鋁土礦是重要的礦產(chǎn)資源，是用來(lái)生產(chǎn)金屬鋁、氧化鋁的主要原材料，涉及電器、飛機(jī)、機(jī)械、民用器具等眾多領(lǐng)域。我國(guó)雖然是世界十大鋁土礦資源國(guó)之一，但鋁土礦基礎(chǔ)儲(chǔ)量只有7.16億t，鋁土礦資源儲(chǔ)量?jī)H為全世界總儲(chǔ)量的2%，以高硅、高鋁、低鋁硅比的水硬鋁石為主，為滿足生產(chǎn)需要，如何高效選礦脫硅就成為鋁生產(chǎn)工業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)支撐。
為什么要脫硅？
鋁土礦中除了氧化鋁及其水合物外，還含有種種雜質(zhì)，主要是二氧化硅、氧化鐵,其次是二氧化鈦，和其他的一些元素化合物。
硅是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中最主要的有害物質(zhì)。衡量鋁土礦質(zhì)量的最主要標(biāo)準(zhǔn)是礦石中氧化鋁含量及鋁硅比A/S(礦石中所含Al2O3與SiO2的百分含量之比稱為鋁硅比)。
鋁土礦中硅的含量過(guò)高會(huì)形成大量的赤泥，赤泥堆積后續(xù)處理造成環(huán)境污染，同時(shí)造成裝置結(jié)疤、安全隱患等巨大的影響。另外，在分解析出過(guò)程中隨之析出硅酸鹽類礦物會(huì)大量消耗液中氧化鋁，使產(chǎn)品品位降低以及降低工業(yè)效益。
鋁土礦選礦脫硅技術(shù)
目前，工業(yè)生產(chǎn)氧化鋁行業(yè)所采用的方法一般有拜耳法、燒結(jié)法以及聯(lián)合法等3種方法。但是，我國(guó)鋁土礦與國(guó)外存在較大差異，大多為水硬鋁石型，屬于中等品位，且含硅礦物成分較高，嵌布粒度較為細(xì)小，鋁、硅的鑲嵌密度高，粒級(jí)小，不適于直接應(yīng)用國(guó)外的拜耳法。因此，根據(jù)我國(guó)鋁土礦的特征，需要采取其它有效的選礦脫硅技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)減少硅含量的目的。
物理選礦法
物理選礦脫硅法的主要特點(diǎn)是:在不改變礦物性質(zhì)的條件下，以天然礦物的形式除去含硅礦物，進(jìn)而提高鋁土礦的A/S。
1.洗礦-分級(jí)脫硅法
此種選礦脫硅技術(shù)主要是利用含硅成分的礦物更易粉碎、泥化等特點(diǎn)，先將鋁土礦磨碎，再利用洗礦機(jī)、振篩機(jī)以及旋流器等設(shè)備將細(xì)粒級(jí)篩分掉，提升鋁硅比。
2.選擇性碎解脫硅法
選擇性碎解脫硅法是依據(jù)水鋁石與脈石礦物磨礦粉碎時(shí)的難易程度不同的特點(diǎn)，而進(jìn)行選擇性碎解將硅脫除。該法針對(duì)于水鋁石與含硅礦物可碎性差異較大的鋁土礦十分有效。
3.浮選脫硅法
浮選脫硅是根據(jù)鋁土礦中有用礦物(一水鋁石和三水鋁石都屬于氧化物)和脈石礦物(主要為鋁硅酸鹽)表面化學(xué)性質(zhì)的差異，用浮選法實(shí)現(xiàn)有用礦物和脈石礦物的分離，從而實(shí)現(xiàn)高鋁土礦A/S的一種物理選礦脫硅方法。
正浮選脫硅法：是向礦漿中添加合適的抑制劑抑制鋁硅酸鹽等脈石礦物，用捕收劑浮選鋁礦物(一水鋁石或三水鋁石)，從而實(shí)現(xiàn)鋁硅分離的目的。
反浮選脫硅法：是通過(guò)采用抑制劑抑制含鋁有用礦物，把鋁硅酸鹽脈石礦物富集到泡沫產(chǎn)品中，從而提高鋁土礦的A/S。
4.生物脫硅法
生物法脫硅主要是通過(guò)微生物與含硅礦物進(jìn)行氧化還原，生成二氧化硅，并將二氧化硅轉(zhuǎn)化成可溶性物質(zhì)，通過(guò)這種方式達(dá)到分離含硅礦物的目的。目前，常用的微生物主要有細(xì)菌、真菌等，此種方式主要適合膠狀粒級(jí)小的鋁土礦的脫硅處理，工藝簡(jiǎn)單，但微生物的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、處理慢，因此此種脫硅技術(shù)的應(yīng)用范圍有限，目前主要停留在試驗(yàn)室階段。
化學(xué)選礦法
化學(xué)選礦脫硅技術(shù)處理的對(duì)象主要為嵌布粒度較細(xì)鋁土礦或含硅脈石礦物(高嶺石)與含鋁目的礦物緊密共生的鋁土礦。根據(jù)工藝流程方案的不同，目前應(yīng)用較廣泛的化學(xué)選礦脫硅技術(shù)主要有2種，預(yù)焙燒-氫氧化鈉溶出脫硅法和氫氧化鈉直接溶出-分選脫硅法。
1.預(yù)焙燒-燒堿溶出法
預(yù)焙燒-燒堿溶出工藝主要包括:焙燒、溶出、固液分離和堿液再生等。在焙燒的方法下，使含硅脈石礦物(主要是高嶺石)分解為無(wú)定形Al2O3和SiO2，然后在90～140℃下，采用NaOH優(yōu)先溶解SiO2，進(jìn)入液相，而含鋁礦物仍留在固體中，最后經(jīng)固液分離等方法可得到鋁精礦。
2.氫氧化鈉直接溶出-分選法
氫氧化鈉直接溶出-分選法是根據(jù)高嶺石和一水硬鋁石在NaOH溶液中溶解特點(diǎn)的不同以及水合鋁硅酸鈉與一水硬鋁石顆粒在粒度、密度和復(fù)合場(chǎng)中的行為的差異而實(shí)現(xiàn)鋁硅分離的一種化學(xué)脫硅法。其工藝主要包括粉碎、含硅礦物溶出和分選等。其脫硅的原則流程如下圖所示。
寫(xiě)在最后
我國(guó)鋁土礦資源儲(chǔ)量較多，分布集中，這是我國(guó)鋁土礦資源的先天優(yōu)勢(shì)。為改善我國(guó)鋁土礦品質(zhì)，需根據(jù)我國(guó)鋁土礦特征進(jìn)行科學(xué)的選礦脫硅處理。
物理選礦脫硅法無(wú)論在分選工藝、藥劑制度及理論研究方面都已比較成熟。但是，在物理選礦脫硅分選設(shè)備方面的研究比較少，因此，物理選礦脫硅未來(lái)的主要研究方向是加強(qiáng)對(duì)高效脫硅設(shè)備的研究和開(kāi)發(fā)。
與物理選礦脫硅技術(shù)相比，化學(xué)選礦脫硅技術(shù)雖然脫硅效果好，但其生產(chǎn)過(guò)程中存在的液固體積質(zhì)量比大、物料流量大難以處理、堿消耗高及生產(chǎn)成本較高等缺點(diǎn)，未來(lái)需要對(duì)化學(xué)選礦脫硅法進(jìn)行更深入的研究，以降低其能耗、堿耗和生產(chǎn)成本，提高其在工業(yè)上的應(yīng)用范圍。
參考來(lái)源
杜五星等.高硅鋁土礦選礦脫硅的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展
李海波.鋁土礦選礦的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
姬天哲.我國(guó)鋁土礦資源特征及選礦脫硅技術(shù)
邱廷省等.鋁土礦脫硅技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀
