CN109201311A

CN109201311A - 一种高硫铝土矿脱硫方法

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Publication number: CN109201311A
Application number: CN201810920297.1A
Authority: CN
Inventors: 陈湘清; 陈黎军; 邹春林; 陈和清; 陈环月
Original assignee: Hunan Al Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Hunan Al Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2018-08-14
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2019-01-15

Abstract

本发明属于矿物加工工程技术领域，具体公开了一种高硫铝土矿脱硫方法。该方法通过选择性磨矿，产出以含硫低的细颗粒为主的铝土矿粉，之后将含硫低的细颗粒分离出来，即得到粒度较细的铝精矿，之后剩余的铝土矿粉再进行浮选脱硫，得到铝精矿和硫精矿。由于直接进入浮选脱硫的高硫铝土矿量减少，因此药剂消耗降低；由于进入浮选脱硫的高硫铝土矿粒度较大，更有利于浮选进行，精矿、尾矿脱水容易简单。本发明的高硫铝土矿脱硫方法，拓宽了氧化铝生产来源渠道，推动了铝工业的可持续发展，有着良好的工业应用前景。

Description

一种高硫铝土矿脱硫方法

技术领域

本发明属于矿物加工工程技术领域，特别是涉及一种高硫铝土矿的脱硫方法。

背景技术

高硫铝土矿一般是指硫含量高于0.7％的铝土矿，我国的高硫铝土矿中有50％以上的矿石品位较高。随着工业的快速发展，铝资源的逐渐枯竭和金属铝利用量的不断增加，高硫铝土矿逐渐成为氧化铝生产所需的重要原料。

近年氧化铝生产的高速发展，全国各大氧化铝厂的供矿情况日趋紧张，铝土矿资源争夺战越演越烈。随着铝土矿资源急剧减少，充分合理的利用我国高硫铝土矿，促进我国氧化铝工业发展，对高硫铝土矿进行脱硫处理，以满足氧化铝生产对矿石中硫含量的要求已是当务之急。

目前高硫铝土矿脱硫的方法主要有浮选脱硫、焙烧脱硫、微生物菌种脱硫。浮选脱硫是将高硫铝土矿粉碎后，磨矿过程中加入石灰调节pH，在矿浆中依次加入抑制剂、活化剂、捕收剂和起泡剂进行浮选。浮选脱硫为达到浮选粒度要求，碎磨过程中容易造成矿物的过磨泥化，增强了浮选的机械夹带作用，恶化浮选指标，产生大量废水，造成脱水困难，增加能耗；浮选药剂用量大、成本高、工艺流程复杂，由于精矿表面吸附较多的药剂，带入有机物，需要用水清洗，且对氧化铝流程产生不利影响。焙烧脱硫是将铝土矿在适当条件下加以焙烧，提高其氧化物化学活性。在适当条件下焙烧一水硬铝石能够加速溶出过程，提高氧化铝的溶出率，因为焙烧后矿石内空隙增大，都会使其中各组分的反应能力明显提高。但焙烧脱硫对焙烧温度、时间要求较高，造成能耗和成本的大幅度提高，而且在焙烧过程中硫主要以二氧化硫进入烟气，若利用石灰进行吸收不完全，易造成环境污染。微生物菌种脱硫，微生物菌种脱硫即利用微生物处理矿物表面后再采用浮选工艺除硫的方法，通过氧化硫杆菌等具有强疏水性的微生物在FeS₂表面的特性吸附，让FeS₂表面发生改性，进而让FeS₂在浮选过程中被抑制、无法上浮，最后随浮选尾矿排出。利用微生物在矿浆中对FeS₂高效吸附而改变黄铁矿表面性质，但脱硫使用的特定菌种需要大量的研究，培育特定的菌种周期长，且成活率低。

基于上述现状，即浮选脱硫法工艺的药剂用量高、脱硫效率低，酸性环境造成设备腐蚀，处理后脱水困难；焙烧脱硫工艺的气体污染和一水硬铝石脱水反应问题；微生物脱硫方法周期长；有必要进行深入研究，提出一种新的高硫铝土矿脱硫方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种高硫铝土矿脱硫方法，通过磨矿、细粒分选、粗粒浮选的脱硫方法，得到铝精矿和硫精矿，处理效率高且工艺简单，药剂消耗低，投资小，成本低廉，适合工业化应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高硫铝土矿脱硫方法，该方法是：对硫含量大于1.3％的高硫铝土矿进行破碎、磨矿，磨至细度为-300～-900目占10～50％的高硫铝土矿磨矿产品，然后对所述高硫铝土矿磨矿产品进行分级，将高硫铝土矿磨矿产品中-300～-900目的细颗粒分选出来，得到硫含量低于0.7％的细粒铝精矿产品，剩余的高硫铝土矿磨矿产品为粗粒级高硫铝土矿，所述粗粒级高硫铝土矿直接进行浮选，经脱硫浮选得到粗粒铝精矿产品和粗粒硫精矿产品。

作为一种优选的实施方式，将高硫铝土矿磨矿产品中-600目的细颗粒分选出来，得到硫含量低于0.7％的细粒铝精矿产品，剩余的高硫铝土矿磨矿产品为粗粒级高硫铝土矿，所述粗粒级高硫铝土矿直接进行浮选，经脱硫浮选得到粗粒铝精矿产品和粗粒硫精矿产品。

作为一种优选的实施方式，所述高硫铝土矿磨矿产品是将高硫铝土矿破碎，然后采用以线性接触或挤压为主的磨矿方式进行选择性磨矿制得。

磨矿方式可以采用干法或湿法磨矿，磨矿工艺可以采用常见的一段、两段或多段磨矿。

作为一种优选的实施方式，磨矿方式采用干法磨矿，磨矿设备为棒磨机、球磨机、雷蒙磨、辊磨机中的任一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，磨矿设备为球磨机，球磨机内的磨矿介质由钢棒、钢锻和钢球组成，其中钢棒和钢锻占磨矿介质的0～100％，所述钢球的重量配比为：大球、中球、小球的比例为：大球5～30％，中球20～65％，小球5～75％。

作为一种优选的实施方式，在对所述高硫铝土矿磨矿产品进行分级时，采用干法风力分级，所述高硫铝土矿磨矿产品可以采用一级、二级或三级旋风分离器进行分级，入料压力为0.005～0.1MPa，入料浓度为0.2～15％。

优选地，所述高硫铝土矿磨矿产品采用三级旋风分离器进行分级，三级旋风分离器由依次串接的第一级旋风分离器、第二级旋风分离器、第三级旋风分离器组成，所述第一级旋风分离器设备型号的直径在25mm～1500mm之间，第二级旋风分离器设备型号的直径在25mm～700mm之间，第三级旋风分离器设备型号的直径在25mm～300mm之间。

作为一种优选的实施方式，对所述高硫铝土矿磨矿产品进行分级时，采用湿法水力旋流器进行分级，所述高硫铝土矿磨矿产品采用一级、二级或三级水力旋流器进行分级，入料压力为0.05～0.5MPa，入料浓度为2～40％。

优选地，所述高硫铝土矿磨矿产品采用三级水力旋流器进行分级，三级水力旋流器由依次串接的第一级旋流器、第二级旋流器和第三级旋流器组成，第一级旋流器设备型号的直径在25mm～600mm之间，第二级旋流器设备型号的直径在25mm～200mm之间，第三级旋流器设备型号的直径在25mm～50mm之间。

作为一种优选的实施方式，对所述高硫铝土矿磨矿产品进行分级时，也可以采用筛分设备进行分级，筛分设备为高频振动筛，筛网设置为一层或者多层，筛孔尺寸为300目至900目。

所述粗粒级高硫铝土矿直接进行浮选，浮选时可以采用现有的高硫铝土矿浮选脱硫方法，例如浮选可以采用黄药类为捕收剂、碳酸钠为pH调整剂、硫酸铜为活化剂，进行脱硫浮选。

本发明提供的高硫铝土矿脱硫方法，利用高硫铝土矿中含硫矿嵌布粒度粗且矿石硬度大，在磨矿过程中选择性磨碎现象明显的特性，采用选择性磨矿、细粒分选、粗粒浮选工艺方法进行脱硫，首先将高硫铝土矿破碎，之后进行磨矿至细度为-300～-900目占10～50％(质量分数)的高硫铝土矿磨矿产品，然后将高硫铝土矿磨矿产品中-300～-900目的细颗粒分选出来，即得到硫含量低于0.7％(质量分数)的细粒铝精矿产品，剩余的高硫铝土矿磨矿产品为粗粒级高硫铝土矿，粗粒级高硫铝土矿进入浮选，经浮选获得粗粒级的铝精矿和硫精矿。

本发明高硫铝土矿脱硫方法，主要是针对含硫高的高硫铝土矿，例如硫质量百分比含量大于1.3％的高硫铝土矿，当然对于含量低于1.3％但高于0.7％的高硫铝土矿也同样适用。本发明利用含硫矿比重大嵌布粒度大，铝矿比重较小且嵌布粒度细，通过选择性磨矿，磨至细度为-300～-900目10～50％(即磨矿产品中细度为-300～-900目的颗粒所占重量百分比为10～50％)的高硫铝土矿磨矿产品，使矿物既能充分解离，又能防止矿物的过磨泥化，有效地降低磨矿能耗的消耗；经试验发现，高硫铝土矿磨矿产品中细颗粒S含量极低，将细颗粒即-300～-900目的颗粒分选出来(优选是将-600目的细颗粒分选出来)，即能得到低硫的铝精矿，剩余的相对颗粒较粗的高硫铝土矿磨矿产品其硫含量较高，进入浮选工序，浮选获得铝精矿和硫精矿，由于进行浮选脱硫的高硫铝土矿磨矿产品相对颗粒较粗，平均粒径增加，更有利于浮选进行。

本发明的高硫铝土矿脱硫方法，通过选择性磨矿，产出以含硫低的细颗粒为主的铝土矿粉，之后将含硫低的细颗粒分离出来，即得到粒度较细的铝精矿，之后剩余的铝土矿粉再进行浮选脱硫，得到铝精矿和硫精矿。由于直接进入浮选脱硫的高硫铝土矿量减少，因此浮选药剂消耗降低；由于进入浮选脱硫的高硫铝土矿粒度较大，更有利于浮选进行，精矿、尾矿脱水容易简单。本发明的高硫铝土矿脱硫方法，拓宽了氧化铝生产来源渠道，推动了铝工业的可持续发展，有着良好的工业应用前景。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行详细说明。

试验例1

在研究中发现，高硫铝土矿经粉碎后，其中低于一定粒径的颗粒其硫含量就较低，例如其中粒径小于25微米(-600目)的颗粒其硫含量低，而较大的颗粒硫含量高。

例如取某高硫铝土矿，用棒磨进行研磨，研磨时间为6～18min，得到微细高硫铝土矿粉料，其粒度分布及各粒度范围内含硫分析结果见表1。

表1

从表中可以看出，粒径小于45微米的颗粒中硫含量低，尤其是粒径小于25微米的颗粒中硫含量低于0.3％，而粒径大于45微米的颗粒中硫含量高。原因主要是，硫矿物嵌布粒度大且硬度大，而铝矿物嵌布粒度细且硬度小。因此在破碎磨矿时，硫矿物不易被磨细，主要以大颗粒存在，而铝矿物易被磨细，以细小颗粒存在。

因此可以利用以上特性的差异，对高硫铝土矿实现脱硫处理。

试验例2

取山西高硫铝土矿，用325目筛进行湿筛，获得+325目的试验样，在显微镜下观察，可观察到此粒度的高硫铝土矿硫大部分为与其他矿物颗粒镶嵌在一起，未完全解离。下面针对+325目的高硫铝土矿进行了几组研磨试验。

一、研钵研磨

取+325目的试样，在研钵中研磨30min，研磨后进行筛分，并对各粒级在显微镜下观察。试验结果如表2所示。

表2研钵研磨30min粒度分布

粒级/目	重量/g	产率/％	正累积/％	负累积/％
					﹢325	18.25	38.04	38.04	100.00
﹣325﹢400	7.43	15.49	53.53	61.96
					﹣400﹢600	14.43	30.07	83.60	46.47
-600﹢900	3.31	6.89	90.49	16.40
					-900	4.56	9.51	100	9.51
合计	47.98	100

研钵研磨30min可获得-325目61.96％，-400目46.47％；显微镜下观察：+325目可观察到较多的硫颗粒，且有部分硫与其他颗粒镶嵌在一起；-325+400目样中可观察到硫，有部分硫与其他颗粒镶嵌；-400目样中未观察到含硫颗粒。这一方面说明-400目的颗粒中硫含量低，另一方面说明研钵研磨具有一定的选择性。

二、空心管研磨

取+325目的试样，将样放置钢板上，用空心管研磨40min，研磨后进行筛分、观察。试验结果如表3所示。

表3空心管研磨40min粒度分布

粒级/目	重量/g	产率/％	正累积/％	负累积/％
					﹢325	17.28	36.63	36.63	100.00
﹣325﹢400	7.46	15.81	52.44	63.37
					﹣400﹢600	14.47	30.68	83.12	47.56
-600﹢900	3.34	7.09	90.21	16.88
					-900	4.62	9.79	100.00	9.79
合计	47.17	100

取样在钢板上用空心管研磨40min可获得-325目63.37％，-400目47.56％，比研钵研磨能力略好；显微镜下观察：+325目可观察到较多的硫颗粒，大颗粒中的硫与其他颗粒镶嵌在一起；-325+400目样中可观察到硫，也有部分硫与其他颗粒镶嵌；-400目样中仍未观察到含硫颗粒，这说明空心管与钢板线面接触研磨具有较好的选择性。

三、实心棒研磨

取+325目的试样3份，将样放置钢板上，用实心棒分别滚动研磨30min、45min、60min，研磨后进行筛分、观察。试验结果如表4-6所示。

表4实心棒研磨30min粒度分布

粒级/目	重量/g	产率/％	正累积/％	负累积/％
					﹢325	11.57	24.41	24.41	100.00
﹣325﹢400	9.54	20.13	44.54	75.59
					﹣400﹢600	12.63	26.65	71.18	55.46
-600﹢900	5.74	12.11	83.29	28.82
					-900	7.92	16.71	100.00	16.71
合计	47.4	100

表5实心棒研磨45min粒度分布

表6实心棒研磨60min粒度分布

粒级/目	重量/g	产率/％	正累积/％	负累积/％
					﹢325	10.67	22.83	22.83	100.00
﹣325﹢400	9.41	20.14	42.97	77.17
					﹣400﹢600	11.51	24.62	67.59	57.03
-600﹢900	6.36	13.61	81.20	32.41
					-900	8.79	18.80	100.00	18.80
合计	46.74	100

用实心棒替代空心管研磨，增加研磨力，新生-400目、-600目产率均增加，表明适当增加研磨力可提高处理能力；显微镜下观察，+325目可观察到较多的硫颗粒，且有部分未解离仍与其他矿物镶嵌在一起；-325+400目样中硫含量相对较少，但有部分硫与其他颗粒镶嵌；-400目样中未观察到含硫颗粒，这说明适当增加研磨力不仅可提高处理量，且仍具有选择性磨矿效果。

随着研磨时间的增加，新生-325目增至78.61％，-400目在一定时间内随着研磨时间的增加而增加，当时间再延长时-400目细度增加趋于平缓；显微镜下观察：+325目可观察到较多硫颗粒，由部分硫与其他颗粒镶嵌在一起；-325+400目样中硫含量相对较少，硫颗粒较大，且有少部分未解离开；研磨30min和45min中的-600目样中仍不含硫颗粒，但在研磨60min时的-600目中可观察到少量的微细硫颗粒；表明适当增加研磨时间可进一步增加磨矿细度，但研磨时间过长会产生疲劳破碎，其选择性磨碎降低，有硫进入细粒级中。

以上试验表明：

1、硫主要富集在+325目的颗粒中；

2、延长研磨时间，可提高-400目的产率，但研磨时间过长将发生疲劳破碎，降低磨矿的选择性，导致会有硫进入细粒级的磨矿产品中。

下面进一步列举了两个具体实施例。

实施例1

取某地高硫铝土矿100kg，其含S质量分数为1.34％；

将铝土矿进行破碎，然后进行磨矿，磨至细度为-400～-900目47％的高硫铝土矿磨矿产品，对该高硫铝土矿磨矿产品进行分级，将高硫铝土矿磨矿产品中-400～-900目的细颗粒分选出来，为低硫铝精矿，重量为29.12kg，其硫含量为0.27％(质量分数)，剩余的粗粒级高硫铝土矿经脱硫浮选，获得66.87kg的浮选铝精矿，其含硫0.31％，还获得4.01kg的硫精矿，其含硫26.3％。

实施例2

取某地高硫铝土矿100kg，其含S质量分数为1.31％；

将铝土矿进行破碎，然后进行磨矿，磨至细度为-600目35％的高硫铝土矿磨矿产品，对该高硫铝土矿磨矿产品进行分级，将高硫铝土矿磨矿产品中-600目的细颗粒分选出来，为低硫铝精矿，重量为24.5kg，其硫含量为0.32％(质量分数)，剩余的粗粒级高硫铝土矿经脱硫浮选，获得71.85kg的浮选铝精矿，其含硫0.28％(质量分数)，还获得3.65kg的硫精矿，其含硫28.32％(质量分数)。

对破碎后的铝土矿进行磨矿时，采用以线性接触或挤压为主的磨矿方式进行选择性磨矿。

磨矿方式采用干法或湿法磨矿，磨矿工艺可以采用一段、两段或多段磨矿。

优选磨矿方式采用干法磨矿，磨矿设备为棒磨机、球磨机、雷蒙磨、辊磨机中的任一种或几种的组合。

例如磨矿设备为球磨机，球磨机内的磨矿介质由钢棒、钢锻和钢球组成，其中钢棒和钢锻占磨矿介质的0～100％，所述钢球的重量配比为：大球、中球、小球的比例为：大球5～30％，中球20～65％，小球5～75％。

对高硫铝土矿磨矿产品进行分级时，可以采用干法风力分级，高硫铝土矿磨矿产品采用一级、二级或三级旋风分离器进行分级，入料压力为0.005～0.1MPa，入料浓度为0.2～15％。

采用一级旋风分离器分级是指只经一个旋风分离器进行分级，采用二级旋风分离器分级是指经依次串联的第一级旋风分离器、第二级旋风分离器进行分级，采用三级旋风分离器分级是指经依次串联的第一级旋风分离器、第二级旋风分离器、第三级旋风分离器进行分级。

例如高硫铝土矿磨矿产品采用三级旋风分离器进行分级时，三级旋风分离器由依次串接的第一级旋风分离器、第二级旋风分离器、第三级旋风分离器组成，第一级旋风分离器设备型号的直径在25mm～1500mm之间，第二级旋风分离器设备型号的直径在25mm～700mm之间，第三级旋风分离器设备型号的直径在25mm～300mm之间。

对高硫铝土矿磨矿产品进行分级时，可以采用湿法水力旋流器进行分级，所述高硫铝土矿磨矿产品采用一级、二级或三级水力旋流器进行分级，入料压力为0.05～0.5MPa，入料浓度为2～40％。

采用一级水力旋流器分级是指只经一个水力旋流器进行分级，采用二级水力旋流器分级是指经依次串联的第一级旋流器、第二级旋流器进行分级，采用三级水力旋流器分级是指经依次串联的第一级旋流器、第二级旋流器、第三级旋流器进行分级。

例如高硫铝土矿磨矿产品采用三级水力旋流器进行分级时，三级水力旋流器由依次串接的第一级旋流器、第二级旋流器和第三级旋流器组成，第一级旋流器设备型号的直径在25mm～600mm之间，第二级旋流器设备型号的直径在25mm～200mm之间，第三级旋流器设备型号的直径在25mm～50mm之间。

对高硫铝土矿磨矿产品进行分级时，还可以采用筛分设备进行分级，筛分设备为高频振动筛，筛网设置为一层或者多层，筛孔尺寸为300目至900目。

本发明中的百分数均为质量百分数。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，对硫含量大于1.3％的高硫铝土矿进行破碎、磨矿，磨至细度为-300～-900目占10～50％的高硫铝土矿磨矿产品，然后对所述高硫铝土矿磨矿产品进行分级，将高硫铝土矿磨矿产品中-300～-900目的细颗粒分选出来，得到硫含量低于0.7％的细粒铝精矿产品，剩余的高硫铝土矿磨矿产品为粗粒级高硫铝土矿，所述粗粒级高硫铝土矿直接进行浮选，经脱硫浮选得到粗粒铝精矿产品和粗粒硫精矿产品。

2.根据权利要求1所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，将所述高硫铝土矿磨矿产品中-600目的细颗粒分选出来，得到硫含量低于0.7％的细粒铝精矿产品。

3.根据权利要求1所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，所述高硫铝土矿磨矿产品是将高硫铝土矿破碎后采用以线性接触或挤压为主的磨矿方式进行选择性磨矿制得。

4.根据权利要求3所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，磨矿方式采用干法或湿法磨矿，磨矿工艺可以采用一段、两段或多段磨矿。

5.根据权利要求4所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，磨矿方式采用干法磨矿，磨矿设备为棒磨机、球磨机、雷蒙磨、辊磨机中的任一种或几种的组合。

6.根据权利要求5所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，磨矿设备为球磨机，球磨机内的磨矿介质由钢棒、钢锻和钢球组成，其中钢棒和钢锻占磨矿介质的0～100％，所述钢球的重量配比为：大球、中球、小球的比例为：大球5～30％，中球20～65％，小球5～75％。

7.根据权利要求1所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，对所述高硫铝土矿磨矿产品进行分级时，采用干法风力分级，所述高硫铝土矿磨矿产品采用一级、二级或三级旋风分离器进行分级，入料压力为0.005～0.1MPa，入料浓度为0.2～15％。

8.根据权利要求7所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，所述高硫铝土矿磨矿产品采用三级旋风分离器进行分级，三级旋风分离器由依次串接的第一级旋风分离器、第二级旋风分离器、第三级旋风分离器组成，所述第一级旋风分离器设备型号的直径在25mm～1500mm之间，第二级旋风分离器设备型号的直径在25mm～700mm之间，第三级旋风分离器设备型号的直径在25mm～300mm之间。

9.根据权利要求1所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，对所述高硫铝土矿磨矿产品进行分级时，采用湿法水力旋流器进行分级，所述高硫铝土矿磨矿产品采用一级、二级或三级水力旋流器进行分级，入料压力为0.05～0.5MPa，入料浓度为2～40％。

10.根据权利要求9所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，所述高硫铝土矿磨矿产品采用三级水力旋流器进行分级，三级水力旋流器由依次串接的第一级旋流器、第二级旋流器和第三级旋流器组成，第一级旋流器设备型号的直径在25mm～600mm之间，第二级旋流器设备型号的直径在25mm～200mm之间，第三级旋流器设备型号的直径在25mm～50mm之间。

11.根据权利要求1或2所述的高硫铝土矿脱硫方法，其特征在于，对所述高硫铝土矿磨矿产品进行分级时，采用筛分设备进行分级，筛分设备为高频振动筛，筛网设置为一层或者多层，筛孔尺寸为300目至900目。