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种修改或改动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图2所示，本发明中的滚筒干燥机中扬料板的侧视图，格栅板2沿轴向垂直设置于滚筒干燥机内壁1上，格栅板2对称分布，具体数量可以根据实际情况而定，比如4、6或8，本实施例中，内壁设置8个格栅板，可以采用焊接方式来固定在内壁上。

格栅板2单独焊接固定在内壁上，其强度有一定的局限性，当滚筒干燥机在运行时，里面的矿料对格栅板2会有强烈的撞击，个别情况容易将格栅板2撞歪甚至脱离内壁，所以在格栅板2的一侧设置支撑板3，该支撑板3也为格栅状，支撑板3将格栅板2的一端与内壁倾斜连接，很好的增强了格栅板2的强度。

格栅板2和支撑板3就组成了滚筒干燥机的扬料板。

在实际使用中，作为较优方案，滚筒干燥机中的所有支撑板的倾斜方向保持一致，一方面保证均在格栅板的同一侧面，另一方面保证每个支撑板与格栅板的夹角相同。

实施例2

如图3所示，本实施例是在实施例1的基础上增加了链条4。

链条4设置在扬料板之间，链条4的两端沿滚筒干燥机轴向设置于内壁上，链条4与内壁之间有间隙，该间隙小于格栅板的高度。

当滚筒干燥机运行时，筒体在转动，里面的链条也随着转动，处于不同位置的链条的状态也是不同的，比如，筒体底部的链条是自由散落状位于内壁上，筒顶部的链条则是绷紧竖直状态，其他位置就处于这两种状态之间，当处于顶部的这个链条在随筒体下落到底部时，链条由绷紧状态逐渐过渡到松散状态，就会撞击到内壁，撞击到格栅板与内壁的夹角附近，从而将内壁上的泥垢撞击下来，在滚筒干燥机正常运行时，起到自清扫的作用。

图3为处于顶部的链条的示意图，链条处于绷紧下垂状态，呈弧形。

在实际中，链条的数量可以像图4一样设置为若干个，每个链条之间可以有间隔也可以首尾相连。

实施例3

本例中原矿选取广西百色市靖西县某铝土矿矿区。

原矿的品位及基本数据如下：

含泥量为40％，含水率为24％，Al₂O₃为60.42％、SiO₂为12.32％、Fe₂O₃为14.1％、TiO₂为4.9％，上述数据均为质量分数，且为取样分析化验的平均数。

图1为把发明内容中的干选综合利用的方法以流程图的方式进行了归纳，便于理解。

经过多次反复试验，我们发现，铝硅比随粒级变化的规律是：粒度越细铝硅比越低，+0.5mm粒级时，铝硅比大于7，-0.2mm粒级时，铝硅比小于2，硅在细粒级富集。因此，只要脱除-0.5mm至-0.2mm粒级，就可以使矿石达到氧化铝生产的要求。

在此规律的指导下，我们进行如下工作：

1、将原矿石破碎成粗矿，粒径控制在45-50mm，因为原矿石比较大，此过程中可以采用对辊破碎机，经过破碎的产品呈立方体状，针片状含量低，无内裂缝，有较好的效果。

2、启动沸腾炉，所用燃煤热值3000kcal左右，对硫无要求，粒度在10mm左右，热风温度控制在750摄氏度。

3、将上述粗矿通过皮带输送到滚筒干燥机中，粗矿进入滚筒干燥机后，在筒体转动以及扬料板翻动的作用下，上下、左右翻动，并朝向出料口移动，另外，链条不仅撞击内壁的泥垢，也可以对翻动的矿料进行撞击，起到分散加速干燥的作用。

本实施例中滚筒干燥机直径为3米，长25米，扬料板数量为8，出料口2米范围不设置链条。

在安装时，筒体根据实际情况稍微倾斜，进料端高于出料端，本例中，进料端比出料端高25*5％＝1.25米，这样滚筒干燥机在转动时，矿料也随之转动，而且由于筒体是倾斜的，所以矿料在翻动时，可以不需要额外动力，朝着出料口方向移动。

筒体是密闭的而且在尾部连接除尘系统，待矿料打散干燥后，逐步移向出料口，产生的烟气、废气及小尘土通过除尘系统收集，而干的矿料则从出料口排出，由于出料口附近已经不设置扬料板，所以排料过程扬尘轻微，物料以滑落的方式排出。

取出料口的矿料检测，含水率小于4％。

4、从滚筒干燥机中排出的矿料，虽然经过自身撞击、与内壁撞击、与扬料板撞击、与链条撞击后，粒径已经变小，但仍然无法达到要求，需要进行二次破碎，使其粒径≤20mm，本实施例中，二次破碎使用锤式破碎机。

5、经二次破碎后的矿料，通过皮带输送至振动筛，进行分离，该步骤实现矿石和泥土的分离，将尽可能多的泥土分离、剥离，除了得到铝精矿石外，也为后续铝土矿的精选做准备。

该步骤得到的铝精矿石以及尾矿，检测，铝精矿石粒径为0.5-20mm，含泥率小于5％，铝精矿石收率达到85％以上，远高于现有的60％的水平。

6、为了进一步将尾矿中的有效矿物分选、分离，将尾矿进行研磨，使其粒径≤0.1mm，本实施例中，采用四辊破碎机，将粒径符合要求的矿料，通过皮带输送至o-sepa选粉机。

o-sepa选粉机可以在市面上买到，而且可以根据要求对分级水平和粒径进行设定、调整，实现对矿料的按粒级分离，而且整个分离是在密闭条件下进行的，矿料可以分别从对应的粒径出口排出，得到铝精矿和尾矿土。

从o-sepa选粉机出来的铝精矿的粒径在150目左右，其中150目的矿料约占70％，其Al₂O₃回收率达到65.1％。

从o-sepa选粉机出来的尾矿土的粒径在200目左右，其中200目的矿料约占95％。

在矿产中，铝矿和铁矿通常都是伴生在一起的，而对于采用干法分选来说，细度越小，铁矿越容易通过磁选分离出来，所以我们采用四辊破碎机将矿料进行研磨，采用o-sepa选粉机对矿料进行进一步的分选。

7、将尾矿土送入干式磁选机中分选，磁场强度为1.2T，此时，Al₂O₃的回收率为72.81％，Fe₂O₃的脱除率可达77.29％。

经过上述所有步骤，最终获得的铝精矿的品位：Al₂O₃为80.20％，SiO₂为5.2％，Fe₂O₃为3.2％。

Al₂O₃的回收率达到87.99％，Fe₂O₃的回收率达到77.29％。

对于尾矿土渣，可存放于尾矿仓，待回收利用，比如可以制砖、回填作为泥土等。

在整个干选综合利用的工艺中，破碎、研磨、分选环节都与除尘系统相连，除尘系统可以为常见的滤袋式除尘器配套风机，也可以采用旋风除尘器配套风机，除尘为常规技术手段，在此就不再赘述。

实施例4

因每个矿区的铝、铁等成分的含量都有偏差，假如有部分或个别矿区的某些区域开采的矿料，铁含量极低，仍然依照实例3中的方法，只是不经过干式磁选机选铁。

上述工艺调整，本矿物分选领域的技术人员，根据其专业知识很容易做出适合上述铁含量在范围内的工艺变更。

另外，本发明中所提到的破碎、研磨设备，只是我们的一种较优方案，本矿物分选领域的技术人员根据其专业知识可以选择其他设备，只要能到达到粒度要求即可，可以根据场地、成本、维修保养水平等多种因素一并综合考虑。

同理，热源提供设备也不局限于沸腾炉。

Claims (8)

1.一种铝土矿干选综合利用的方法，其特征在于，将铝土矿原矿破碎为粒径≤50mm的粗矿，然后输送至滚筒干燥机内，烘干后，再二次破碎至粒径≤20mm，经振动筛分离得到铝精矿石和尾矿，尾矿输送至研磨设备研磨至粒径≤0.1mm，然后经o-sepa选粉机分选得到铝精矿和尾矿土，尾矿土再经过干式磁选机处理后得到铝精矿、铁精矿粉和尾矿土渣，尾矿土渣送入尾矿仓，干选完成；

所述滚筒干燥机内壁设有沿轴向对称分布的扬料板，所述扬料板由垂直设置在内壁的格栅板以及格栅一侧的支撑板组成，所述支撑板也为格栅状，所述支撑板将格栅板远离内壁端和内壁连接起来。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述扬料板之间设置有链条，链条的两端沿滚筒干燥机轴向设置于内壁上，链条与内壁之间有间隙，该间隙小于格栅板的高度。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在滚筒干燥机的出料口附近，不设置扬料板。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将铝土矿原矿破碎为粒径≤50mm的粗矿时，采用对辊破碎机；二次破碎时，采用锤式破碎机；将尾矿研磨至粒径≤0.1mm时，采用四辊破碎机。

5.一种铝土矿干选综合利用的系统，其特征在于，包括：通过输送带依次连接的原矿料仓、滚筒干燥机、锤式破碎机和振动筛，与滚筒干燥机相连的沸腾炉，与振动筛尾矿出口通过输送带相连接的四辊破碎机，o-sepa选粉机通过输送管道与四辊破碎机相连接、干式磁选机通过输送管道与o-sepa选粉机尾矿土渣出口相连接；该系统还包括除尘系统，所述锤式破碎机、振动筛、四辊破碎机、o-sepa选粉机以及干式磁选机均与除尘系统相连，滚筒干燥机的入料口端的水平位置高于出料口端；

所述滚筒干燥机内壁设有沿轴向对称分布的扬料板，所述扬料板由垂直设置在内壁的格栅板以及格栅一侧的支撑板组成，所述支撑板也为格栅状，所述支撑板将格栅板远离内壁端和内壁连接起来。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述振动筛上方设置有密封的防尘罩，所述防尘罩通过管道与除尘系统连接。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述除尘系统包括滤袋式除尘器配套风机或旋风式除尘器配套风机。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，入料口端高出出料口端的高度为滚筒干燥机筒体长度的5％。