0 前言

平果铝业公司是我国大型氧化铝基地之一, 一期工程规模年产30万t氧化铝和10万t电解铝, 于1996年建成投产, 目前赤泥量约30~40万t/a, 今后将逐步形成年产120万t氧化铝的能力, 届时赤泥量近120万t。由于赤泥中含有一定量铁、钪、钽铌、钛等有价元素及存在堆存赤泥引起的环境污染和建筑堆场的昂贵费用等原因。拜尔法赤泥的综合利用成为国内外研究院所、厂矿等极为关注的研究课题。

赣州有色冶金研究所首台SLon-1000立环脉动高梯度磁选机于1988年研制成功^[1], 并得到广泛应用后又在平果铝业公司赤泥铁回收中进行了试验研究。分别利用试验室制备的平果铝土矿拜尔法赤泥和生产赤泥对铁回收采用了SLon型立环脉动高梯度磁选机(以下简称SLon高梯度磁选机)进行磁选探索试验、小型试验、工业型机考察试验及半工业性试验, 均取得了较好试验结果。其中半工业性试验72h连续运转平均指标为:赤泥含TFe19.00%, 获得铁精矿产率12.28%、含TFe54.70%、回收率35.36%。全面达到攻关目标(铁精矿含TFe≥54%, 回收率≥35%)的要求。

1 赤泥的性质

赤泥的化学多元素分析结果、物相组成及粒度组成与金属分布分别见表 1、表 2与表 3。

从表 1、表 2、表 3中可见, 通过拜尔法溶出后的碱性赤泥组分复杂, 且粒度细, 小于0.04mm部分占80%以上, 可选性差, 回收难度大。

2 赤泥回收铁探索试验

在原有色金属工业总公司的大力支持下, 赣州有色冶金研究所与郑州轻金属研究院于1991年至1992年对试验室制备的赤泥采用SLon高梯度磁选机进行回收铁磁选探索试验, 试验结果见表 4。

由表 4可见, 焙烧矿赤泥含TFe25.32%, 经SLon高梯度磁选机选别, 其磁选精矿产率12.32%~ 21.84%, 含TFe59.63%~54.72%, 回收率29.01% ~47.20%;精矿产率相近时, 焙烧矿赤泥精矿品位比原矿赤泥高10%左右。

3 赤泥回收铁小型试验和工业型机考察试验

在探索试验的基础上, 1998年赣州有色冶金研究所先后3次对由平果铝业公司生产技术处提供的平果铝厂投产后所生产赤泥样采用SLon高梯度磁选机进行了一粗一精开路磁选流程的小型复核试验和工业型机(SLon-1000工业机)考察试验, 铁精矿质量分析结果见表 5, 试验结果见表 6。

以上结果表明, 采用SLon高梯度磁选机回收平果铝业公司拜尔法赤泥中的铁, 所获技术指标稳定可靠, 获得的铁精矿中有害杂质元素含量低, 可供高炉炼铁配矿使用。

4 铁回收半工业性试验

按照“九五”国家重点科技攻关计划项目《赤泥综合利用技术研究》专题合同(96-920-03-02)要求, 平果铝业公司和赣州有色冶金研究所组成联合试验组于1999年7月开展了平果铝业公司赤泥回收铁半工业性试验。依据已开展的试验结果, 选择在平果铝业公司赤泥坝管理站现场, 选用2台SLon高梯度磁选机作为选别设备, 采用一粗一精全磁选流程, 建成了一条粗选台时处理能力达到2t的半工业性试验生产线开展试验工作。

4.1 条件试验

在小型试验和扩大试验的基础上, 对有些参数进行选定, 如粗选转速固定3r/min, 粗选给矿量控制2t/h, 给矿浓度25%左右, 对主要影响参数背景场强进行了比较, 对冲程、冲次仅作选点对比。精选作业选定转速3.5r/min, 冲次200次/min, 冲程16mm, 仅对精选背景场强进行了比较试验。

4.1.1 粗选条件比较试验

粗选背景场强条件比较试验结果见表 7, 粗选冲次对比试验结果见表 8, 粗选冲程对比试验结果见表 9。

从表 7可看出, 随着粗选背景场强的提高, 粗选精矿品位不断降低, 粗选作业回收率有所提高, 当背景场强为0.86~1.06T时, 回收率变化幅度不大, 考虑到粗精矿品位和回收率, 背景场强以0.95T为宜。表 8结果说明, 由于赤泥粒度较细, 提高脉动冲次对保证粗选作业回收率不利。因此, 脉动冲次选择150次/min。表 9结果表明, 冲程16mm时的粗选精矿品位和回收率均较高, 故选定16mm冲程为佳。

4.1.2 精选背景场强比较试验

通过粗选作业条件比较试验, 确定粗选作业条件:粗选背景场强0.95T、冲程16mm、冲次150次/min、转环转速3r/min。在此基础上进行精选背景场强比较试验, 试验结果见表 10。

从表 10中可以看出, 随着精选背景场强从0.44T提高到0.85T, 铁精矿品位随之降低, 而回收率则明显增加, 且增幅较大。为在保证合同要求铁精矿品位≥54%的前提下尽可能地提高回收率, 精选背景场强选择0.85T更为合适。

4.2 综合条件流程试验

为综合考察粗、精选作业工艺参数的变化对全流程技术指标的影响程度, 为此在条件试验的基础上进行全流程试验。选择较佳综合条件进行开路流程试验, 从而得出流程的中矿量(精选尾矿)及其金属分布情况, 并验证与全流程试验中相同工艺参数时所获技术指标的重现性, 并在此基础上进行72h连续运转试验。

4.2.1 开路流程试验

根据粗、精选条件对比, 选择粗选作业条件为背景场强0.95T、冲程16mm、冲次150次/min、转环转速3r/min; 精选作业条件为背景场强0.85T、冲程16mm、冲次200次/min、转环转速3.5r/min时进行中矿(精选尾矿)不返回的开路流程试验, 以考察该作业条件下流程中矿的有关指标。试验结果见表 11。

开路流程试验结果表明, 精选尾矿含TFe为28.79%, 对给矿的金属占有率为18.67%, 这部分物料返回粗选再选有利于提高回收率。

4.2.2 全流程闭路试验

根据开路试验结果, 确定精选尾矿返回粗选给矿, 以提高入选给矿品位提高回收率。试验结果见表 12。

表 12结果表明, 通过不同的粗、精选背景场强匹配, 可以获得含TFe为56.40%~54.44%、回收率36.13%~37.83%的铁精矿。

4.2.3 提高铁精矿品位考察

通过全流程闭路试验, 无论铁精矿品位还是回收率均能达到合同要求, 但是为了提高产品竞争力, 进行了提高铁精矿品位可能性的考察, 试验是在全流程闭路试验的基础上仅改变了磁选的背景场强下进行的, 其结果见表 13。

4.2.4 72h连续运转试验

采用上述两流程试验的各作业参数进行72h连续运转试验, 共处理矿量154t(相当于2.13t/台·时)。试验分别对原矿、精矿、尾矿每小时同时取一次样, 各产品试样一个班(8h)分别合并送化验, 试验平均指标:铁精矿含TFe54.70%, 铁回收率为35.36%。试验结果见表 14。铁精矿多元素分析结果见表 15。

5 结语

(1) 试验研究回收对象是铁, 赤泥中主要含铁矿物赤铁矿和针铁矿与其他脉石矿物具有磁性差异, 可以采用磁选工艺回收。由于赤泥粒度很细, 小于0.04mm部分占82.6%, 该粒级铁金属分配率为76.5%, 因此采用对微细粒弱磁性矿物具有较高捕收能力的SLon高梯度磁选机回收赤泥中铁的磁选工艺是合理的。

(2) 赤泥中含铁矿物因受氧化铝原料及生产工艺条件的变化, 主要含铁矿物针铁矿和赤铁矿的比例也随之变化, 在赤泥物相组成中, 赤铁矿含量可由19.0%~33.5%之间波动, 而针铁矿含量也由16.0%~3.9%之间波动, 针铁矿为隐晶或微晶, 多与其他矿物胶结, 因此针铁矿转化程度会影响到铁的回收效果。

(3) 半工业性试验72h连续运转平均指标为粗选给矿2.13t/h, 赤泥含TFe 19.00%, 获得铁精矿含TFe 54.70%、回收率为35.36%。无论是铁精矿品位和回收率, 还是铁精矿质量均达到攻关合同要求。

(4) 在入料浓度和处理量等有波动的情况下, 选别指标仍较好, 综合指标均达到要求, 反映分选设备具有较好的适应性及指标的稳定性。该试验研究的成功为今后从赤泥中回收铁的工业实施奠定了基础。