湖南某鋰輝石尾礦綜合選礦試驗(yàn)研究*

彭少偉 王 前 王兆連 盧 昊 王寶春丁長(zhǎng)田 魏守江 竇海濤 張 濤 李永昊

(山東華特磁電科技股份有限公司 山東 濰坊 262600)

我國是重要的鋰資源大國,已探明的鋰礦資源工業(yè)儲(chǔ)量位于全球第二,主要分布在四川、江西、新疆、青海、西藏、湖北、湖南、河南及福建等地［1］。具有工業(yè)利用價(jià)值的含鋰礦物主要為鋰輝石、鋰云母及鹽湖鹵水等,其中鋰輝石的開發(fā)利用率與選礦價(jià)值較高。鋰輝石常產(chǎn)于花崗偉晶巖礦床,主要礦物為長(zhǎng)石、石英、白云母、鋰輝石、磁鐵礦、褐鐵礦、鉭鈮礦、錫石等。選礦廠一般采用浮選、磁選、重選等工藝將價(jià)值較高的鋰輝石、鉭鈮礦、錫石等礦物選出,占比較大的長(zhǎng)石、石英、云母、磁性鐵等有價(jià)礦物直接排入尾礦庫中,造成資源浪費(fèi)的同時(shí)加大了庫容壓力［2］。

湖南某花崗偉晶巖鋰輝石浮選廠的尾礦庫容將滿,急需對(duì)尾礦進(jìn)行利用以延長(zhǎng)尾礦庫的使用壽命,同時(shí)回收廢棄礦物中的有用組分,實(shí)現(xiàn)二次資源最大化綜合利用［3］。

該尾礦中的磁性鐵、白云母、長(zhǎng)石、石英等礦物都具有選礦回收的價(jià)值,筆者依據(jù)礦物間的密度、可浮性、比磁化率等理化性能差異,采用弱磁選鐵—優(yōu)先浮選—云母浮選—強(qiáng)磁除雜—重選提純等等選礦工藝流程,可以綜合回收尾礦中80%以上的有用組分,大幅度地減少了礦山選廠尾礦排放量,并取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益［4］。

1 原礦性質(zhì)

湖南某花崗偉晶巖鋰輝石尾礦樣品化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1,礦物組成及含量見表2。

表1 原礦多元素分析結(jié)果(%)

表2 原礦主要礦物組成及含量(%)

續(xù)表2

由表1多元素分析和表2礦物組成及含量分析結(jié)果可知,鋰輝石尾礦中主要有價(jià)礦物為石英、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、白云母、磁鐵礦等;其他礦物有褐鐵礦、螢石、黃鐵礦、鋰云母、鋰輝石、磷灰石、鐵白云石、綠泥石、角閃石、錳鋁石榴石、黑云母、硅灰石及少量的錫石、鉭鐵礦、鈮鐵礦等。礦物種類繁多,其中長(zhǎng)石、石英、云母、磁鐵礦等4種礦物的占比為86.21%。具有較高的綜合回收利用價(jià)值;鉭鈮礦物、錫石、鋰輝石、鋰云母、螢石等礦物含量較低無回收價(jià)值;黃鐵礦、磷灰石、綠泥石、角閃石、鐵白云母、褐鐵礦、鈦鐵礦、錳鋁榴石等為主要含S、P、Fe、Ca、Mg、Ti、Mn等有害元素礦物。

2 選礦試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案確定

鋰輝石尾礦中磁鐵礦具有強(qiáng)磁性,褐鐵礦、鐵白云石、石榴石、綠泥石、角閃石、黑云母、鈦鐵礦等礦物具有弱磁性,黃鐵礦、磷灰石、螢石等礦物可浮性較好,鋰輝石、錫石、鉭鈮礦等含量較低。依據(jù)礦物組成分析結(jié)果及各礦物間理化性能的差異,確定選礦試驗(yàn)工藝流程為:原礦先經(jīng)弱磁選出磁鐵礦和機(jī)械鐵等強(qiáng)磁性礦物,磁尾調(diào)整礦漿p H 值,優(yōu)先選出可浮性較好的黃鐵礦、磷灰石、白云石、螢石、氧化鐵鈦等易浮礦物［5］,再以陰陽離子組合藥劑進(jìn)行云母浮選,浮尾經(jīng)強(qiáng)磁和重選方式去除弱磁性的氧化鐵、鈦和硅酸鐵等雜質(zhì)礦物,獲得長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品。

2.2 弱磁選鐵試驗(yàn)

取-200目74.62%細(xì)度試樣,經(jīng)筒式磁選機(jī)在磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為1 400 GS、2 200 GS、3 000 GS等條件下做磁選對(duì)比試驗(yàn),目的是通過磁選工藝獲得合格的鐵精礦產(chǎn)品。試驗(yàn)結(jié)果見表3。弱磁選鐵3種條件對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果顯示,精礦品位達(dá)到63%二級(jí)品和61%三級(jí)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),品位與場(chǎng)強(qiáng)成反比,回收率與場(chǎng)強(qiáng)成正比,綜合各項(xiàng)指標(biāo),以2 200 GS磁選的條件為適中。可得產(chǎn)率為3.08%、TFe品位63.70%、回收率為48.64%的鐵精礦產(chǎn)品。

表3 弱磁選鐵試驗(yàn)結(jié)果(%)

2.3 優(yōu)先浮選試驗(yàn)

針對(duì)部分可浮性較好的礦物,可選擇添加少量捕收劑以優(yōu)先浮選的方式提前選出。以碳酸鈉調(diào)整礦漿p H 值為9,采用10g/t丁基黃藥、40 g/t油酸、30 g/t起泡劑等藥劑制度一次粗選流程,對(duì)黃鐵礦、磷灰石、白云石、螢石、氧化鐵、細(xì)泥等易浮礦物進(jìn)行優(yōu)先浮選。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 優(yōu)先浮選試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表4

選擇適量的黃藥和脂肪酸等捕收劑,可將含鐵、硫、磷、鈣、鎂等易浮礦物提前選出,泡沫尾礦產(chǎn)品中Fe2O3、S、P、Ca的回收率分別達(dá)到68.72%、84.21%、77.78%、85.71%,為后續(xù)云母及長(zhǎng)石的選礦作業(yè)指標(biāo)提供了保障。

2.4 云母浮選試驗(yàn)

花崗偉晶巖鋰輝石尾礦中的云母主要為白云母,伴生有少量的黑云母和鋰云母,云母一般在酸性介質(zhì)中用胺類捕收劑或在堿性介質(zhì)中用陰離子或陰陽離子組合捕收劑進(jìn)行浮選［6］。優(yōu)先浮選易浮礦物時(shí)采用堿性介質(zhì),故云母浮選也需采用堿性條件。以淀粉300 g/t用量作為氧化鐵抑制劑,陰離子油酸800 g/t用量作云母捕收劑,配以陽離子十二胺40 g/t用量作輔助捕收劑,選擇一粗兩精選流程對(duì)云母進(jìn)行浮選回收,試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 優(yōu)先浮選試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)一粗兩精選的浮選工藝,淀粉有效地抑制了含鐵礦物的可浮性,陰陽離子混合捕收劑選出產(chǎn)率為12.65%,Fe2O3含量0.35%的白云母產(chǎn)品;浮選中礦含雜質(zhì)較多,可并入尾礦處理;浮選尾礦中硅、鋁、鉀、鈉的含量符合一般長(zhǎng)石礦標(biāo)準(zhǔn),但Fe2O3含量較高,應(yīng)考慮采用強(qiáng)磁選或重選方式去除。

2.5 強(qiáng)磁除雜試驗(yàn)

云母浮選尾礦中主要礦物為鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、石英等,含有少量的褐鐵礦、綠泥石、角閃石、石榴石、硅灰石、鈦鐵礦、鐵白云石等雜質(zhì)礦物,這些礦物大都具有弱磁性,可采用強(qiáng)磁選工藝去除。選擇立環(huán)高梯度磁選機(jī)分別做1.2 T+1.4 T 和1.4 T+1.4 T 不同場(chǎng)強(qiáng)一粗一精選流程的強(qiáng)磁除雜對(duì)比試驗(yàn),以選出合格的長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 強(qiáng)磁除雜對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果(%)

立環(huán)1.2T+1.4T 一粗一精選試驗(yàn),得產(chǎn)率為91.07%、Fe2O30.17%、白度58.26%的長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品;立環(huán)1.4T+1.4T 一粗一精選試驗(yàn),得產(chǎn)率為89.74%、Fe2O30.15%、白度59.38%的長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品。2 種對(duì)比條件以1.2 T+1.4 T 的立環(huán)一粗一精選流程的綜合指標(biāo)為適宜,精礦中所含的鐵、鈦等雜質(zhì)礦物采用強(qiáng)磁選方式難以有效去除。

2.6 重選提純?cè)囼?yàn)

強(qiáng)磁除雜所產(chǎn)出的長(zhǎng)石精礦仍含有少量含鐵、鈦礦物影響著白度指標(biāo),2次強(qiáng)磁選仍未將其選出,說明這部分雜質(zhì)礦物的比磁化率較低或呈微細(xì)粒連生體及包裹體形式賦存。常規(guī)含鐵、鈦礦物的密度一般大于3.4 g/cm3,而長(zhǎng)石、石英的密度在2.5～2.7 g/cm3,利用礦物間的密度差異,可采用重選方式進(jìn)行分選。試驗(yàn)選擇離心選礦機(jī)和螺旋溜槽兩種重選設(shè)備進(jìn)行重選提純對(duì)比試驗(yàn),以去除含鐵、鈦的雜質(zhì)礦物,提升長(zhǎng)石精礦品質(zhì)。試驗(yàn)結(jié)果見表7。長(zhǎng)石精礦經(jīng)離心選礦機(jī)和螺旋溜槽重選后,Fe2O3和TiO2雜質(zhì)含量由0.17%和0.12%分別降低至0.10～0.12%和0.06～0.08%,白度由58.26%分別提高至63.58%和62.79%,說明重選工藝可將極弱磁性的氧化鐵、鈦及硅酸鐵等雜質(zhì)礦物有效地分離去除,從而獲得優(yōu)質(zhì)的陶瓷用長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品。2種重選條件指標(biāo)相近,綜合考慮選擇螺旋溜槽做重選提純工藝。

表7 重選提純?cè)囼?yàn)結(jié)果(%)

2.7 全流程試驗(yàn)

在各條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)湖南某鋰輝石浮選尾礦進(jìn)行鐵、云母、長(zhǎng)石等礦物綜合選礦全流程試驗(yàn),-200目74.62%細(xì)度的鋰輝石尾礦,經(jīng)筒式磁選機(jī)2200 GS選出磁性鐵精礦,磁尾調(diào)整礦漿p H 值,經(jīng)少量混合捕收劑優(yōu)先選出易浮礦物;再經(jīng)陰陽離子組合藥劑浮選出云母產(chǎn)品,浮選尾礦以高梯度立環(huán)磁選機(jī)一粗一精選工藝強(qiáng)磁去除弱磁性礦物,再以螺旋溜槽重選提純得長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品。易浮物泡沫產(chǎn)品、云母浮選中礦、立環(huán)強(qiáng)磁尾礦、溜槽重選尾礦等4種產(chǎn)品合并為總尾礦。全流程工藝見圖1;全流程試驗(yàn)見表8。

表8 全流程試驗(yàn)結(jié)果(%)

圖1 湖南某鋰輝石尾礦綜合選礦試驗(yàn)工藝流程

3 結(jié)語

(1)花崗偉晶巖鋰輝石浮選尾礦中主要有價(jià)礦物磁鐵礦、云母、長(zhǎng)石、石英等的占比為86.21%,其他含硫、磷、鈣、鎂、鐵、鈦、錳等的礦物均為雜質(zhì)礦物。

(2)采用弱磁選鐵?優(yōu)先浮選?云母浮選?強(qiáng)磁除雜?重選提純的選礦工藝流程,可分別獲得產(chǎn)率為2.98%、TFe品位63.87%的鐵精礦和產(chǎn)率為11.30%的白云母及產(chǎn)率為66.27%、白度為62.84%的長(zhǎng)石精礦等3種合格產(chǎn)品。

(3)長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品在長(zhǎng)石與石英浮選分離試驗(yàn)對(duì)比中發(fā)現(xiàn),只有在氫氟酸條件下才有明顯分選的效果,可得K2O+Na2O 為12.82%的長(zhǎng)石精礦和SiO298.68%的石英精礦兩種產(chǎn)品,但基于國家環(huán)保政策的要求所限,無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)石與石英浮選分離的實(shí)際應(yīng)用。

(4)采用本文所提供的磁、重、浮聯(lián)合選礦工藝流程,可低成本、規(guī)?；?、較環(huán)保地產(chǎn)出3種合格的工業(yè)產(chǎn)品,回收利用率達(dá)到80.55%,大幅度地提高經(jīng)濟(jì)效益和二次資源綜合利用率。