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導讀：高品位的高鋁礬土日漸匱乏，有必要對中，低品位的高鋁礬土進行選礦提純。選礦提純的方法比較多，根據礦石的特點，在單一方法不能奏效的情況下，可采用各種方法聯合進行選礦。選出的精礦可根據其質量情況，再用拜耳法生產氧化鋁，也可以合成各種牌號的高鋁耐火原料。再進一步煅燒，或者電熔剛玉等耐火原料。尾礦用來合成莫來石。

2高鋁礬土提純方法評述

    在耐火材料界，20世紀70年代就提出高鋁礬土選礦提純的問題，俗稱''減法'之說，而在金屬鋁業界也做了大量工作，20世紀80-90年代，一些科研院所對高鋁礬土選礦提純研究取得許多可喜的成果，近年來又做了深入細致的工作�，F將與耐火原料有關系選礦做簡單評述。其實耐火材料用高鋁礬土有嚴格的質量要求，其行業標準ＹＢ／Ｔ5179－2005理化指標見表２。還有以氧化鋁為原料的剛玉材料行業標準。

表２　高鋁礬土熟料牌號劃分及其指標

    天然高鋁礬土除含Al2O3外，還有SiO2，Fe2O3，TiO2，CaO，MgO，K2O，Na2O等雜質，不同地區的礬土礦雜質數量往往不同，選礦的目的就是除去其中的雜質，提高Al2O3含量，主要的選礦方法如下：

2.1提取氧化鋁：從高鋁礬土或其他含鋁天然原料提取氧化鋁的方法較多。目前我國普遍采用選礦－拜耳法生產工業氧化鋁，國內生產金屬鋁的各大鋁業公司基本都生產工業氧化鋁，耐火材料用氧化鋁大部分從鋁業公司購買，或者從國外進口。

2.2用氟化鋁除去高鋁礬土中的SiO2、TiO2、Fe2O3制取棕剛玉：將鋁礬土粉碎至小于0.175ｍｍ，與一定比例的AlF3充分混合，然后壓塊煅燒，產生的SiF₄，TiF_４，FeF_３為白色氣態物，全部揮發，Al2O3含量增大。有人用陽泉礬土試驗，煅燒1300 ℃，保溫30 min，可脫除SiO2　95%，TiO2 99%，Fe2O3　13%，煅燒到1780 ℃可形成板狀剛玉。這種方法的生產成本較高，揮發物難以回收，污染環境。

    用氯化揮發法除鈦，鐵是可行的，小型試驗原礦TiO2由3%降到0.62%~0.65%，Fe2O3由0.87%降到0.29%~0.31%，收得率在95%以上，成本增加不大，企業有利可圖。但注意揮發物回收，保護環境。

2.3洗選：可采用附有振動篩的擦洗機、滾筒篩，緩慢轉動的攪拌機等洗去礦石表面的附著物。此法是最簡單的選礦方法，利用含硅礦物易碎，泥化的特點，除去細粒級物質，提高鋁硅比。

2.4浮選法：我國自20世紀70年代開始對浮選脫硅進行諸多研究，是目前研究較多，也較為有效的方法之一。根據上浮礦物是否為目的礦物，可分為正浮選和反浮選。原礦磨細到200目占95%，以Na2CO3為調整劑，六偏磷酸鈉為抑制劑，氧化石蠟皂和塔爾油作捕收劑取得較好效果，礦石鋁硅比由5提高到8以上，正浮選分離或富集水鋁石。然后將浮選的精礦進一步磨細通過325目篩進行反浮選，除去含鐵與含鈦礦物。各礦區高鋁礬土半工業試驗結果如表3。

表３　浮選前后礦石的Al2O3和SiO2含量

    2004年中州鋁廠建成30萬ｔ／年選礦-拜耳法生產線，采用磨礦浮選工藝，選礦凈增加費用相當于原礦采購價的20%，這個成本在經濟上是合適的。而進一步生產氧化鋁的成本與傳統拜耳法基本持平，優于燒結法。

2.5利用酸，堿與高鋁礬土雜質的化學反應提高氧化鋁含量：將燒后礬土熟料磨細加鹽酸浸泡，可將鐵，鈣，鎂去掉，但廢酸難處理。

    將礬土焙燒，使高嶺石生成無定形SiO₂，在較低溫度下與NaOH反應，溶解在稀堿溶液中，使礦石中的鋁，硅分離。此外，經高溫處理，礦石中大部分碳酸鹽，硫，有機物及其他有害雜質被除去。

2.6磁選；強磁選能有效地除去鐵礦物，而且是經濟的方法。例如某研究院將礬土磨至≤0.074 ｍｍ占93%~96%，以六偏磷酸鈉為分散劑，采用高梯度磁選法選礦，使原礦Fe2O3含量由1.86%和1.03%分別降至0.86%和0.7%，原礦TiO2含量2.81%和2.99%分別降至2.39%和1.77%。

    有人采用浮選法，用芐基砷酸為撲收劑，效果比磁選法好些，Fe2O3由1.25%降至0.76%，TiO2由2.91%降至1.91%。

2.7生物選礦：利用微生物來分解硅酸鹽，鋁硅酸鹽礦物。一般是異養菌（主要是細菌及真菌），細菌可以將一個高嶺石分子破壞為Al2O3和SiO2，并使SiO2轉化為可溶物，而Al2O3不溶，得以分解。這種方法生產成本低，消除環境污染，具有良好的前景。

2.8直接用拜耳法處理中，低品位鋁礬土礦石：利用原有拜耳法系統，只需將石灰添加量提高，就可以直接處理中，低品位礦石。其基本原理是含硅礦物在一水硬鋁石溶出條件下，與溶液中的鋁酸鈉反應，生成水合鋁硅酸鈉進入赤泥，多加石灰使鈣取代鈉生成水合鋁硅酸鈣脫除，可以降低堿耗和成本＜１２＞。

2.9電熔法：利用鋁對氧的親和力比鐵，硅，鈦等大的基本原理，通過控制還原劑（炭素）的數量，用還原冶煉的方法使鋁礬土中的主要雜質還原，生成硅鐵合金與剛玉熔液分離，從而獲得結晶符合要求的剛玉材料。冶煉棕剛玉時，一般要求鋁礬土的Al2O3含量大于76%，Al2O3含量愈高，對冶煉剛玉各項技術指標愈有利。

    用高鋁礬土冶煉亞白剛玉，配加炭素材料要比冶煉棕剛玉多，其前，中期為還原冶煉期，后期為氧化精煉期，配加脫碳劑進行脫碳處理，使亞白剛玉Al2O3含量大于98%或98.5%。冶煉亞白剛玉用鋁礬土熟料要求Al2O3含量≥85%。

2.10聯合流程選礦法：單一方法不能湊效的情況下，可采用各種方法聯合進行。例如洗選－磁選－浮選等。

高鋁礬土的選礦方法還有許多，而且在進一步研究提高中。

3新型耐火原料基地的探討

    可在山西、河南、貴州、廣西等高鋁礬土儲量豐富的�。▍^），建設年產40萬ｔ以上礦石的大型礦山。礦山要有詳細的地質勘探資料，作好礦山地質工作，采用機械化開采，分級，以經濟為杠桿，效益為準則，對礦石綜合利用。

3.1在礦山境內建設環保型機械化高溫豎窯，采用煤氣，天然氣或液化氣作燃料。建設選礦廠，目前比較合適的是浮選法，其次是根據當地礦石的特點，如磁選或某種化學法選礦。建設電弧爐冶煉車間，為電熔剛玉制造條件。

3.2礦山開采的礦石經分級，化學成分適合做耐火原料的，直接入豎窯煅燒，如果是粉料，可預均化合成或直接成球入豎窯煅燒，其熟料可按品牌的質量指標出售。根據耐火材料的生產經驗，用這種原料生產的制品質量不差。鋁土礦直接燒成熟料，工藝簡單，成本低。經濟效益顯著，也容易被用戶接受。

3.3中，低品位鋁土礦石，特別是不符合耐火原料要求的鋁礬土，要運到選礦廠進行選礦提純。鋁礬土礦的混合原礦，采用浮選，磁選工藝流程實現分級與提純，工藝簡單，指標可靠。所用設備均為國產，藥劑來源廣泛，易于建廠投產。

3.4選礦后的精礦與尾礦處理，用以下的例子說明：例１，陽泉煤業集團通過浮選，獲高鋁產品和低鋁產品，中間產品再通過強磁除鐵，浮選脫鈦工藝，最終獲得鋁硅比大于９的高鋁產品，作為拜耳法生產氧化鋁的原料；鋁硅比約等于2.55的低鋁產品，作為合成莫來石的耐火原料。例２，山西孝義某鋁業公司對低品位高鋁礬土用無尾礦分離新技術進行選礦，將當地大量積存的碎礦入選，產品以ｗ（Al2O3）≥75%為主，用帶預熱器的回轉窯生產高鋁均化料；另一種精礦鋁硅比大于８，供生產氧化鋁；尾礦用于合成莫來石，實現無尾礦生產。（特大型鋁礬土礦山可考慮引進拜耳法生產氧化鋁設備）

3.5利用高溫豎窯，將拜耳法生產的氧化鋁煅燒成板狀剛玉。利用電弧爐，將拜耳法生產的氧化鋁電熔成白剛玉，致密剛玉，將選后符合要求的精礦（Al2O3＞76%，TiO2＜5.5%，Fe2O3＜5%，CaO＋MgO＜1.2%）電熔成棕剛玉；而用品位更高的精礦（Al2O3≥85%，TiO2≤4.5%，CaO＋MgO≤0.5%）電熔成亞白剛玉。也可以利用豎窯煅燒，將選出的精礦預合成各種牌號的高鋁耐火原料，尾礦用燒結法合成莫來石。

4結束語

    我國高鋁礬土資源豐富，由于它是耐火材料和金屬鋁的同一原料，經過多年的大量開采，高品位礦石日漸匱乏，必須對中，低品位礦石進行選礦提純。耐火原料的高鋁礬土礦山要轉型升級，建設環保型的大型礦山，采用機械化開采，分級，同時建設選礦廠，煅燒礦石或合成料的車間，電熔車間，綜合生產各種牌號的耐火原料。（參考文獻從略）

作者：徐平坤（1939－），男，高級工程師，主要從事耐火材料的開發與生產工作。

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