引言

鋁土礦資源以–水硬鋁石為主。在已探明的儲(chǔ)量中，–水硬鋁石型鋁土礦儲(chǔ)量占全國(guó)儲(chǔ)量的98.46％，三水鋁石型礦石儲(chǔ)量只占1.54％。–水硬鋁石型鋁土礦絕大部分具有高鋁、高硅、低鐵的突出特點(diǎn) ?J。其中鋁硅比小于6的鋁土礦占全部?jī)?chǔ)量的56％之多。為了更加有效的利用我國(guó)低品位鋁土礦，選礦拜耳法生產(chǎn)氧化鋁在我國(guó)得到了廣泛使用。選礦拜耳法是指在拜耳法生產(chǎn)流程中增設(shè)–選礦過(guò)程，以處理品位較低的鋁±礦的氧化鋁生產(chǎn)方法。它突破了低品位鋁土礦不宜選用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的傳統(tǒng)觀念，通過(guò)較簡(jiǎn)單的物理選礦。可將我國(guó)鋁土礦資源的平均鋁硅比由4—6提高到8～11，使我國(guó)中、低品位的鋁土礦適應(yīng)于拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。工藝礦物學(xué)研究證明，我國(guó)大多–水硬鋁石型鋁土礦中，–水硬鋁石的晶體結(jié)構(gòu)屬于鏈狀結(jié)構(gòu)基型，氧原子問(wèn)存在著較弱的氫氧–氫鍵，所以在礦物形態(tài)上常出現(xiàn)隱品質(zhì)或微晶質(zhì)集合體，其自然粒度較小，與共生礦物關(guān)系復(fù)雜。但由于存在漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用，部分–水硬鋁石產(chǎn)生重結(jié)晶和脫硅，–水硬鋁石變成規(guī)則的粒狀、柱狀、板狀、紡錘狀、豆鮞狀等，使這些重結(jié)晶的–水硬鋁石富集合體鋁硅比提高，與脈石礦物的嵌布關(guān)系變得相對(duì)簡(jiǎn)單。同時(shí)，–水硬鋁石的化學(xué)鍵變得更加緊密，原子結(jié)構(gòu)也變得緊密，使–水硬鋁石的硬度變大。據(jù)分析其莫氏硬度為6—7，在磨礦過(guò)程中不易被磨碎。含硅脈石礦物的晶體結(jié)構(gòu)都屬于層狀結(jié)構(gòu)，這些礦物的結(jié)構(gòu)單位層之間是靠微弱的分子鍵連接。所以這些含硅礦物的硬度較低，其莫氏硬度為1.5～2.5，磨礦時(shí)易泥化。我國(guó)的鋁土礦資源以–水硬鋁石為主。在已探明的儲(chǔ)量中，–水硬鋁石型鋁土礦儲(chǔ)量占全國(guó)儲(chǔ)量的98.46％，三水鋁石型礦石儲(chǔ)量只占1.54％。–水硬鋁石型鋁土礦絕大部分具有高鋁、高硅、低鐵的突出特點(diǎn) ?。其中鋁硅比小于6的鋁土礦占全部?jī)?chǔ)量的56％之多。為了更加有效的利用我國(guó)低品位鋁土礦，選礦拜耳法生產(chǎn)氧化鋁在我國(guó)得到了廣泛使用。選礦拜耳法是指在拜耳法生產(chǎn)流程中增設(shè)–選礦過(guò)程，以處理品位較低的鋁土礦的氧化鋁生產(chǎn)方法。它突破了低品位鋁土礦不宜選用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的傳統(tǒng)觀念，通過(guò)較簡(jiǎn)單的物理選礦，可將我國(guó)鋁土礦資源的平均鋁硅比由4—6提高到8—11，使我國(guó)中、低品位的鋁土礦適應(yīng)于拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。工藝礦物學(xué)研究證明，我國(guó)大多–水硬鋁石型鋁土礦中，–水硬鋁石的晶體結(jié)構(gòu)屬于鏈狀結(jié)構(gòu)基型，氧原子間存在著較弱的氫氧–氫鍵，所以在礦物形態(tài)上常出現(xiàn)隱品質(zhì)或微晶質(zhì)集合體，其自然粒度較小，與共生礦物關(guān)系復(fù)雜。但由于存在漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用，部分–水硬鋁石產(chǎn)生重結(jié)晶和脫硅，–水硬鋁石變成規(guī)則的粒狀、柱狀、板狀、紡錘狀、豆鮞狀等各種形式，使這些重結(jié)晶的–水硬鋁石富集合體鋁硅比提高，與脈石礦物的嵌布關(guān)系變得相對(duì)簡(jiǎn)單。同時(shí)，–水硬鋁石的化學(xué)鍵變得更加緊密，原子結(jié)構(gòu)也變得緊密，使–水硬鋁石的硬度變大。據(jù)分析其莫氏硬度為6～7，在磨礦過(guò)程中不易被磨碎。含硅脈石礦物的晶體結(jié)構(gòu)都屬于層狀結(jié)構(gòu)，這些礦物的結(jié)構(gòu)單位層之間是靠微弱的分子鍵連接，所以這些含硅礦物的硬度較低，其莫氏硬度為1.5～2.5，磨礦時(shí)易泥化。正因?yàn)榈V石中不同礦物之間的力學(xué)性質(zhì)存在明顯的差異，導(dǎo)致礦石在磨碎過(guò)程中含硅礦物將優(yōu)先解離、泥化。研究結(jié)果表明，高嶺石-0.075mm粒級(jí)的生成速度為–水硬鋁石的1.8倍。我國(guó)鋁土礦普遍埋藏較淺，風(fēng)化嚴(yán)重，粘土類礦物較多。對(duì)中國(guó)鋁業(yè)河南分公司鋁土礦進(jìn)行粒度分析發(fā)現(xiàn)，原礦中粒度小于200目含量已達(dá)21.24％。

1鋁土礦主要過(guò)濾設(shè)備

礦石的泥化現(xiàn)象對(duì)鋁土礦選礦礦漿的過(guò)濾設(shè)備提出了更高的要求。長(zhǎng)期以來(lái)，鋁土礦礦漿的主要過(guò)濾設(shè)備包括陶瓷過(guò)濾機(jī)、立盤(pán)過(guò)濾機(jī)等。

1.1陶瓷過(guò)濾機(jī)

陶瓷過(guò)濾機(jī)主要采用陶瓷板作為過(guò)濾介質(zhì)。在壓強(qiáng)差作用下，懸浮液通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，顆粒被截留在陶瓷板表面形成濾餅。而液體則通過(guò)陶瓷板上微細(xì)孔流出，達(dá)到固液分離的目的。當(dāng)?shù)V漿中的微細(xì)顆粒或含泥量較多時(shí)，礦漿中的微細(xì)顆粒會(huì)堵塞陶瓷片上的微細(xì)孔，造成過(guò)濾能力降低，濾餅水分升高。頻繁的酸洗作業(yè)又大幅降低了陶瓷過(guò)濾機(jī)的作業(yè)率。鋁土礦選礦行業(yè)中陶瓷過(guò)濾機(jī)作業(yè)率通常保持在75％左右，濾餅厚度3mm–5mm，小時(shí)產(chǎn)能0.2t／m2，濾餅水分可達(dá)12％左右。陶瓷過(guò)濾機(jī)最大可做到120m2。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工業(yè)生產(chǎn)，陶瓷過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能低的問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)，也制約了陶瓷過(guò)濾機(jī)更廣泛的使用。

1.2立盤(pán)過(guò)濾機(jī)

立盤(pán)過(guò)濾機(jī)也是–種利用壓力差而實(shí)現(xiàn)固液分離的–種過(guò)濾設(shè)備。立盤(pán)過(guò)濾機(jī)的每個(gè)過(guò)濾圓盤(pán)都是由若干個(gè)彼此獨(dú)立、互不相通的扇形濾葉組成，扇形濾葉的兩側(cè)為篩板或槽板，每–扇形濾葉單獨(dú)套上濾布之后，即構(gòu)成了過(guò)濾圓盤(pán)的–個(gè)過(guò)濾室。而中空主軸則由徑向筋板分割成若干個(gè)獨(dú)立的軸向通道，這些通道分別與各個(gè)過(guò)濾室相連，并經(jīng)分配頭周期性地與真空抽吸系統(tǒng)、反吹系統(tǒng)相通，使料漿進(jìn)行固液分離。濾液穿過(guò)濾布，進(jìn)入各通道，然后經(jīng)軸的通道及分配頭自過(guò)濾機(jī)中抽出。濾餅則被截留在過(guò)濾室兩側(cè)的濾布上，旋轉(zhuǎn)到–定位置時(shí)，經(jīng)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)瞬時(shí)反吹卸下。立盤(pán)過(guò)濾機(jī)的產(chǎn)能相對(duì)陶瓷過(guò)濾機(jī)而言，顯著提高。正常情況下濾餅厚度10mm-12mm，其小時(shí)產(chǎn)能0.2t／m2。由于立盤(pán)過(guò)濾機(jī)過(guò)濾面積可以做到很大，最大可到240m2，整機(jī)處理能力相對(duì)陶瓷過(guò)濾機(jī)有很大提高。與此同時(shí)，立盤(pán)過(guò)濾機(jī)也出現(xiàn)了新的問(wèn)題：

(1)作業(yè)過(guò)程采用溢流操作，造成微細(xì)粒物料在流程中的積累.增加濃密機(jī)等脫水的負(fù)擔(dān)。不利于流程的穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)濾餅水份通常在14—17之間，特殊情況下可能超過(guò)20％，造成精礦輸送困難。增加了氧化鋁生產(chǎn)成本。2壓濾機(jī)過(guò)濾鋁土礦礦漿試驗(yàn)壓濾機(jī)是–種間歇性操作、問(wèn)斷排料的–種加壓過(guò)濾設(shè)備。它的過(guò)濾過(guò)程是通過(guò)隔膜板之問(wèn)的相互擠壓。排出濾液的–個(gè)過(guò)程。壓濾機(jī)采用間斷工作，–個(gè)生產(chǎn)周期分為：給料、壓榨、吹干、卸料四個(gè)階段。

2.1濾布試驗(yàn)

濾布對(duì)于壓濾機(jī)產(chǎn)能和濾餅水分有非常大的影響。對(duì)于濾布選型，應(yīng)首先提高其透氣量，放大濾布孔眼，使細(xì)顆粒難以堵塞孔眼；然后再對(duì)濾布原料進(jìn)擇，選用比較光滑的單絲，并減少每股的根數(shù)，使濾布不粘泥或少粘泥；最后確定濾布織法及表面后處理工藝，選用斜紋織法，并嚴(yán)格控制濾布表面后處理的指標(biāo)，使其容易卸料、清洗，可以減少壓濾機(jī)振動(dòng)清洗濾布的時(shí)間，以延長(zhǎng)濾布使用壽命。

2.2給料時(shí)間、壓榨時(shí)間、吹干時(shí)間、吹干壓力和給料濃度試驗(yàn)

濾布作為過(guò)濾介質(zhì)，進(jìn)行了給料時(shí)間、壓榨時(shí)間、壓榨壓力、吹干時(shí)問(wèn)、吹干壓力和給料濃度等–系列參數(shù)的尋優(yōu)試驗(yàn)，結(jié)果表明：在其它條件–定的情況下，給料時(shí)間為9分鐘時(shí)干礦產(chǎn)率達(dá)到最高點(diǎn)，給料時(shí)間為11分鐘時(shí)濾餅水分達(dá)到最低點(diǎn)；除此之外，延長(zhǎng)或縮短給料時(shí)間都會(huì)造成壓濾指標(biāo)的惡化，選定最佳給料時(shí)問(wèn)為9分鐘。壓榨時(shí)間和吹干時(shí)間越長(zhǎng)，濾餅水分越低，但產(chǎn)能也同時(shí)降低；而壓榨時(shí)間超過(guò)5分鐘后，延長(zhǎng)壓榨時(shí)間濾餅水分降低的幅度很小，確定最佳壓榨時(shí)間為5分鐘，吹干時(shí)問(wèn)為4分鐘。壓濾機(jī)對(duì)于鋁土礦選礦精礦礦漿的濃度是比較敏感的，在其它條件–定的情況下，給料濃度越高濾餅水分越低，產(chǎn)率也同時(shí)提高；當(dāng)濃度升高到55％以上時(shí)，產(chǎn)率基本上不再提高，當(dāng)濃度升高到60％以上時(shí)，濾餅水分基本上不再降低；反之，當(dāng)濃度低于55％時(shí)，產(chǎn)率會(huì)大幅下降，濾餅水分的上升幅度也不小。即便延長(zhǎng)給料時(shí)間，也不能使壓濾指標(biāo)有所好轉(zhuǎn)，甚至指標(biāo)反而有惡化的趨勢(shì)。綜合上述情況，確定最佳給料濃度為55％–60％。

2.3最低水分考查延長(zhǎng)壓濾機(jī)的進(jìn)料、壓榨、吹于時(shí)間，在降低產(chǎn)能、增加能耗的情況下考察壓濾機(jī)所能達(dá)到的最低壓濾水分.為后續(xù)工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)估提供依據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由試驗(yàn)結(jié)果可知，壓濾機(jī)所能達(dá)到的最低壓濾水分為8.5％–9.O％，此時(shí)壓濾機(jī)產(chǎn)能為60.5kg／m2·h左右。

3三種過(guò)濾設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)

比較壓濾機(jī)在給料濃度55％–60％，壓濾機(jī)做為鋁土礦礦漿的過(guò)濾設(shè)備，具有投資低、產(chǎn)能高、水分低的特點(diǎn)。以工業(yè)中常用的陶瓷過(guò)濾機(jī)、立盤(pán)過(guò)濾機(jī)、壓濾機(jī)進(jìn)行產(chǎn)能、投資比較見(jiàn)表5。從表5看出，相對(duì)于其他過(guò)濾設(shè)備，壓濾機(jī)單位產(chǎn)能投資最少，水分最低且產(chǎn)能最高。

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