活性氧化鋁(分子式Al2O3-x(OH)2x,0
中國已知的鋁土礦儲(chǔ)量約為23億t ,居世界第五位。與其他加工鋁土礦的國家不同,中國鋁土礦礦石98 %以上有硬水鋁石存在的特點(diǎn),含有約80 %的硬水鋁石。中國鋁土礦中的脈石礦物主要是高嶺石、葉蠟石和伊利石,其余是少量的鈦和鐵雜質(zhì)。這些脈石礦物經(jīng)常以細(xì)粒浸染的包體形式存在。中國硬水鋁石礦石一個(gè)不理想的特點(diǎn)是低鋁硅比,典型的范圍為4~6 。
眾所周知,Al?O?與SiO?質(zhì)量比大于10 的高品級(jí)鋁土礦能直接用拜耳法處理,而對(duì)于Al?O?與SiO?質(zhì)量比低于8 的低品級(jí)硬水鋁石鋁土礦,可使用燒結(jié)法或燒結(jié)與拜耳法聯(lián)合的方法。燒結(jié)法能耗很大,環(huán)境不友好,氧化鋁生產(chǎn)成本高。因此,迫切需要采用低費(fèi)用的物理分選工藝以提高中國硬水鋁石礦石的Al?O?與SiO?的質(zhì)量比,以便能直接使用拜耳法工藝處理。
由于硬水鋁石與鋁硅酸鹽黏土礦物在表面破裂鍵方面存在明顯差別,因此,細(xì)磨的礦物粒子呈現(xiàn)明顯不同的表面電荷特性,它可以相應(yīng)的等電點(diǎn)(iep)加以表征。對(duì)硬水鋁石而言,得到的典型iep為pH6.4 ,此數(shù)值大大高嶺石、伊利石和葉蠟石各自的3.6 、2.8 和2.4 的iep 值。這三種鋁硅酸鹽黏土礦物的Zeta電位隨pH的變化呈現(xiàn)類似規(guī)律。
雖然在硬水鋁石礦石的反浮選中無機(jī)磷酸鹽對(duì)抑制硬水鋁石表現(xiàn)出某種程度的選擇性,但高嶺石的可浮性相則對(duì)較低,因此下一步的努力集中于聚合的有機(jī)抑制劑上。天然谷物淀粉作為硫化物和氧化物的抑制劑,尤其是在鐵礦石和磷酸鹽礦石的反浮選中,已進(jìn)行了深入研究,因此可以預(yù)計(jì),在其基本的D-葡萄糖結(jié)構(gòu)單元中具有大量親水的-OH基團(tuán)的多糖大分子,可能是含有相當(dāng)數(shù)量活性鋁位置的硬水鋁石良好的抑制劑,遺憾的是,未改性的淀粉僅對(duì)硬水鋁石和高嶺石浮選產(chǎn)生不大的抑制。通過考察羥肟酸鹽與過渡金屬的螯合性質(zhì)認(rèn)為,經(jīng)改性的具有羥肟酸的淀粉可能為硬水鋁石礦石反浮選時(shí)從黏土礦物中選擇性抑制硬水鋁石提供了機(jī)會(huì)
應(yīng)用上述研究所得到的基礎(chǔ)知識(shí),使用中國河南省的硬水鋁石試樣進(jìn)行了反浮選分離試驗(yàn)。給礦試樣進(jìn)行了分析,從一個(gè)鋁硅比5.7 的給礦,反浮選產(chǎn)出精礦, 氧化鋁回收率為86 % ,鋁硅比為10.6 ,這種精礦適于作為拜耳法的原料。
在中國全國基礎(chǔ)研究和開發(fā)計(jì)劃的資金支持下,中國中南大學(xué)胡教授領(lǐng)導(dǎo)下的研究組成功地研究了硬水鋁石礦石的反浮選工藝,分選指標(biāo)達(dá)到了用陰離子捕收劑直接浮選硬水鋁石的同等水平。