新疆某偉晶巖型鋰多金屬礦石中伴生元素的回收試驗(yàn)

汪 泰 李沛?zhèn)? 李漢文 鄒堅(jiān)堅(jiān) 王 威 楊凱志 王成行 1

（1.廣東省科學(xué)院資源利用與稀土開發(fā)研究所，廣東 廣州 510650；2.稀有金屬分離與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510650；3.廣東省礦產(chǎn)資源開發(fā)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510650；4.新疆自然資源與生態(tài)環(huán)境研究中心，新疆 烏魯木齊 830011）

偉晶巖型鋰多金屬礦中除了含有鋰輝石、鋰云母等有價(jià)礦物之外，通常還含有少量鉭、鈮和錫等有價(jià)元素，實(shí)現(xiàn)這些伴生元素的綜合回收對(duì)提高礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用價(jià)值具有重要意義［1-2］。目前常采用重選、磁選和浮選等聯(lián)合工藝回收鉭鈮錫等有價(jià)元素［3-6］。鄧偉等［7］采用磁選工藝，從浮選鋰精礦中獲得了Ta2O5和Nb2O5品位分別為15.13%和36.50%、作業(yè)回收率分別為60.48%和59.85%的鈮鉭精礦；劉星等［8］采用鋰鈮鉭混合浮選—強(qiáng)磁選分離鋰、鈮鉭工藝處理國外某鋰多金屬礦石，在磨礦細(xì)度-0.074 mm占70.3%的條件下，獲得了Ta2O5和Nb2O5品位分別為0.176%和0.051 5%、回收率分別為36.55%和42.63%的含鐵鈮鉭礦物；何陽陽等［9］采用重—磁聯(lián)合工藝從川西某鋰輝石礦石中回收了伴生鉭鈮及錫石等有價(jià)礦物；余贊松等［10］采用重選工藝回收宜春鉭鈮多金屬礦中的鉭、鈮，重選尾礦浮選獲得鋰云母精礦產(chǎn)品，伴生金屬銣和銫在鋰云母中富集回收。

對(duì)于鋰多金屬礦石，目前國內(nèi)外以回收主金屬鋰為目標(biāo)制定工藝流程和藥劑制度，多從粒度較細(xì)的鋰輝石精礦中回收伴生金屬。該思路影響伴生礦物的充分回收，對(duì)易過磨的有價(jià)礦物（如錫石等）的回收影響則更大。新疆某偉晶巖型鋰多金屬礦中伴生鉭鈮錫等有價(jià)元素，為防止錫石等礦物的過粉碎、提高伴生元素回收率，利用伴生有價(jià)礦物的密度、磁性差異，在鋰輝石浮選前先進(jìn)行伴生元素的回收。

1 試樣性質(zhì)

試樣取自新疆某鋰礦區(qū)，XRF分析結(jié)果見表1，顯微鏡和MLA進(jìn)行的礦物組成分析結(jié)果見表2。

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由表1可知，試樣中有價(jià)成分Li2O品位為1.60%，鉭、鈮及錫等伴生元素含量較低；脈石礦物成分主要為SiO2和Al2O3，合計(jì)占88.42%，雜質(zhì)元素Fe含量為0.46%。

由表2可知，試樣中鋰礦物多達(dá)7種，存在少量的鉭鈮鐵礦和鈮鐵金紅石，脈石礦物主要為石英、鈉長石和鉀長石等。

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2 試驗(yàn)方案、藥劑及設(shè)備

2.1 試驗(yàn)方案的確定

工藝礦物學(xué)研究結(jié)果顯示，試樣中鉭鈮主要以鉭鈮鐵礦形式存在，錫主要以錫石形式存在。錫石性脆易碎，若在浮選適宜細(xì)度下回收錫石，則容易造成錫石的過磨，影響其有效回收率，因此將在粗磨情況下實(shí)現(xiàn)錫石等易碎礦物的回收。鉭鈮鐵礦和錫石的密度分別為5.36～8.17 g/cm3和7.0 g/cm3，與石英、長石的密度（分別為2.65 g/cm3和2.75 g/cm3）存在明顯差異，根據(jù)重選可選性判斷準(zhǔn)則［11-12］，E大于2.5屬于極易選礦石。因此，可先采用重選法預(yù)先富集試樣中的伴生鉭鈮錫。此外，鉭鈮鐵礦的比磁化率（CGSM制）（22.1～37.2）×10-6，錫石的比磁化率（2～8）×10-6，強(qiáng)磁選可實(shí)現(xiàn)鉭鈮礦物與錫礦物的分離，最后通過離心機(jī)獲得高品位的錫精礦?；诖耍嚇又邪樯M分的回收將采用粗磨—重選預(yù)富集—強(qiáng)磁選—離心分離原則工藝（圖1）。

2.2 試驗(yàn)藥劑及設(shè)備

試驗(yàn)用重液為二碘甲烷（密度為3.32 g/cm3），分析純；試驗(yàn)用水為廣州自來水。

試驗(yàn)用設(shè)備有廣州粵有研礦物資源科技有限公司生產(chǎn)的GL-600型螺旋溜槽和SSS-100-水平周期式高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，離心機(jī)為Knelson尼爾森離心選礦機(jī)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 重選粒度的確定

將破碎至-2 mm的試樣分為2～1 mm、1～0.63 mm、0.63～0.35 mm、0.35～0.15 mm、0.15～0.075 mm以及0.075～0.043 mm等6個(gè)粒級(jí)，6個(gè)粒級(jí)產(chǎn)品重液分選試驗(yàn)結(jié)果見表3。

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由表3可知，+0.35 mm以上粗粒級(jí)重液富集效果不佳，估計(jì)是由于鉭鈮鐵礦、錫石未充分解離；-0.075+0.043 mm粒級(jí)分選效果也不太理想。因此，確定試樣重液分選的粒度為0.35～0 mm。

3.2 重選預(yù)富集試驗(yàn)

選擇螺旋溜槽進(jìn)行重選粗選，搖床進(jìn)行精選，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

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由表4可知，采用螺旋溜槽與搖床組合能實(shí)現(xiàn)錫鉭鈮的預(yù)富集，試驗(yàn)獲得了Sn、Ta2O5、Nb2O5品位分別為9.91%、1.09%和2.20%，回收率分別為65.73%、54.85%和61.65%的重選混合精礦。

3.3 強(qiáng)磁選分離試驗(yàn)

試驗(yàn)首先脫除強(qiáng)磁性礦物，然后考察背景磁感應(yīng)強(qiáng)度和脈動(dòng)頻率對(duì)分離指標(biāo)的影響。

3.3.1 背景磁感應(yīng)強(qiáng)度

固定脈動(dòng)頻率為260次/min，背景磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2可知，背景磁感應(yīng)強(qiáng)度提高有利于鉭鈮鐵礦的富集，當(dāng)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度超過800 mT后，鉭鈮回收率趨于穩(wěn)定，且錫在磁性產(chǎn)品中的損失明顯增加。綜合考慮，確定背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為800 mT。

3.3.2 脈動(dòng)頻率

固定背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為800 mT，脈動(dòng)頻率試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可知，增大強(qiáng)磁機(jī)脈動(dòng)頻率，磁選精礦Sn品位和作業(yè)回收率均維持在較低水平，而磁選精礦Ta2O5和Nb2O5品位升高，Ta2O5和Nb2O5作業(yè)回收率基本不變。綜合考慮，確定適宜的脈動(dòng)頻率為260次/min。

3.4 離心重選分離試驗(yàn)

顯微鏡檢測結(jié)果表明，非磁產(chǎn)品中主要礦物為錫石，試驗(yàn)采用分離精度更高的Knelson離心選礦機(jī)對(duì)兩者進(jìn)行試驗(yàn)，在沖洗水量2.0 L/min、給礦濃度30%、給礦量1.0 kg/min的條件下，考察了重力加速度對(duì)分離指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4可知，隨著重力加速度的增大，錫精礦Sn品位升高，Sn作業(yè)回收率降低。綜合考慮，確定適宜的重力加速度為50G。

3.5 全流程試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上開展了伴生元素回收全流程試驗(yàn)，工藝流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知，采用螺旋溜槽粗選—搖床精選—弱磁選—強(qiáng)磁選—離心重選工藝處理試樣，最終獲得了Ta2O5品位13.90%、Nb2O5品位29.14%、Ta2O5回收率49.50%、Nb2O5回收率58.37%的鉭鈮精礦及Sn品位41.45%、Sn回收率54.39%的錫精礦，指標(biāo)良好，有效實(shí)現(xiàn)了伴生鉭鈮錫的綜合回收。

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4 結(jié)論

（1）偉晶巖型鋰多金屬礦床中伴生有鉭鈮錫等有價(jià)元素，鉭鈮主要以鉭鈮鐵礦形式存在，錫主要以錫石形式存在，根據(jù)礦石性質(zhì)最終確定了粗磨—重選預(yù)富集—強(qiáng)磁選—離心分離的原則工藝流程。

（2）試驗(yàn)確定重選適宜的入選粒度為-0.35 mm，螺旋溜槽粗選—搖床精選工藝實(shí)現(xiàn)了鉭鈮錫預(yù)富集；強(qiáng)磁選分離錫石與鉭鈮鐵礦的適宜條件為磁場強(qiáng)度800 mT、脈動(dòng)頻率260次/min；Knelson離心選礦機(jī)離心分離錫石和鋰輝石的適宜條件為沖洗水量2.0 L/min、給礦濃度30%、給礦量1.0 kg/min、重力加速度50G。

（3）采用螺旋溜槽粗選—搖床精選—弱磁選—強(qiáng)磁選—離心重選工藝，進(jìn)行全流程試驗(yàn)，最終可獲得Ta2O5品位13.90%、Nb2O5品位29.14%、Ta2O5回收率49.50%、Nb2O5回收率58.37%的鉭鈮精礦及Sn品位41.45%、Sn回收率54.39%的錫精礦。