铝镁矿石选矿

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1、第17章铝镁矿石选矿蒋昊(中南大学)17.1铝土矿选矿我国铝土矿资源丰富，探明储量25亿t，位于世界第五位。其中98%是一水硬铝石型铝土矿，其主要矿物一水硬铝石约占8000，脉石矿物主要是高岭石，叶蜡石和伊利石。我国的一水硬铝石型铝土矿，总体特征是高铝、高硅、低硫低铁、中低铝硅比，矿石质量差，加工难度大，实现高硅一水硬铝石型铝土矿的铝硅分离，使贫矿变为精矿，然后再采用拜尔法生产氧化铝，是解决我国氧化铝生产高能耗和低质量的重要途径。国外铝土矿矿石主要是三水铝石型，次为一水软铝石型，而一水硬铝石型铝土矿极少。国外的三水铝石型铝土矿具高铝、低

2、硅、高铁的特点，矿石质量好，适合能耗低的拜耳法处理，因此国外近年来关于铝土矿浮选研究工作很少。17.1.1矿物晶体结构、表面性质17.1.1.1矿物晶体结构和断裂键数与表面润湿性〔1--4]矿物的晶体结构是影响矿物可浮性的内在因素，我国铝土矿中的主要有用矿物一水硬铝石(A1203·H2O)和三种脉石矿物高岭石(A14[S14OloI(OH)8)、叶蜡石(A12[Si4010I(OH)2)和伊利石(K卜二(H20)=A12[AISi3010〕一(OH)2一二(H2O)二)都含有铝原子，但晶体结构存在很大的差异。一水硬铝石为链状结构，破碎解

3、离时，一水硬铝石断裂面主要是Al-0键或Al-OH键，皆属于高能表面，亲水性强。而三种主要脉石矿物均为层状硅酸盐矿物，破碎解离时，叶蜡石层间为分子键，疏水性好，接触角大;高岭石和伊利石层间分别为氢键和离子键，亲水性强，接触角小。刘晓文等人系统测定了一水硬铝石和高岭石、叶蜡石和伊利石四种矿物在纯水中的接触角。一水硬铝石纯矿物在水中完全亲水，在pH2-12，叶蜡石的接触角0>400，而高岭石和伊利石接触角B<100。晶体结构分析表明，这四种矿物的表面润湿性与矿物的晶体结构差异和矿物破碎解离时，表面断裂的键数有关。矿物表面润湿性主要取决于固一

4、液界面的表面能，而实质上则取决于矿物破裂时，矿物晶体晶面上单位面积断裂的键数。矿物晶体单位晶面上的断裂键数愈多，未饱和键力就愈大，与水分子作用能力就愈强。高岭石、叶蜡石和伊利石矿物晶体边面上晶面的单位面积断裂键数皆有如下关系:Nsi-0010)

5、4]。一水硬铝石解理时大量Al-0键断裂，导致金属阳离子A13+在矿物表面大量暴露，使矿物表面正电性强，而高岭石解理时是层间氢键断裂，Al-0,Si-O键难以发生断裂，加之类质同象替换使其底面带恒·252·第二篇各种矿产资源的选矿评述定负电荷，高岭石表面负电荷较强。正是由于两种矿物表面性质的差异，导致它们在阴、阳离子型捕收剂浮选体系中表现出不同的可浮性。17.1.1.2一水硬铝石和高岭石矿物性质对PZC的影响[C3.5-77刘晓文等人的研究结果首次揭示，一水硬铝石的PZC与矿物的Aleq/Si0:质量比呈线性关系，在pH值为7.3时，高

6、岭石的Zeta电位与它的结晶指数呈线性关系。研究了不同产地的一水硬铝石Zeta电位及氧化铝和二氧化硅与pH的关系，不同一水硬铝石的表面Zeta电位随pH值的变化规律基本相同，所有的一水硬铝石的Zeta电位值基本上都介于氧化铝和二氧化硅之间。不同一水硬铝石的PZC和电位大小随一水硬铝石化学成分而变化。一水硬铝石的PZC的大小与A12q/Siq质量比呈线性关系。A12q/Siq质量比越小，一水硬铝石的PZC越小。X射线和化学分析表明，一水硬铝石PZC的变化是由于杂质矿物的影响。17.1.2粒度对浮选的影响与选择性磨矿的研究一水硬铝石的晶体结

7、构为链状结构基型，化学键结合紧密，因而要使大颗粒粉碎成小颗粒，该化学键的断裂需要较多的能量，宏观表现为难以粉碎;而含硅矿物如高岭石、伊利石、叶蜡石均属于层状构造的铝硅酸盐，其单位层间靠微弱分子链连接，在外力的作用下易于优先粉碎[181。通过对铝土矿选矿精矿铝硅比的要求，一水硬铝石嵌布状态的研究，发现矿石中存在大量粒度较粗的一水硬铝石富集合体，对磨矿产品的富集合体解离度进行了测量。经分析计算，精矿粒度可放粗至75%一0.075mm左右[9]。不同粒度一水硬铝石和高岭石的浮选行为表明:油酸钠作捕收剂时，随着粒度的变细，一水硬铝石的上浮率变小

8、，十二胺作捕收剂时，情况相反;高岭石的上浮率变化规律与一水硬铝石相反[10]。天然一水硬铝石铝土矿中各组分在结构稳定性、硬度和相对含量上存在较大差别，选择性磨矿可以通过改变磨矿方式、磨矿介质等操作条件，控制