含鉀、銣、鋰云母礦綜合回收試驗(yàn)研究

牛 磊

（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

鋰云母是江西特色資源，現(xiàn)探明的可采氧化鋰儲(chǔ)量110萬t，居世界第一，鋰云母中常常伴生銣、鉀等有價(jià)礦物，該類多金屬礦資源綜合開發(fā)具有良好的工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。目前，從鋰云母中提取鋰的方法較多，如石灰石法［1］、硫酸法［2］、硫酸鉀法、氯化物法［3］、堿壓煮法［4］等。試驗(yàn)采用氯化工藝研究綜合回收鋰云母中鋰銣鉀技術(shù)可行性，取得了良好的效果。

1 試驗(yàn)原料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

江西某地含銣、鉀的鋰云母礦，其中鋰含量波動(dòng)在0.8%～1.0%，銣0.3%～0.5%。鋰云母礦化學(xué)分析見表1，礦樣堆密度為1.11 g／cm3，真密度為2.25 g／cm3。

表1 鋰云母礦化學(xué)成分 %

由表1可見，鋰云母礦中有價(jià)成分含量分別為Li2O 0.84%、Rb2O 0.37%和K2O 7.75%。礦石中主要化學(xué)成分為SiO2，其次為Al2O3。礦石中主要礦物為云母、石英、長石之類。

1.2 試驗(yàn)原理

鋰云母礦氯化焙燒是中溫氯化焙燒，中溫氯化焙燒生成的堿金屬氯化物留在焙砂中，然后用浸出法使其轉(zhuǎn)入溶液中。主要化學(xué)反應(yīng)如下：

式中：Me代表 K、Na、Rb、Li等堿金屬。

浸出過程為水浸，主要是可溶性鹽溶解過程：

如：RbCl＝Rb++Cl-主要溶入水的離子有：K+、Na+、Rb+、Fe、Ca2+、Mn2+、Li+等。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 添加劑種類影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 95%，加入不同類型的添加劑和適量的水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為850℃，焙燒時(shí)間2 h。焙燒礦磨細(xì)后，用清水按照液固比2∶1，常溫浸出2 h。添加劑種類見表2，添加劑種類對(duì)浸出率的影響結(jié)果如圖1所示。由圖1可見，第1種和第5種添加劑效果最佳，鋰、銣、鉀浸出率指標(biāo)最高，第5種略高于第1種，但是由于氯化鉀價(jià)格高于氯化鈉，而浸出率指標(biāo)差別不大，因此以第1種添加劑為宜。

表2 添加劑種類

圖1 添加劑種類的影響

2.2 焙燒溫度的影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 95%，加入50%氯化鈉和適量水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為700℃、750℃、800℃、850℃、900℃，焙燒3 h。浸出條件不變。焙燒溫度對(duì)浸出率的影響結(jié)果如圖2所示。

圖2 焙燒溫度的影響

由圖2可見，焙燒溫度對(duì)鋰、銣、鉀浸出率影響較大，隨著焙燒溫度上升而逐漸上升，當(dāng)焙燒溫度為850℃，銣和鉀浸出率最高，繼續(xù)提高溫度至900℃，鋰浸出率略有上升，而銣和鉀浸出率明顯下降，說明繼續(xù)提高焙燒溫度，會(huì)導(dǎo)致銣和鉀回收效果較差，因此，焙燒溫度以850℃為宜。

2.3 焙燒時(shí)間的影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 95%，加入50%氯化鈉和適量的水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為850℃，焙燒一定時(shí)間。浸出條件不變。焙燒時(shí)間對(duì)浸出率的影響結(jié)果如圖3所示。

由圖3可見，鋰、銣、鉀浸出率首先隨焙燒時(shí)間增加快速上升，主要因?yàn)楸簾龝r(shí)間過短，氯化焙燒反應(yīng)尚未完成，浸出率指標(biāo)較低。當(dāng)焙燒時(shí)間超過2 h，鋰、銣、鉀浸出率基本穩(wěn)定，而且有隨著焙燒時(shí)間延長而略微下降趨勢。因此焙燒時(shí)間以2 h為宜，不宜超過3 h。

圖3 焙燒時(shí)間的影響

2.4 添加劑用量影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 95%，加入20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%的氯化鈉和適量的水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為850℃，焙燒時(shí)間2 h。浸出條件不變。添加劑用量對(duì)浸出率的影響結(jié)果如圖4所示。

由圖4可見，鋰、銣、鉀浸出率都隨著添加劑用量的增加而上升，當(dāng)添加劑用量達(dá)到35%以后，鋰、鉀浸出率基本穩(wěn)定，只有銣浸出率略有上升，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，添加劑用量以35%為宜。

2.5 礦粉粒度的影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 55%、65%、75%、85%、95%，加入35%的氯化鈉和適量的水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為850℃，焙燒時(shí)間2 h。浸出條件不變。礦粉粒度對(duì)浸出率的影響結(jié)果如圖5所示。

由圖5可見，礦粉粒度對(duì)鋰、鉀浸出率影響不大，浸出率隨粒度變小而略有上升，而銣浸出率受粒度影響較大，銣浸出率隨粒度快速上升，當(dāng)?shù)V粉粒度達(dá)到-0.047 mm 75%以上時(shí)，銣浸出率基本不變，因此礦粉粒度以-0.047 mm 75%為宜。

圖5 礦粉粒度的影響

3 結(jié) 論

采用氯化焙燒法從含銣、鉀的鋰云母礦中綜合回收鋰、銣、鉀，試驗(yàn)研究可以得到以下結(jié)論：

1.該鋰云母礦有價(jià)成分為Li2O 0.84%、Rb2O 0.37%和K2O 7.75%。主要礦物應(yīng)為云母、石英、長石之類。

2.氯化焙燒工藝可以有效從該鋰云母礦中提取鋰、銣、鉀，鋰浸出率達(dá)到85%，鉀浸出率達(dá)到85%，銣浸出率達(dá)到95%。

3.氯化焙燒工藝最佳參數(shù)：鋰精礦磨礦至-0.047 mm 75%，添加用量35%，在850℃下焙燒2 h。