摘要：平果铝土矿是广西境内的一处优质铝土矿床，矿床类型主要有堆积型和沉积型两种，其中，堆积型铝土矿由二叠纪原生高硫沉积型铝土矿在表生条件下经过漫长的风化、淋滤、崩解、迁移等过程堆积于地表岩溶坡地、谷地、洼地中而形成的次生改造矿床。矿田位于平果县城西和西北部的新安、果化、马头、太平、旧城等乡镇范围内，由那豆、太平、教美、大隆、龙律等五个矿区组成，分布面积1750Km2。本文首先介绍了含泥铝土矿特性，详细阐述了选矿工艺的流程，希望给同行人士提供参考与借鉴的作用。
关键词：平果铝土矿；选矿工艺；流程
一、含泥铝土矿（原矿）
1.含泥铝土矿特性
1.1矿石类型与特征
含泥铝土矿中的铝矿石类型大体可分为一水硬铝石矿石，含褐铁矿一水硬铝石矿石，含一水硬铝石褐铁矿石三种。前者含一水硬铝石75～90%，中者含一水硬铝石60～75%，后者含一水硬铝石50～70%。其特征如下：
（1）矿石粒度大小悬殊，很不均匀，具体可参见121号矿体含泥铝土矿的粒级组成表7。
（2）矿石滚圆度差，多呈棱角状，表面粗糙，凹凸不平，嵌附有泥土，须通过强力冲、擦洗才能去泥。
（3）矿石硬度较大，抗压强度52～110Mpa。
1.2粘土类型与特征
含泥铝土矿中的泥为粘土和亚粘土类，呈土红色，少量为含小于1mmAl2O3较低的矿石，其特征如下：
（1）粒级组成较细，据洗矿试验报告提供的筛析资料，121号矿体含泥铝土矿的粒级组成见表7，洗矿矿泥粒级筛析见表8。
（2）粘土的物理力学性质特殊，具有广西地区红粘土的特点，含泥铝土矿中泥的物理力学参数为：
湿度 W=26%
塑性指数 Ip=11.9～29.1
液限 Wl=49.5～68.7
塑限 Wp=32.9～39.6
空隙比 e=1.0～1.5
压缩系统 a1-2=0.01～0.05
压缩模量 Es=55～150
由于堆积型铝土矿的含泥铝土矿是上述特性粘土为骨架，夹混铝矿石组成，而铝矿石的抗压强度为80～110Mpa，使其物理力学性质发生变化，坚固性增强，压缩性减少，稳定性加大，它不但有别于一般土岩性质，亦与我国已开采的沉积型铝土矿根本不同。所以，要在上述原矿中通过洗矿手段，一方面要脱除原矿中约60～70%的泥，同时要将铝矿石表面嵌附的泥脱去，获得净铝矿石，是我国开发利用堆积型铝土矿遇到的主要难题。
2.矿石化学成份
2.1太平矿区全区矿石化学成份
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0.41
镓呈类质同像存在于一水硬铝石和铁矿物中，含量平均达0.0097%，可以综合回收利用。铌、钽、稀土和锆都有单矿物存在，但含量低，粒度很细，铌钽和稀土还可能呈胶体氧化物存在，关于综合利用价值，尚待试验研究，采用机械选矿回收有困难。
2.3太平矿区八个代表性矿体主要化学成份
表3 八个代表性矿体样品主要化学成份表
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此外，对矿石储量1400×104t，试样代表性较好的121#矿体综合样进行了化学分析和光谱分析，见表4和表5。
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3.矿石矿物成份及含量
本矿区经查明和鉴定的矿物共有九种，其中铝矿物二种：一水硬铝石、三水硬铝石；硅矿物八种：高岭石、含水绿泥石、水云母、石英、叶腊石、多水高岭石、变叙永石、蒙脱石；铁矿物有五种：针铁矿、赤铁矿、水针铁矿、纤铁矿、黄铁矿；此外，尚有总含量不到1%的四种其它矿物：方解石、白云石、锐铁矿、锆英石。
八个代表性矿体主要矿物成分定量分析结果见表6。
表6 八个代表性矿体主要矿物成分定量分析结果
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注：*包括少量水云母。
*锐太矿及类质同象钛未分别测定，暂以化学分析之TiO2量表示。
4.矿石结构、构造
4.1铝土矿矿石
主要有晶粒结构、粒屑结构、微量为泥状结构、交代结构。
构造主要有鲕状构造，致密块状构造及少见的其它构造，土多孔状构造、粉末状构造、显微细脉构造等。
4.2褐铁矿
结构：主要为自形针柱状、粒状、隐晶质—胶体状以及交代结构等。
构造；主要为块状、肾状、皮壳状、多孔状、蜂窝状、粉末状、浸染状等。
4.3 粘土岩
结构：微晶（0.001～0.01mm），隐晶质胶体（<0.01mm），班晶（0.01～0.1mm）以及凝聚等结构。
构造：块状、微层状以及浸染状或斑点状构造等。
5含泥铝土矿粒度组成
对121#矿体试样进行了含泥铝土矿化验分析筛析及化验分析，见表7，洗矿矿泥筛析结果见表8。
表7 121#矿体含泥铝土矿筛析结果
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由含泥铝土矿筛析结果明显可见洗后矿石低硅高铁的特点，且矿石中0.3～1mm粒级（占总量的4.47%）铝硅比较高，达11.83以上，因此+0.3mm矿石均可作为回收对象。
矿泥筛析结果表明，矿泥微细，-40m粒级占90.82%。采用压滤工艺处理矿泥时，其过滤性能可能对压滤生产能力产生不利影响。
6 含泥铝土矿矿物理性质及铝矿石品位
6.1 含泥铝土矿湿体重： 2.17t/m3
6.2 松散系数： 1.47
6.3 含泥铝土矿安息角： 34°～37°
6.4 铝土矿石抗压强度： 23Mpa~133Mpa。
6.5 铝矿石品位（干矿）：Al2O3 56.06%
Fe2O3 22.42%
SiO2 3.34%
A/S 16.76
6.6铝矿石体重 3.2
铝矿石松散系数： 1.89
二、生产工艺流程
1.工艺流程图
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2.主要设备（见附件）
3、产品质量标准
（1）洗后矿含泥率≤3.0％；
（2）铝土矿含水率≤9％；
（3）铝土矿粒度≤13mm。
4、生产过程的工艺参数、技术指标及条件
4.1 生产过程的参数控制
（1）入洗含泥铝土矿粒度≤300mm；
（2） 圆筒洗矿机冲洗水压≥0.45MPa；
（3）槽式洗矿机冲洗水压≥0.20 MPa；
（4）絮凝剂溶液配制浓度0.05％；
（5）圆筒洗矿机筛分段筛条间距为≤50 mm；
（6）粗碎排矿粒度：一期≤100mm，一期≤70mm，一期≤90mm；
（7）细碎给料粒度：一期≤100mm，一期≤70mm，一期≤90mm；
（8）圆振筛筛网孔径13×36 mm；
（9）直线筛筛网孔径1.5×20 mm；
（10）选矿生产过程中定期对圆筒洗矿机、槽式洗矿机或汇合产品进行取样，检测洗后矿含泥率；每班对破碎最终产品铝土矿取样，进行铝土矿组份分析。
（11）定期对粗碎排矿粒度、铝土矿粒度、铝土矿含水率、供矿含水率进行检测。
（12）月末检修时检测原矿仓格筛的孔径及圆筒筛条间距，遇破碎停机时不定期检查圆振筛筛网磨损状况，破碎机的排矿口则在检修或排矿粒度偏大时进行检测或调整。
（13）生产过程的洗后矿量、铝土矿量采用电子皮带秤自动计量。
4.2 生产过程的技术指标
（1） 洗后矿含泥率≤3.0％；
（2）浓密机底流浓度：一期≥18％，二期≥30％，三期≥30％；
（3）铝土矿粒度≤13 mm；
（4） 铝土矿含水率≤9％。
三、生产用水
1．水源
平果铝土矿矿山附近可作为水源的有右江和布见水库。
1) 右江：最大流量7140m3/s，平均流量442m3/s，水量充沛，枯水期最低水位75m。右江距厂址约20.5Km。
2) 布见水库：水库总库容4935×104m3，有效库容2824×104m3，坝顶标高236.19m，最高水位234.78m，最低水位219.93m，最枯季节补给水量0.7m3/s，水库距厂址约14.0Km。
根据所建洗矿厂房距离水源的远近程度，平果铝土矿一期和三期由布见水库取水，二期由右江取水。
按设计规模，设计每天取水量为：一期19860m3，二期10289m3，三期18000m3。
经过改造、优化后，随着生产量远超设计能力，生产过程中每天的取水量为（按2013年规模）：一期16000m3，二期13500m3，三期21000m3。
2．洗矿用水
铝土矿洗矿用水主要来自浓密机回水和补充新水，每处理1吨原矿要消耗约3.5吨水，其中新水约1.3吨；每生产1吨铝土矿消耗约7吨水，其中新水约3吨。
洗矿生产产生的泥浆水则汇入浓密池，经沉降、浓缩后，浓密池上清液，溢流至回水池，返回洗矿流程循环使用；洗矿水量不足部分由沉淀池溢流水或生产新水补充。
四、生产指标
表9 近三年矿山“三率指标”统计表
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五、尾矿处理
1.洗矿尾矿
洗矿过程产生的废渣主要为原矿筛洗下来的固态物质，包括手选泥团和洗矿矿泥，其主要成分是泥质土壤和一些颗粒细小的铝矿石，属一般固体废物。手选泥团用汽车集中运输至采空区回填，用作复垦土源，手选泥团年排放量约为8万吨（干量，2013年）。
洗矿矿泥年产生量约为586万吨（干量，2013年），经浓密池浓缩后，全部送排泥库（即尾矿库）堆存。
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废水主要产生于洗矿过程，因洗矿过程中不添加任何药剂，矿物本身亦无可溶性的有害物质产生，故洗矿废水中主要污染物是悬浮物。洗矿后的含泥废水经浓密机浓缩后，上清液返回洗矿车间利用。浓密机底流送排泥库堆存。
废油则主要是设备使用的润滑油，达到更换周期后集中存放、回收。
2．尾矿性质
表13 平果内银矿段53—2号矿体矿泥粒度组成表
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加权平均粒径0.0348mm，-200目约占95%，-0.005mm约占20%。
另外，从98年对一期10区5#、12#、14#三个采场土样的颗分平均来看：-200目占82.08%、虽不算太高，但-0.005mm占31.85%，-0.002mm占24%，含粘粒、胶粒比例很高。综合来看，矿泥很细，尤以粘、胶粒含量高，不能用矿泥浆自身沉积堆坝，而必须以当地材料筑坝建库储存，且极难排水固结。但矿泥中+0.074mm尚占4.44%~17.92%，宜在工程实施过程中探讨后期堆坝可能性，即使堆高5~10m，也将大大降低筑坝投资。若采用干法压滤处理，也属极难脱水，能耗很高。
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六、稀有金属金属情况
稀有分散元素在主要单矿物中的含量见表17。
表17 稀有分散元素在主要单矿物中的含量表
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镓呈类质同像存在于一水硬铝石和铁矿物中，含量平均达0.0097%，可以综合回收利用。铌、钽、稀土和锆都有单矿物存在，但含量低，粒度很细，铌钽和稀土还可能呈胶体氧化物存在，关于综合利用价值，尚待试验研究，采用机械选矿回收有困难。
目前，镓回收项目已经在公司实施，即在氧化铝生产流程中增设回收装置，采用电解－置换法直接从蒸发排盐后的铝酸钠溶液中回收镓，提取镓后的溶液返回氧化铝主流程。该项目设计回收能力为6500～7000 kg镓/年。
其它稀有金属的回收尚未实施。2010年公司的赤泥选铁项目也投入了运行，并将在2011年进一步完善，提高回收能力。
七、选矿流程改造亮点
1.1998年完成的矿泥压滤工业试验研究，使滤饼含水率达到38%左右，为提高工艺回水利用率和采空区复垦创造了可能，也为尾矿干法处理提出了发展方向。
2.二期、三期每个洗矿系列采用一台圆筒洗矿机与二台槽式洗矿机组合的洗矿设备方案，既加强了第二段槽洗机的处理能力，又可充分发挥圆筒洗矿机的设备处理能力，使得槽洗机的返砂产品洗得更加干净，降低了产品的含泥率。
3.采用国外先进的高性能破碎机，成功实现了二段一闭路的破碎筛分流程，产品粒度≤13mm，设备运行平稳可靠，噪音小。
4.二期、三期采用高效浓密机，浓密机的底流浓度可达到30%以上，浓缩回水利用率明显比一期高，从而有效降低了洗矿新水消耗。
5.二期、三期增设精洗工艺，采用直线振动筛进行脱水、脱泥，降低洗矿含泥率的效果较好，尤其是对降低产品有利物的含量有明显的优势，以上两点对后阶段氧化铝的浸出工艺有利。
6.二期、三期设立螺旋分级机收集直线筛筛下泥浆水中的细矿砂，每年可增收近7吨细砂（铝硅比6以上），从而进一步提高选矿回收率（地质定义-1mm为尾矿，设计选矿回收率96%）。
表18 槽式洗矿机溢流粒度分析结果
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7.细矿砂的回收
针对细粒矿砂随水流动、易沉积的特点，在洗矿、破碎生产场地低洼处设置沉砂池，用于汇集生产场地清洁冲洗水，从而收集细颗粒矿砂。此举每年可回收矿砂17万吨，从而进一步提高矿产资源的利用率。
表20 沉砂池矿砂取样检测结果
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8.通过技术手段提高浓缩底流浓度，提高回水利用率。
如2009年年底完成的三期60米浓密机攻关、改造，与攻关前相比，洗矿系统处理能力增长了20.25%，浓密机处理能力增长了23.83%，回水利用率提高了46.25%，洗矿新水单耗下降了0.23吨/米3，絮凝剂单耗下降了6.31克/吨。
表21 技改前后相关指标的对比
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9.针对洗矿尾矿的应用试验、研究，已开展的有
（1）洗矿浓缩泥浆真空吸滤工业试验：利用无滤布真空吸滤机对浓缩底流进一步脱水，滤饼含水率低于38%，不足是处理能力较低。
（2）洗矿尾矿固液分离工业试验：利用MULTOTEO水力旋流器处理浓缩底流，实现尾矿中粗砂与细泥的初步固液分离，在23至35％的给料范围内，可达到50％的粗砂浓度，粗砂产率在20％至35％之间；不足是处理能力较低。
（3）洗矿泥浆深锥浓缩试验研究、工业试验：采用12米深锥浓缩机进行试验、研究，能达到≥33%的底流浓度，但处理能力偏小。
（4）平果铝土矿尾矿泥用于制造建筑用砖的可行性研究：采用矿山尾矿泥制作烧结多孔砖可行。烧结多孔砖砖样的部分性能达到了《烧结多孔砖国家标准》（GB13544-2000）优等品或一等品的要求，可作为建筑承重用砖，其销售和使用将不受限制；主要不足是尾矿泥烧结多孔砖颜色存在暗斑，砖易裂，技术工艺还有待提高。
八、结束语
综上所述，经过上述选矿流程改造步骤后效果显著，提高工艺回水利用率和采空区复垦创造了可能，同时也使得槽洗机的返砂产品洗得更加干净，降低了产品的含泥率。采用的设备运行平稳可靠，噪音小，有效降低洗矿新水消耗，从而进一步提高选矿回收率具有较大的帮助，促进了企业的经济效益，推动企业走可持续发展道路。
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作者简介：王康，男，1975年10月出生，本科学历，选矿工程师，主要从事铝土矿选矿技术和生产管理。