硬水铝石是铝的氧化物矿物,一般为白色、灰色、无色,含杂质时可呈红、褐等颜色。具有玻璃光泽,坚硬。硬水铝石矿石反浮选的新进展铝是地壳中丰富程度为第三的元素,是文明社会中常使用的金属元素之一。由于铝合金具有高度的耐腐蚀性和良好的机械强度/ 质量比,因此被广泛用作飞机、建筑物、机器部件、饮料罐和食品包装的主要结构材料。
众所周知,Al₂O₃与SiO₂质量比大于10 的高品级铝土矿能直接用拜耳法处理,而对于Al₂O₃与SiO₂质量比低于8 的低品级硬水铝石铝土矿,可使用烧结法或烧结与拜耳法联合的方法。烧结法能耗很大,环境不友好,氧化铝生产成本高。因此,迫切需要采用低费用的物理分选工艺以提高中国硬水铝石矿石的Al₂O₃与SiO₂的质量比,以便能直接使用拜耳法工艺处理。
由于硬水铝石与铝硅酸盐黏土矿物在表面破裂键方面存在明显差别,因此,细磨的矿物粒子呈现明显不同的表面电荷特性,它可以相应的等电点(iep)加以表征。对硬水铝石而言,得到的典型iep为pH6.4 ,此数值大大高岭石、伊利石和叶蜡石各自的3.6 、2.8 和2.4 的iep 值。这三种铝硅酸盐黏土矿物的Zeta电位随pH的变化呈现类似规律。
从理论上说,不同的iep 值表明,从硬水铝石中反浮选铝硅酸盐黏土矿物可以在pH 4~6用阳离子捕收剂进行,此时硬水铝石荷正电,而黏土矿物荷负电。使用一种典型的阳离子捕收剂十二烷基胺(DDA) 进行了三种铝硅酸盐黏土单矿物的浮选试验。
虽然在硬水铝石矿石的反浮选中无机磷酸盐对抑制硬水铝石表现出某种程度的选择性,但高岭石的可浮性相则对较低,因此下一步的努力集中于聚合的有机抑制剂上。天然谷物淀粉作为硫化物和氧化物的抑制剂,尤其是在铁矿石和磷酸盐矿石的反浮选中,已进行了深入研究,因此可以预计,在其基本的D-葡萄糖结构单元中具有大量亲水的-OH基团的多糖大分子,可能是含有相当数量活性铝位置的硬水铝石良好的抑制剂,遗憾的是,未改性的淀粉仅对硬水铝石和高岭石浮选产生不大的抑制。通过考察羟肟酸盐与过渡金属的螯合性质认为,经改性的具有羟肟酸的淀粉可能为硬水铝石矿石反浮选时从黏土矿物中选择性抑制硬水铝石提供了机会
一般而言,硬水铝石比铝硅酸盐黏土矿物硬度大得多。在同时碎磨时,黏土矿物先于硬水铝石破裂,因此,黏土矿物在相对短的磨矿期后就已解离,有利于从硬水铝石中反浮选这些黏土矿物。未浮出的矿浆流中粗粒级的硬水铝石有利于过滤和降低滤饼的水分含量,此外,粗磨还使细磨中常有的机械夹带和矿泥覆盖减到小。在反浮选中,只有不到总给矿量20%的次要黏土矿物被浮出,因此所需的捕收剂用量比正浮选工艺低,此外,在反浮选中不需要起泡剂,因为阳离子捕收剂具有起泡能力,这样就简化了工艺控制。更重要的是,从反浮选中获得的硬水铝石精矿不含有机捕收剂和起泡剂,因此消除了在随后的拜耳法工艺中除去有机物这种不希望的措施