导读：高品位的高铝矾土日渐匮乏，有必要对中，低品位的高铝矾土进行选矿提纯。选矿提纯的方法比较多，根据矿石的特点，在单一方法不能奏效的情况下，可采用各种方法联合进行选矿。选出的精矿可根据其质量情况，再用拜耳法生产氧化铝，也可以合成各种牌号的高铝耐火原料。再进一步煅烧，或者电熔刚玉等耐火原料。尾矿用来合成莫来石。

2高铝矾土提纯方法评述

    在耐火材料界，20世纪70年代就提出高铝矾土选矿提纯的问题，俗称''减法'之说，而在金属铝业界也做了大量工作，20世纪80-90年代，一些科研院所对高铝矾土选矿提纯研究取得许多可喜的成果，近年来又做了深入细致的工作。现将与耐火原料有关系选矿做简单评述。其实耐火材料用高铝矾土有严格的质量要求，其行业标准ＹＢ／Ｔ5179－2005理化指标见表２。还有以氧化铝为原料的刚玉材料行业标准。

表２　高铝矾土熟料牌号划分及其指标

    天然高铝矾土除含Al2O3外，还有SiO2，Fe2O3，TiO2，CaO，MgO，K2O，Na2O等杂质，不同地区的矾土矿杂质数量往往不同，选矿的目的就是除去其中的杂质，提高Al2O3含量，主要的选矿方法如下：

2.1提取氧化铝：从高铝矾土或其他含铝天然原料提取氧化铝的方法较多。目前我国普遍采用选矿－拜耳法生产工业氧化铝，国内生产金属铝的各大铝业公司基本都生产工业氧化铝，耐火材料用氧化铝大部分从铝业公司购买，或者从国外进口。

2.2用氟化铝除去高铝矾土中的SiO2、TiO2、Fe2O3制取棕刚玉：将铝矾土粉碎至小于0.175ｍｍ，与一定比例的AlF3充分混合，然后压块煅烧，产生的SiF₄，TiF_４，FeF_３为白色气态物，全部挥发，Al2O3含量增大。有人用阳泉矾土试验，煅烧1300 ℃，保温30 min，可脱除SiO2　95%，TiO2 99%，Fe2O3　13%，煅烧到1780 ℃可形成板状刚玉。这种方法的生产成本较高，挥发物难以回收，污染环境。

    用氯化挥发法除钛，铁是可行的，小型试验原矿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，企业有利可图。但注意挥发物回收，保护环境。

2.3洗选：可采用附有振动筛的擦洗机、滚筒筛，缓慢转动的搅拌机等洗去矿石表面的附着物。此法是最简单的选矿方法，利用含硅矿物易碎，泥化的特点，除去细粒级物质，提高铝硅比。

2.4浮选法：我国自20世纪70年代开始对浮选脱硅进行诸多研究，是目前研究较多，也较为有效的方法之一。根据上浮矿物是否为目的矿物，可分为正浮选和反浮选。原矿磨细到200目占95%，以Na2CO3为调整剂，六偏磷酸钠为抑制剂，氧化石蜡皂和塔尔油作捕收剂取得较好效果，矿石铝硅比由5提高到8以上，正浮选分离或富集水铝石。然后将浮选的精矿进一步磨细通过325目筛进行反浮选，除去含铁与含钛矿物。各矿区高铝矾土半工业试验结果如表3。

表３　浮选前后矿石的Al2O3和SiO2含量

    2004年中州铝厂建成30万ｔ／年选矿-拜耳法生产线，采用磨矿浮选工艺，选矿净增加费用相当于原矿采购价的20%，这个成本在经济上是合适的。而进一步生产氧化铝的成本与传统拜耳法基本持平，优于烧结法。

2.5利用酸，碱与高铝矾土杂质的化学反应提高氧化铝含量：将烧后矾土熟料磨细加盐酸浸泡，可将铁，钙，镁去掉，但废酸难处理。

    将矾土焙烧，使高岭石生成无定形SiO₂，在较低温度下与NaOH反应，溶解在稀碱溶液中，使矿石中的铝，硅分离。此外，经高温处理，矿石中大部分碳酸盐，硫，有机物及其他有害杂质被除去。

2.6磁选；强磁选能有效地除去铁矿物，而且是经济的方法。例如某研究院将矾土磨至≤0.074 ｍｍ占93%~96%，以六偏磷酸钠为分散剂，采用高梯度磁选法选矿，使原矿Fe2O3含量由1.86%和1.03%分别降至0.86%和0.7%，原矿TiO2含量2.81%和2.99%分别降至2.39%和1.77%。

    有人采用浮选法，用芐基砷酸为扑收剂，效果比磁选法好些，Fe2O3由1.25%降至0.76%，TiO2由2.91%降至1.91%。

2.7生物选矿：利用微生物来分解硅酸盐，铝硅酸盐矿物。一般是异养菌（主要是细菌及真菌），细菌可以将一个高岭石分子破坏为Al2O3和SiO2，并使SiO2转化为可溶物，而Al2O3不溶，得以分解。这种方法生产成本低，消除环境污染，具有良好的前景。

2.8直接用拜耳法处理中，低品位铝矾土矿石：利用原有拜耳法系统，只需将石灰添加量提高，就可以直接处理中，低品位矿石。其基本原理是含硅矿物在一水硬铝石溶出条件下，与溶液中的铝酸钠反应，生成水合铝硅酸钠进入赤泥，多加石灰使钙取代钠生成水合铝硅酸钙脱除，可以降低碱耗和成本＜１２＞。

2.9电熔法：利用铝对氧的亲和力比铁，硅，钛等大的基本原理，通过控制还原剂（炭素）的数量，用还原冶炼的方法使铝矾土中的主要杂质还原，生成硅铁合金与刚玉熔液分离，从而获得结晶符合要求的刚玉材料。冶炼棕刚玉时，一般要求铝矾土的Al2O3含量大于76%，Al2O3含量愈高，对冶炼刚玉各项技术指标愈有利。

    用高铝矾土冶炼亚白刚玉，配加炭素材料要比冶炼棕刚玉多，其前，中期为还原冶炼期，后期为氧化精炼期，配加脱碳剂进行脱碳处理，使亚白刚玉Al2O3含量大于98%或98.5%。冶炼亚白刚玉用铝矾土熟料要求Al2O3含量≥85%。

2.10联合流程选矿法：单一方法不能凑效的情况下，可采用各种方法联合进行。例如洗选－磁选－浮选等。

高铝矾土的选矿方法还有许多，而且在进一步研究提高中。

3新型耐火原料基地的探讨

    可在山西、河南、贵州、广西等高铝矾土储量丰富的省（区），建设年产40万ｔ以上矿石的大型矿山。矿山要有详细的地质勘探资料，作好矿山地质工作，采用机械化开采，分级，以经济为杠杆，效益为准则，对矿石综合利用。

3.1在矿山境内建设环保型机械化高温竖窑，采用煤气，天然气或液化气作燃料。建设选矿厂，目前比较合适的是浮选法，其次是根据当地矿石的特点，如磁选或某种化学法选矿。建设电弧炉冶炼车间，为电熔刚玉制造条件。

3.2矿山开采的矿石经分级，化学成分适合做耐火原料的，直接入竖窑煅烧，如果是粉料，可预均化合成或直接成球入竖窑煅烧，其熟料可按品牌的质量指标出售。根据耐火材料的生产经验，用这种原料生产的制品质量不差。铝土矿直接烧成熟料，工艺简单，成本低。经济效益显著，也容易被用户接受。

3.3中，低品位铝土矿石，特别是不符合耐火原料要求的铝矾土，要运到选矿厂进行选矿提纯。铝矾土矿的混合原矿，采用浮选，磁选工艺流程实现分级与提纯，工艺简单，指标可靠。所用设备均为国产，药剂来源广泛，易于建厂投产。

3.4选矿后的精矿与尾矿处理，用以下的例子说明：例１，阳泉煤业集团通过浮选，获高铝产品和低铝产品，中间产品再通过强磁除铁，浮选脱钛工艺，最终获得铝硅比大于９的高铝产品，作为拜耳法生产氧化铝的原料；铝硅比约等于2.55的低铝产品，作为合成莫来石的耐火原料。例２，山西孝义某铝业公司对低品位高铝矾土用无尾矿分离新技术进行选矿，将当地大量积存的碎矿入选，产品以ｗ（Al2O3）≥75%为主，用带预热器的回转窑生产高铝均化料；另一种精矿铝硅比大于８，供生产氧化铝；尾矿用于合成莫来石，实现无尾矿生产。（特大型铝矾土矿山可考虑引进拜耳法生产氧化铝设备）

3.5利用高温竖窑，将拜耳法生产的氧化铝煅烧成板状刚玉。利用电弧炉，将拜耳法生产的氧化铝电熔成白刚玉，致密刚玉，将选后符合要求的精矿（Al2O3＞76%，TiO2＜5.5%，Fe2O3＜5%，CaO＋MgO＜1.2%）电熔成棕刚玉；而用品位更高的精矿（Al2O3≥85%，TiO2≤4.5%，CaO＋MgO≤0.5%）电熔成亚白刚玉。也可以利用竖窑煅烧，将选出的精矿预合成各种牌号的高铝耐火原料，尾矿用烧结法合成莫来石。

4结束语

    我国高铝矾土资源丰富，由于它是耐火材料和金属铝的同一原料，经过多年的大量开采，高品位矿石日渐匮乏，必须对中，低品位矿石进行选矿提纯。耐火原料的高铝矾土矿山要转型升级，建设环保型的大型矿山，采用机械化开采，分级，同时建设选矿厂，煅烧矿石或合成料的车间，电熔车间，综合生产各种牌号的耐火原料。（参考文献从略）

作者：徐平坤（1939－），男，高级工程师，主要从事耐火材料的开发与生产工作。

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