铝是地壳中分布最广的元素之一，铝及其合金具有相对密度小、导电导热性好、易于机械加工及其他许多优良的性能，因此被广泛应用于国民经济各行业。铝土矿是生产氧化铝的原料，铝土矿中铝矿物的类型、硅及其他杂质含量对铝土矿资源开发利用及后续产业的生产加工影响较大。高硫铝土矿是指含硫量大于0.7%、不能直接利用的铝矿石资源，我国高硫铝土矿资源储量丰富，储量超过2亿t，广泛分布于贵州、山东、广西、云南、重庆、四川和湖北等地^[1]。高硫铝土矿一般铝硅比较高，从铝硅比角度来看，可以直接作为拜耳法生产氧化铝的原料，但矿石中硫含量高，难以直接利用。高硫铝土矿中硫的主要形态是硫化物，包括黄铁矿、白铁矿、胶黄铁矿，其次是石膏、重晶石等^[2]。硫在拜耳法生产氧化铝过程中主要危害包括设备腐蚀结巴、碱耗增加、晶种分解速度降低、氧化铝品质下降及赤泥沉降性能变差等^[3-4]。因此，高硫铝土矿需脱硫后才能资源化利用。

目前，高硫铝土矿的脱硫方法主要包括浮选法、氧化铝生产过程脱硫、预焙烧脱硫及生物浸出等^[5-9]，其中浮选法及氧化铝生产过程中脱硫得到了实际应用。氧化铝生产过程脱硫效果好，经济成本高，同时对进入氧化铝体系的铝精矿含硫量要求高，针对高硫铝土矿原矿，脱硫的经济技术性明显较差；浮选法脱硫，能适应含硫量较高的铝土矿原矿，脱硫技术指标良好，经济性佳，但也存在次生矿泥、水分及浮选残留药剂带入氧化铝生产流程，增加生产能耗等不利影响。从浮选工艺角度，传统浮选法一般都是用硫酸+硫酸铜活化，酸在运输、储存、生产管理及管道腐蚀等方面都不利于工业应用。

云南文山保有丰富的高硫铝土矿资源，主要为沉积型铝土矿，矿石铝硅比较高，达5以上，硫含量为1%~18%，硫主要以黄铁矿等形态存在，如何经济有效地脱除矿石中的硫，资源化利用该部分资源，对氧化铝企业的生存发展具有重要意义。

1 矿石性质

矿石化学多元素分析结果见表 1，由表 1可知，矿石中硫含量高达6.80%，SiO₂含量较低，矿石铝硅比较高，达到6.27。

矿石的XRD研究结果见图 1。图 1表明，矿石中的主要矿物为一水硬铝石、赤铁矿、针铁矿、黄铁矿、锐钛矿、高岭石及石英。

硫的物相分析结果见表 2。结果表明，硫主要以黄铁矿形式存在，脱硫关键在于黄铁矿与一水硬铝石的高效浮选分离。另外，矿石的铝硅比较高，无需脱硅。

2 试验设备及方案

试验设备：实验室型棒磨机：XMB-Φ200×240，浮选机：XFD1.5L-1.0L单槽浮选机，实验室单因素试验矿量为500 g，单因素浮选原则流程见图 2。单因素试验重点研究磨矿细度、黄铁矿活化剂种类用量、捕收剂种类用量及流程结构等对浮选脱硫技术指标的影响。

3 结果与讨论 3.1 磨矿细度的影响

磨矿细度是影响脱硫指标的关键因素，研究确定合适的磨矿细度，使黄铁矿与一水硬铝石充分单体解离，同时避免泥化，是保证良好脱硫效果及Al₂O₃回收率的关键。固定粗扫选硫酸用量为1 000+200 g/t(pH值5.5左右)，丁黄药用量为400+200 g/t，2号油用量为40+20 g/t，改变磨矿细度，磨矿细度对脱硫效果及铝精矿中Al₂O₃回收率的影响结果见图 3。

图 3表明，磨矿细度提高，铝精矿中硫含量呈降低趋势，Al₂O₃回收率有所降低, 表明磨矿细度提高，黄铁矿与一水硬铝石的解离度提高，在磨矿细度-0.074 mm含量占90%时，铝精矿中硫含量能降低到0.31%，脱硫效果明显。

3.2 丁黄药用量的影响

矿石中黄铁矿含量较高，捕收剂用量大小对脱硫指标影响较大，固定磨矿细度为-0.074 mm含量90%，粗扫选硫酸用量分别为1 000、200 g/t，2号油用量分别为40、20 g/t，改变丁黄药用量，丁黄药用量对脱硫效果及Al₂O₃回收率的影响结果见图 4。

图 4表明，增大丁黄药用量，能降低铝精矿中硫含量，当增大到400 g/t后，铝精矿中硫含量变化较小，在0.3%左右，而Al₂O₃损失明显增大。

3.3 硫酸铜用量的影响

黄铁矿浮选矿浆pH一般偏弱酸性，本节主要考查在弱酸性矿浆下，铜离子对黄铁矿浮选活化效果的影响，固定磨矿细度为-0.074 mm含量占90%，粗扫选硫酸用量为1 000+200 g/t，丁黄药用量为400+200 g/t，2号油用量为40+20 g/t，改变硫酸铜用量，硫酸铜用量对脱硫效果及A₂O₃回收率的影响结果见图 5。

图 5表明，增加硫酸铜用量对铝精矿中硫含量影响不大，Al₂O₃回收率呈降低趋势，添加硫酸铜没有明显效果。

3.4 活化剂K3用量的影响

前面研究结果表明，采用常规硫酸+黄药的组合药剂能取得明显的脱硫效果，但酸的存在对浮选管道设备存在较强的腐蚀作用，同时硫酸在运输、储存及配置过程中安全环保要求高，存在一定风险。本节主要研究无酸环境下，用新型活化剂K3代替硫酸对浮选脱硫效果的影响，该活化剂为一种小分子有机物及盐类的复合物。固定磨矿细度为-0.074 mm含量占90%，粗扫选丁黄药用量为400+200 g/t，2号油用量为40+20 g/t，进行了不加酸及添加不同新型活化剂用量的试验研究，新型活化剂用量对脱硫效果及A₂O₃回收率的影响结果见图 6。

图 6表明，不添加酸及活化剂环境下，铝精矿中硫含量较高，达0.75%，浮选脱硫效果差。添加新型活化剂K3后，铝精矿硫含量量明显降低，随着活化剂用量的增加，硫含量呈降低趋势，但整体幅度不大，在活化剂用量达100 g/t时，铝精矿中硫含量已降低到0.35%，脱硫效果明显。

3.5 组合捕收剂的影响

前面研究结果表明，采用新型活化剂K3能替代硫酸作为黄铁矿浮选的活化剂，浮选效果明显，但黄药用量高达400 g/t，本节重点研究在K3活化体系下新型黄铁矿捕收剂及组合捕收剂对脱硫效果的影响，固定磨矿细度为-0.074 mm含量占90%，粗扫选K3用量为100+50 g/t，捕收剂用量为300+100 g/t，2号油用量为40+20 g/t(组合捕收剂不添加2号油)，捕收剂种类对脱硫效果及Al₂O₃回收率的影响结果见图 7。

图 7表明，采用单一捕收剂浮选脱硫，铝精矿中硫含量都偏高，采用K401+丁胺黑药的组合捕收剂浮选脱硫，铝精矿中硫含量能明显降低，说明新型活化剂K3与组合捕收剂的浮选体系，能替代传统的硫酸+黄药体系，药剂用量降低，技术指标良好，安全环保。

3.6 闭路试验结果

根据前面单因素试验研究结果，采用新型活化剂及组合捕收剂对云南文山高硫铝土矿进行浮选脱硫闭路试验研究，流程见图 8，结果见表 3。

表 3结果表明，新活化剂+组合捕收剂体系下，浮选脱硫效果明显，铝精矿硫含量能降低到0.43%，Al₂O₃回收率高达92.71%，在Al₂O₃损失较小的情况下，达到了脱硫的目的，脱硫后的铝精矿能作为拜耳法生产氧化铝的原料，同时，能得到一个硫精矿副产品。

4 结论

(1) 文山高硫铝土矿含硫较高，为6.80%，A/S为6.27，从铝硅比角度来说，该矿石可以满足拜耳法生产氧化铝需求，但硫含量高对拜耳法溶出影响大，需脱硫后才能资源化利用。

(2) 通过详细的单因素试验研究，对比了传统硫酸活化+黄药浮选体系下的脱硫效果及采用新型活化剂+组合捕收剂体系下的脱硫效果，结果表明，采用新型活化剂+组合捕收剂能替代传统酸活化体系，脱硫技术指标良好，闭路试验能得到铝精矿硫含量为0.43%，Al₂O₃回收率为92.71%；硫精矿含量硫34.06%。

(3) 新浮选体系不采用酸活化，避免了酸在运输、储存及生产过程中的一系列问题，安全环保，同时药剂用量低，经济性佳。