铝土矿是获取铝的主要矿石来源。目前全世界90％以上的氧化铝是用工艺简单、能耗低的拜耳法生产的[1]；而我国铝土矿以一水硬铝石型为主，与国外铝土矿相比，具有高铝、高硅、低铁的特点。据统计，占我国铝土矿储量约96％的255个矿区中，矿石平均铝硅比为5.96[2]，在全国307个矿区中，只有7个矿区的铝硅比大于10，其储量仅占6.97％，有接近50％矿区的铝硅比在4~6之间[3]。
为了提高原矿的铝硅比，使其满足拜耳法生产要求，浮选脱硅已经成为首选的方法。目前正浮选脱硅的技术已经较为成熟，且开始实现产业化，但由于一水
硬铝石含量高，导致精矿上浮量大，药剂消耗多，精矿中残留药剂浓度大，会对后续的拜耳法溶出产生不利影响。我国的反浮选脱硅目前尚处于起步阶段，受矿石性质的影响，反浮选脱硅还有许多问题要解决；但铝土矿中铝矿物含量大于硅矿物含量，反浮选符合“浮少抑多”的原则，是一种具有发展前景的方法。
1 矿石性质
矿样取自贵州省清镇猫场，矿样呈土黄色。该矿属一水硬铝石-高岭石-石英型铝土矿。原矿光谱分析结果如表1所示。
表1 原矿光谱分析结果/％
元素名称 Al Si Mn Mg Pb Fe Cr Ti
概量 ＞10.00 10.00 0.10 0.10 0.01 3.00 0.01 1.00
元素名称 Ca V Cu Zn Na Ni Zr
概量 - 0.003 0.03 0.03 - 0.003 0.003
根据光谱分析结果，矿石中主要元素为Al、Si、Fe和Ti，其它元素含量很低，不具备利用价值。经化学分析，含三氧化二铝62.03％，含二氧化硅10.97％，铝硅比为5.65，不符合拜耳法生产要求，需要进行浮选预脱硅处理。
2 矿石的碎磨特性
一水硬铝石属链状结构基型，硬度较大，莫氏硬度为6.5-7；而以铝硅酸盐为主的脉石矿物如高岭石、叶腊石等属层状结构，硬度较小，在磨矿过程中易泥化[4]。铝土矿的选择性碎解对后续的选别作业和产品质量影响较大。为考察该贵州铝土矿的碎磨性质，首先对原矿进行筛分并对各粒级进行化验，如图1所示（1,2,3,4,5,6,7分别指+5，-5～+3，-3～+1，-1～+0.5，-0.5～+0.15，-0.15～+0.074，-0.074mm）：

图1 原矿筛析结果 图2 磨矿产品粒度分析结果
从筛析结果可以看出，+0.5㎜粒级铝硅比变化不大；在-0.15～+0.074㎜粒级中由于SiO2含量的上升导致铝硅比下降；-0.074㎜粒级中Al2O3含量上升，SiO2含量下降，富集效果最好，铝硅比达到最高。
为了进一步考察验证该矿物的碎磨性质，再对磨矿产品进行筛析、水析，并对各粒级产品进行化验，结果如图2（1,2,3,4,5,6分别表示+0.150，-0.150～+0.074，-0.074～+0.037，-0.037～+0.019，-0.019～+0.010，-0.010mm）。
由图2可知，虽然在-0.037～+0.019㎜粒级Al2O3品位下降，SiO2品位升高，导致铝硅比较低，但从整体上看，随着粒级变小，Al2O3富集程度增加，铝硅比升高，在-0.019㎜粒级铝硅比达到6以上，铝矿物进一步向细粒级富集。
由上述试验可知，该贵州铝土矿在破碎、磨矿过程中铝矿物在细粒中富集，硅矿物在粗粒中富集。由于一水硬铝石嵌布粒度细，如果将其磨至单体解离，很容易造成部分脉石矿物的泥化，从而对浮选造成不利影响。
3 试验结果与讨论
我国一水硬铝石型铝土矿硅矿物种类繁多，矿物间存在一定可浮性差异；含硅矿物嵌布粒度微细；含硅矿物多为层面结构，层面与端面间的电性差异影响可浮性，因此反浮选脱硅工艺尚待进一步研究[5]。但是根据该矿物的碎磨特性，脉石矿物在破碎、磨矿过程中优先解离，所以考虑采用反浮选脱硅的方法，即用捕收剂捕收脉石矿物，脉石随泡沫被刮出成为尾矿，目的矿物留在浮选槽作为精矿。
3.1 一段磨矿浮选试验
目前对反浮选捕收剂的研究较少，以胺类阳离子捕收剂为主[6]；反浮选过程要使用抑制剂加强对一水硬铝石的抑制。经过前期试验探索，系统考察了各种捕收剂和抑制剂对浮选的影响，确定以新型胺类药剂BS-3为脉石捕收剂，以改性药剂TZ-1为一水硬铝石抑制剂，浮选最佳pH值为5.5；并确定各种药剂的最佳用量。在最佳药剂条件下进行初步探索试验，试验流程如图3，实验结果见表2：

图3 一段磨矿浮选试验流程
表2 一段磨矿浮选试验结果
产品 产率 品位/％ 回收率/％ 铝硅比
名称 ％ Al2O3 SiO2 Al2O3 SiO2
精矿 52.06 71.54 7.53 56.66 29.38 9.50
中矿 33.48 63.33 14.90 32.25 37.55 4.25
尾矿 14.46 50.38 30.53 11.09 33.07 1.65
给矿 100.00 65.74 13.36 100.00 100.00 4.92
由试验结果可知，精矿的铝硅比达到了8以上，满足拜耳法生产的要求，但富集效果并不理想，精矿中Al2O3回收率过低。为进一步了解浮选产品的粒度分布情况，用37μm筛孔的筛子对浮选产品进行筛分并分别化验。由筛分结果可知，浮选各产品+37μm粒级都比-37μm粒级的铝硅比低，精矿+37μm粒级铝硅比为5.69，-37μm粒级铝硅比却达到10以上，说明即使磨矿至37μm，仍有大量的一水硬铝石未单体解离，为保证精矿的回收率和铝硅比，还要进一步细磨。
3.2 一段细磨浮选试验
将矿物磨至-74μm占95％磨矿细度，按最佳药剂制度进行浮选。结果如下：
表3 一段细磨浮选试验结果
产品 产率 品位/％ 回收率/％ 铝硅比
名称 ％ Al2O3 SiO2 Al2O3 SiO2
精矿 66.25 63.75 7.34 68.60 45.99 8.68
尾矿 33.75 57.29 16.93 31.40 54.01 3.38
给矿 100.00 61.57 10.58 100.00 100.00 5.82
从表中数据可以看出，细磨后试验结果仍不理想，精矿的A/S和Al2O3回收率都较低，结合矿石的碎磨特性分析，其原因可能是在细磨过程中部分脉石矿物被过磨产生大量矿泥，导致矿物表面被矿泥覆盖，捕收剂难以吸附在其表面。
3.3 矿泥对浮选过程影响的机理探讨
研究矿泥在浮选过程中的影响机理，可以为实际矿物的分选提供理论依据。
3.3.1 试样性质
经化学分析，一水硬铝石单矿物中Al2O3占77.82％，SiO2占2.76％，A/S为28.2，化学纯度较高；脉石矿物并非由一种矿物组成，但与实际矿物的脉石矿物一致，因此可以作为脉石矿物的研究对象；其中Al2O3占57.92％，SiO2占24.64％，A/S为2.35。
3.3.2 矿泥对纯矿物各粒级浮选的影响机理
试验过程中所用矿泥来自实际矿物的水析（-10μm），脉石（或一水硬铝石）与矿泥的配比为4:1。试验均在100ml挂槽式浮选机中进行，结果见图4.
从图4可以看出，脉石矿物与一水硬铝石矿物的回收率都随着粒级的变粗而下降，原因在于铝土矿粗粒级表面铝活性点少，且现有药剂和技术条件对粗粒级的回收效果很差；加入矿泥后，由于浮选环境的恶化，导致脉石矿物和一水硬铝石矿物的回收率都下降，小于37μm的脉石矿物回收率下降了22.4％，一水硬铝石矿物的回收率下降了10％。加入矿泥后回收率下降的原因可能是矿泥覆盖在脉石矿物和一水硬铝石表面，形成了“矿泥罩盖”现象，大大减少了捕收剂作用于矿物表面的几率，从而降低了矿物的可浮性。
3.3.3 分散剂对矿泥罩盖现象的影响
使用分散剂可以将矿物表面罩盖的矿泥清洗，减小矿泥对浮选指标的影响，本文采用的分散剂为SHMP，试验结果如图5。

图4 矿泥对纯矿物各粒级浮选影响试验结果 图5 分散剂对矿泥的影响
由图5可知，加入SHMP后，脉石矿物和一水硬铝石的回收率都有了较大提高，脉石矿物的回收率提高至89％。原因是由于加入SHMP后矿物罩盖的矿泥被分散，捕收剂与矿物表面作用的几率增大，从而提高了回收率。