我国铝土矿资源丰富，探明储量23亿t,居世界 第5位11]，98. 33%为一水硬铝石型铝土矿，有高铝、 高桂、低铁、铝硅比WA/WS^等特点。我国氧化铝 工业主要采用混联法和烧结法，其工艺流程复杂，生 产成本高。而较先进的拜耳法要求原料％/吟大 于10,这种矿石在我国仅占铝土矿资源的10%左 右。开展经济有效的选矿脱硅技术研究，提高铝土 矿的WA/,为拜耳法提供WA/ 大于10的优质

原料，正成为我国急需解决的课题。

铝土矿资源的显著特点是有用矿物一水硬铝石 含量高，而高岭石等铝硅酸盐脉石矿物含量低，若采 用正浮选常规流程，其精矿产率超过80%,给实际 生产带来诸多弊病。根据浮少抑多的原理，进行反 浮选即从一水硬铝石型铝土矿中浮选高岭石等脉石 矿物的研究，无疑具有十分重要的意义。

1实验

1.1单矿物试样

一水硬铝石取自河南渑池，纯度大于95%,经 手磨成-200目后备用，其比表面为1. 14 m2/ g高岭 石取自中国地质博物馆，纯度大于92%,经手磨成 -200目后备用，其比表面为11.34 m2/g。

1.2主要药剂及仪器

(1)试剂:十二胺、冰醋酸、盐酸、氢氧化钠等为 分析纯,1#阳离子聚丙烯酰胺(阳离子化15%,简称 1#抑制剂）、2#阳离子聚丙烯酰胺（阳离子化25%, 简称2#抑制剂）、3#阳离子聚丙烯酰胺（阳离子化

40% ,简称3#抑制剂)等为工业级。

(2)仪器:pHS- 3C精密酸度计、UV- 3000分光 光度计、Zeta- Plus电泳仪、HJ- 4多头磁力搅拌器、 XFD挂槽浮选机等。

1.3实验方法

每次称取2. 0g矿物放入40mL浮选槽内，加适 量蒸馏水，阳离子聚丙烯酰胺反浮选分离一水硬铝石和高岭石，按图1所示的操作制度在挂槽浮选机上

进行试验。

单^•物 I7木调i剂 调1剂 3K抑制剂 3'X捕收剂

6,

精矿尾矿

图1单矿物浮选试验流程 2结果与讨论

2. 1单矿物浮选实验 2. 1.1 pH值试验

pH值对矿物可浮性的影响见图2。图2表明:在 pH=2~ 5的范围内，阳离子聚丙烯酰胺反浮选分离水硬铝石和高岭石，高岭石与一水硬铝石的可浮性差 别较大,理论上可在此pH值范围实现高岭石和一水硬 铝石的反浮选分离。但实际工业生产中，酸性环境一 个明显的缺点是腐蚀设备。因而，阳离子捕收剂浮选 铝硅酸盐矿物时调整剂的选择非常重要。

图2 pH值对一水硬铝石和高岭石回收率的影响

1 一一水硬铝石;2 —高岭石 十二胺醋酸盐用量4x 10-4mol/L

2. 1.2阳离子聚丙烯酰胺用量试验

阳离子聚丙烯酰胺对一水硬铝石和高岭石可浮 性影响见图3。图3表明，1#、2#、3#抑制剂对高岭 石的浮选影响不明显，却能很好地抑制一水硬铝石 的上浮,其抑制强度为:3#抑制剂> 2#抑制剂> 1# 抑制剂，这正与其阳离子含量多少的趋势一致。

2. 1. 3 pH值对3#抑制剂抑制效果的影响

pH值与3#抑制剂抑制效果的关系见图4。从 图可知，高岭石在整个pH=3~ 11的范围内，可浮 性均好;而一水硬铝石在pH= 5. 5~ 8. 5的范围内

被3#抑制剂有效抑制，因此可在此pH值范围内实 现一水硬铝石和高岭石的反浮选分离。

1一一水硬铝石；2—高岭石

3#抑制剂用量12mg/L,十二胺醋酸盐用量4x 10-4mol/L

2.2人工混合矿实验

在单矿物浮选实验的基础上，进行了一水硬铝石 和高岭石质量比为1: 1的人工混合矿实验，实验结果见 图5。图5实验结果表明，在pH= 7.5、十二胺醋酸盐用 量4x 1CT 4mol/L的条件下，当3#抑制剂的用量大于4 mg/L时，就能很好抑制一水硬铝石的上浮，实现高岭 石和一水硬铝石的反浮选分离。

高

2.：

电

的

的

图

值的变化见图6。图6表明，一水硬铝石的零电点 约为5. 3,高岭石的零电点约为3.1。因而，当pH值 大于5. 5时，高岭石和一水硬铝石表面整体表现为 负电，都可用阳离子捕收剂十二胺进行浮选。在相 同的pH值下，高岭石的（-电位绝对值比一水硬 铝石大，也就是一水硬铝石表面比高岭石表面具有

更多的铝原子。

20

图6 pH值对矿物5 -电位的影响

1 一一水硬铝石;2—高岭石

3.2十二胺醋酸盐对矿物〖-电位的影响 十二胺醋酸盐对矿物（-电位的影响见图7。 7表明:随十二胺醋酸盐用量的增加，两种矿物的 电位稳步增加。说明十二胺根阳离子能吸附在 种矿物的表面，阳离子聚丙烯酰胺反浮选分离一水硬铝石和高岭石，并且其吸附量随十二胺醋酸盐浓 的增加而增加，从图7中曲线的变化趋势可看出， 捕收剂浓度较大时,在两种矿物的表面至少存在 层物理吸附。

十二胺醏酸盐用量（取对数）

图7十二胺醋酸盐对矿物5 -电位的影响

1 一一水硬铝石;2—高岭石 pH= 7. 5~ 7. 8

3. 3十二胺醋酸盐存在时3#抑制剂对矿物 位的影响

试验结果见图8。图8表明：随3#抑制剂用量 增加，一水硬铝石的〖-电位稳步增长，而高岭石 ^电位则下降。这可能是一水硬铝石矿物表面 较多的活性A1原子，易与3#抑制剂中的酰胺基 结合，引起抑制剂上带正电的季铵基官能团定向 向外边,从而增大了其〖-电位。而3#抑制剂在 岭石表面以季铵基官能团吸附为主，一方面，其与 十二胺阳离子在高岭石表面存在竞争吸附,有可能 减少十二胺阳离子在高岭石表面的吸附量;另一方 面，其使电中性的酰胺基团定向排在高岭石表面的

外面。这两种作用都会减少高岭石的？■-电位。

45 r

图8十二胺醋酸盐存在时3#抑制剂对矿物5 -电位的影响

1一一水硬铝石；2—高岭石 十二胺醋酸盐用量4x 10-4mol/L，pH=7. 5~ 7. 8

2. 4吸附量的研究

3#抑制剂与矿物表面十二胺醋酸盐吸附量的 关系见表1。表1表明：随3#抑制剂的加入，吸附在 一水硬铝石表面的十二胺醋酸盐比未加3#抑制剂 时减少了 68.5%，而同样的条件，高岭石仅减少 0. 4%。这说明，在反浮选过程中加入3#抑制剂，不 影响十二胺醋酸盐在高岭石表面的吸附，却大大减 少十二胺醋酸盐在一水硬铝石表面的吸附，从而拉 大高岭石和一水硬铝石的可浮性差异。

表1矿物表面十二胺醋酸盐吸附量与3#抑制剂的关系

3#抑制剂表面吸附量/( >：10- 66nol* m- 1)

/(mg.L-l)一水硬铝石高岭石条 件

07. 301. 24十二胺醋酸盐： 4 x 10-4mol/L,

202. 301.235pH= 7. 5~ 7. 8

2. 5讨论

十二胺的溶液化学研究表明[2]，在pH值为5. 5 ~8.5的溶液中，阳离子聚丙烯酰胺反浮选分离水硬铝石和高岭石，十二胺绝大多数以Cl2H25NH3+阳 离子形式存在，因而易吸附在表面整体荷负电的高 岭石和一水硬铝石表面。一水硬铝石的化学式为 A12QB*H2O或a - A1OOH,为斜方晶系，属一水硬铝 石型晶体结构。其解离时A1-O键大量断裂，导致 活性Al原子在矿物表面大量暴露，使表面正电性较 强，零电点较高[1,3~ 4]。高岭石的化学式为 AU( Si4〇i0) (0H) 6,为二斜晶系矿物，是由硅氧四面 体的六方网层与“氢氧铝石”八面体按1: 1结合而成 的层状构造矿物。其解离时，层间氢键易断裂,Al — 0键和Si-0键难断裂，因而暴露于矿物表面的活 性Al原子数量较少，矿物零电点较低。阳离子聚丙 烯酰胺中的酰胺基团易与两种矿物表面的活性Al 原子结合。一水硬铝石由于整个表面活性Al原子 数量多，与酰胺基团大量结合，导致阳离子聚丙烯酰 胺中的季铵基团定向排列在一水硬铝石表面的外 面，既有效阻止十二胺阳离子吸附在其表面，又増大 一水硬铝石的亲水性，抑制了一水硬铝石的上浮。 而阳离子聚丙烯酰胺虽然既可通过酰胺基团又可通 过季铵基团吸附在高岭石的表面，阳离子聚丙烯酰胺反浮选分离一水硬铝石和高岭石，但不能有效形成 定向排列在高岭石表面的季铵基团，同时季铵基团 的空间位阻远大于十二胺的铵阳离子，使十二胺阳 离子更易吸附在高岭石的表面，因而阳离子聚丙烯 酰胺对十二胺浮选高岭石影响很小。

3结论

(1)以十二胺醋酸盐为捕收剂，阳离子聚丙烯 酰胺为一水硬铝石的抑制剂，在pH为5. 5~ 8. 5的 范围内，能实现高岭石和一水硬铝石的反浮选分离。

(2)—水硬铝石表面活性Al原子数量多，易与 酰胺基团结合，导致阳离子聚丙烯酰胺中的季铵基 团定向排列在一水硬铝石表面的外面，阻止大部分 十二胺阳离子吸附在其表面，并増大一水硬铝石的 亲水性，抑制一水硬铝石的上浮。

(3)阳离子聚丙烯酰胺对十二胺浮选高岭石影 响很小。

参考文献

1刘广义.一水硬铝石型铝土矿浮选脱硅研宄|D|.长沙：中南工 业大学，1999

2 P.索马桑达兰，等.崔洪山译.氧化矿物浮选理论基础|J|.国 外金属矿选矿，2⑴1(1): 2~ 9

3印万忠，朝跃新，魏新超，等.一水硬铝石和高岭石可浮性的晶体 化学分析|J|.金属矿山，2001(6):29~ 33 4崔吉让，方启学，黄国智.一水硬铝石与高岭石的晶体结构和表 面性质|J|.有色金属，1999(4):25~ 30

(收稿日期2002"09"26) 

(上接第29页）

天恢复生产)。将来正式生产，皮带跑偏打滑、更换 托辊等检修是经常的，一旦皮带划坏，即使矿山备品 备件充足，检修人员技术相当熟练，全力以赴抢修， 至少也得7天能够恢复生产，这样将影响南芬露天 铁矿7天生产。如果下一环节圆筒储矿仓储量较少 (生产时不可能储满，设计储量2. 4万t)，也将影响 选矿厂的生产，这样给公司造成很大的经济损失。

针对目前该矿使用的老矿石运输系统即将报废 (仅能维持1年多)，而新的破碎系统存在着单系统、 且用较少投资无法根本解决的现状，矿业公司经系 统优化与多次论证，最后认为，只有建倒装矿槽才能 解决现在存在问题。因此于2002年开始建设倒装 矿槽，预期2003年初即可投入使用。

4矿石运输系统的展望

在倒装矿槽建成之后，南芬露天铁矿的矿石运 输系统将可有4种选择方案：

(1)老矿石运输系统报废前继续使用该系统；

(2)先报废老矿石运输系统的3#溜井，继续使 用1#、2#溜井；

(3) 再报废1#溜井，由老矿石运输系统的2#溜 井与倒装矿槽共同完成生产任务；

(4)使用以倒装矿槽为主，矿石破碎站为辅的 联合运输系统。

在2003年以前将继续使用老矿石运输系统，因 此必须做好平硐的安全生产工作，由于该系统己运 行多年，各工作环节配合优良，将继续维持当前的矿 石运输成本。

2003~ 2004年间将报废3#溜井，1# ~ 3#溜井

间的平硐将不做为运输使用。整个生产任务将由 1#、#溜井完成，阳离子聚丙烯酰胺反浮选分离一水硬铝石和高岭石，采场部分矿石将増加运距，矿石运 输成本将有所提高。此外如1#和2# 2个溜井中任 一个出现问题将难以完成生产任务，必要时必须使 用倒装矿槽来完成任务，此时要増加汽车数量，以满 足生产任务的需求，矿石运输成本将有较大的提高。

2004~ 2005年将报废1#溜井，由2#溜井与倒 装矿槽来完成生产任务。由于尽可能地利用平硐运 输系统，在顺利的情况下不会大幅度的提高矿石运 输成本。

2005年以后，将完全报废老矿石运输系统，完 全由倒装矿槽来完成生产任务。如果启动矿石破碎 站来完成生产任务，此时由于大幅度増加了汽车运 距，同时要増加汽车数量，矿石运输成本将大幅度地 提高，将给南芬露天铁矿的生产带来较大的影响。

此外矿石运输系统的变化，将在很长一段时间 内平硐一溜井运输系统、倒装矿槽、矿石破碎站运输 系统均要处于随时可以进行矿石运输状态，必然増 加维护费，从而増加矿石运输成本。同时由于工艺 环节的増加，会给协调工作带来困难。因此，进一步 优化矿石运输系统，做到各种资源都能得到充分合 理地利用是南芬露天铁矿一项重要的研究内容。