某鋰多金屬礦浮選工藝研究①

呂子虎， 衛(wèi) 敏， 吳東印， 趙登魁， 程宏偉， 楊 飛

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州450006； 2.國土資源部多金屬礦評(píng)價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州450006； 3.國土資源部放射性與稀有稀散礦產(chǎn)綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東韶關(guān)512026）

鋰是密度最小、金屬活動(dòng)性較強(qiáng)的一種重要能源金屬，更因?yàn)槠渚哂袃?yōu)異的儲(chǔ)能性能，已被國家上升到戰(zhàn)略資源的高度。 鋰金屬及其化合物在熱核反應(yīng)、高能鋰電池、輕質(zhì)合金等領(lǐng)域都獲得了廣泛應(yīng)用［1-3］。自然界中，鋰主要來源于鋰輝石、鋰云母、鐵鋰云母等固體含鋰礦物以及鹽湖鹵水［4-8］。 某鋰多金屬礦礦石資源豐富，二氧化鋰資源量上萬噸，且伴生有銣銫稀有金屬，為合理開發(fā)此鋰資源及綜合利用伴生稀有金屬銣銫，有必要對(duì)其開展選礦試驗(yàn)研究，為企業(yè)提供技術(shù)支撐和服務(wù)。

1 礦石性質(zhì)

某鋰多金屬礦礦物成分見表1，化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2。 礦石中主要含鋰礦物有鋰云母、鐵鋰云母和含鋰白云母以及少量鋰輝石，主要脈石礦物有石英、長石、方解石、高嶺石、黑云母等。 鋰云母、鐵鋰云母在礦石中主要分布在石英和長石粒間，鋰云母粒度粗細(xì)不均，粗粒可到3 mm，細(xì)粒鋰云母被石英和長石包裹，包裹體粒度多在0.01 mm 以下。 含鋰白云母主要以細(xì)粒集合體狀或細(xì)脈狀分布，粒度多集中在0.002 ～0.01 mm 之間，易泥化。 鋰輝石細(xì)粒嵌布，粒度主要集中在0.05 ～0.2 mm 之間。 長石主要以鈉長石為主，其次是鉀長石，常與石英、云母等組成花崗結(jié)構(gòu)，粒度一般在0.3～3 mm 之間。 石英的形成有兩期，早期較粗，晚期較細(xì)，粒度一般小于0.01 mm。

表1 礦石礦物組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

2 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)方案

鋰云母選別方法主要是手選和浮選，手選一般用于選別結(jié)晶粗大的鋰云母礦，浮選用于細(xì)粒嵌布的鋰云母礦。 鋰云母可在酸性礦漿中浮選，采用硫酸調(diào)漿（pH ＜3），胺類陽離子作捕收劑浮選鋰云母；也可在堿性礦漿中浮選，采用陰離子?陽離子混合捕收劑浮選鋰云母［9-11］。 在工藝礦物學(xué)研究及大量探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確立了鋰云母選別流程為：磨礦?脫泥?堿性浮選，原則流程見圖1。 其中助劑CP?5 為自主研發(fā)的藥劑，是一種無機(jī)鹽。

圖1 原則流程

2.2 試驗(yàn)及結(jié)果分析

2.2.1 磨礦細(xì)度對(duì)鋰云母分選的影響

選礦過程中，有用礦物與脈石礦物的充分解離是實(shí)現(xiàn)礦物分離富集的先決條件。 在碳酸鈉用量1 000 g／t、水玻璃用量2 000 g／t、助劑CP?5 用量300 g／t、氧化石蠟皂用量400 g／t、十二胺用量100 g／t 條件下，考察了磨礦細(xì)度對(duì)鋰云母分選的影響，試驗(yàn)流程見圖1，結(jié)果見圖2。 結(jié)果表明，精礦Li2O 品位隨著磨礦細(xì)度提高而逐漸降低，回收率則先快速增加后緩慢增加，在-0.074 mm 粒級(jí)占50%時(shí)，鋰云母精礦Li2O 品位3.04%、回收率75.54%。 考慮到粗選盡可能回收有用礦物，因此選擇磨礦細(xì)度為-0.074 mm 粒級(jí)占50%。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)鋰云母分選的影響

2.2.2 碳酸鈉用量對(duì)鋰云母分選的影響

碳酸鈉可以調(diào)節(jié)礦漿pH 值，消除有害離子影響，提高捕收劑使用效率，降低捕收劑消耗。 磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占50%，其他條件不變，碳酸鈉用量對(duì)鋰云母分選效果的影響見圖3。 由圖3 可知，隨著碳酸鈉用量增加，鋰云母精礦Li2O 品位和回收率逐漸升高，說明使用碳酸鈉有利于提高鋰云母的分選效果；碳酸鈉用量為800 g／t 時(shí)，鋰云母精礦Li2O 品位3.27%、回收率69.77%，分選效果較好，因此碳酸鈉用量確定為800 g／t（礦漿pH＝8）。

圖3 碳酸鈉用量對(duì)鋰云母分選的影響

2.2.3 水玻璃用量對(duì)鋰云母分選的影響

水玻璃是硅酸鹽脈石礦物良好的抑制劑。 碳酸鈉用量800 g／t，其他條件不變，水玻璃用量對(duì)鋰云母分選效果的影響見圖4。 圖4 顯示，鋰云母精礦Li2O 品位隨著水玻璃用量增加先快速升高后緩慢降低，回收率則先快速后緩慢增加。 綜合考慮選擇水玻璃用量為2 000 g／t 為宜，此時(shí)鋰云母精礦Li2O 品位3.28%、回收率79.58%。

圖4 水玻璃用量對(duì)鋰云母分選的影響

2.2.4 浮選助劑用量對(duì)鋰云母分選的影響

試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，浮選時(shí)添加浮選助劑CP?5 可明顯提高鋰云母精礦回收率。 水玻璃用量2 000 g／t，其他條件不變，助劑CP?5 用量對(duì)鋰云母精礦Li2O 品位和回收率的影響見圖5。 由圖5 可以看出，相同試驗(yàn)條件下，隨著浮選助劑添加量增加，鋰云母精礦Li2O品位先增加后降低、但變化不大，回收率從66.91%增加到74.35%，顯然CP?5 的添加有利于提高鋰云母精礦回收率，改善鋰云母分選效果。 綜合考慮選擇CP?5 添加量為300 g／t。

圖5 CP?5 添加量對(duì)鋰云母分選的影響

2.2.5 捕收劑用量對(duì)鋰云母分選的影響

混合捕收劑間具有協(xié)同作用，可以提高礦物浮選的選擇性和回收率，還能減少藥劑用量。 前期研究表明，氧化石蠟皂與十二胺的配比為4 ∶1時(shí)，分選指標(biāo)較好。 為此基礎(chǔ)上，在助劑CP?5 用量300 g／t，其他條件不變的情況下，混合捕收劑用量對(duì)鋰云母分選效果的影響見圖6。 結(jié)果表明，鋰云母精礦Li2O 品位隨著混合捕收劑用量增加而降低，回收率則先增后降，在混合捕收劑用量為500 g／t 時(shí)，鋰云母精礦Li2O 品位3.31%、回收率75.87%，分選指標(biāo)較好，所以確定混合捕收劑用量為500 g／t。

圖6 混合捕收劑用量對(duì)鋰云母分選的影響

2.3 全流程試驗(yàn)

在鋰多金屬礦工藝礦物學(xué)研究及鋰云母選別條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了全流程開路試驗(yàn)，試驗(yàn)條件及流程見圖7，結(jié)果見表3。 浮選全流程開路試驗(yàn)采用磨礦?脫泥?一粗兩掃兩精浮選工藝流程，得到了Li2O 品位4.02%、回收率52.53%的鋰云母精礦。 閉路試驗(yàn)采用中礦順序返回的工藝流程，可獲得Li2O 品位3.77%、回收率72.58%的鋰云母精礦，其中Rb2O 含量0.67%、回收率71.09%，Cs2O 含量0.11%、回收率71.54%，實(shí)現(xiàn)了伴生稀有元素的綜合回收，提高了礦物資源利用率。

圖7 全流程開路試驗(yàn)流程

表3 全流程開路試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 語

1） 礦石中鋰云母、鐵鋰云母及含鋰白云母是主要回收的含鋰銣銫礦物，其多以粒間形式分布在石英和長石粒間，嵌布粒度以中細(xì)粒為主。 但有部分細(xì)粒的鋰云母、含鋰白云母被長石和石英包裹，粒度較細(xì)，單體解離困難，可浮性較差，不易回收。 該礦石風(fēng)化較嚴(yán)重，含有一定量易泥化的黏土礦物，此外還有部分微細(xì)粒含鋰白云母，在磨礦過程中皆易泥化形成礦泥，將影響選礦指標(biāo)。

2） 根據(jù)礦石性質(zhì)，該礦宜采用磨礦?脫泥?浮選的工藝流程。 采用堿法陰離子?陽離子浮選工藝，十二胺和氧化石蠟皂作陰、陽離子混合捕收劑，CP?5 為浮選助劑，浮選閉路試驗(yàn)獲得Li2O 品位3.77%、Rb2O 含量0.67%、Cs2O 含量0.11%，回收率分別為72.58%、71.09%和71.54%的鋰云母精礦，選礦指標(biāo)較理想。