江西某鋰多金屬礦綜合回收試驗研究

李宇宏 李俊英 羅 平

（1.贛州金環(huán)磁選科技裝備股份有限公司；2.江西環(huán)境工程職業(yè)學院）

近年來，國內(nèi)新能源汽車銷量進入快速增長期，帶動了鋰電池需求的上升，鋰云母作為鋰電池生產(chǎn)的重要原材料得到了空前的發(fā)展。

江西宜春地區(qū)擁有豐富的鋰云母資源，某云母型鋰礦石資源不同程度伴生有鉭鈮和長石，綜合回收利用價值大。隨著長期的大力開采，礦床風化、侵蝕程度漸深，鋰云母平均品位持續(xù)降低，含泥量增加，資源利用率不斷下降［1-2］，如何對這部分資源進行高效回收已成為研究的重要課題［3］。

為解決該資源的高效綜合開發(fā)利用問題，在礦石工藝礦物學研究的基礎上，開展了選礦試驗研究。

1 試驗原料

試驗原料取自江西某風化型花崗巖鋰云母礦，工藝礦物學研究結(jié)果表明，礦石中的鋰主要賦存于云母礦物中，鋰云母嵌布粒度一般、較易解離，鋰部分被鐵離子晶格取代，壓縮了鋰云母礦物的理論品位上限［4］；鉭鈮主要賦存于鉭鈮鐵礦中，嵌布粒度較細，不利于回收率的提高。長石中鐵、鈦等雜質(zhì)成分含量不高，有利于獲得較高白度的精礦。礦石主要化學成分分析結(jié)果表1，主要礦物組成見表2。

從表1可以看出，礦石Li2O含量為0.38%，構(gòu)成長石的主要成分SiO2含量69.92%、Al2O3含量16.24%、K2O 含量2.75%、Na2O 含量4.67%，（TaNb）2O5總含量為0.015%。

從表2可以看出，礦石中的鋰云母是主要回收礦物，鉭鈮礦和長石為伴生綜合回收礦物。

根據(jù)礦石中有用礦物的密度、可浮性及磁性差異，確定采用重選、浮選、磁選工藝依次回收鉭鈮礦、鋰云母和長石。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 鉭鈮礦物重選試驗

根據(jù)鉭鈮礦石的密度（5.48～5.6 g/cm3）與其他主要礦物的密度（＜3 g/cm3）差異，采用重選工藝可以得到有效富集。常用工藝流程有螺旋溜槽+搖床（螺旋溜槽粗選、搖床精選）和毛毯機+搖床（毛毯機粗選、搖床精選）工藝［5］，試驗在礦石磨礦細度為-0.074 mm占40%情況下，2種回收工藝分選指標見表3。

從表3 可以看出，螺旋溜槽+搖床工藝與毛毯機+搖床工藝相比，鉭鈮精礦指標非常接近，考慮到實際生產(chǎn)中毛毯機占地面積較大因素以及設備耐用性因素，認為宜選用螺旋溜槽+搖床工藝回收鉭鈮礦物。

2.2 鋰云母浮選試驗

2.2.1 磨礦細度試驗

磨礦細度決定著有用礦物的單體解離程度［6］，因此，首先進行了磨礦細度試驗。試驗固定捕收劑BZ-02 用量為600 g/t，調(diào)整劑六偏磷酸鈉120 g/t、碳酸鈉800 g/t，沉降法脫泥粒度為-0.023 mm，一次粗選試驗結(jié)果見圖1。

從圖1 可以看出，隨著磨礦細度的提高，鋰粗精礦Li2O 回收率先升后降，Li2O 品位上升。綜合考慮，確定后續(xù)試驗的磨礦細度為-0.074 mm40%。

2.2.2 脫泥試驗

細泥的表面積大，表面能高，容易吸附在礦物顆粒表面，對礦物顆粒形成罩蓋，影響礦物顆粒與藥劑的選擇性吸附，同時表面能高的礦泥還有很強的吸附藥劑造成浪費的能力，因此，脫泥十分必要［7］。脫泥試驗固定磨礦細度為-0.074 mm40%，BZ-02 用量600 g/t、六偏磷酸鈉120 g/t、碳酸鈉800 g/t，沉降法脫泥試驗結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，從不脫泥到脫泥粒度上限提高至0.022 mm，鋰云母粗精礦Li2O 品位和回收率均顯著提高；繼續(xù)提高脫泥粒度上限，鋰云母粗精礦Li2O品位小幅提高、回收率小幅下降。綜合考慮，確定后續(xù)試驗的脫泥粒度上限為0.031 mm。

2.2.3 捕收劑種類試驗

鋰云母浮選常用捕收劑有胺類、脂肪酸類以及組合類藥劑［8-9］。捕收劑種類試驗固定磨礦細度為-0.074 mm40%，脫泥粒度上限為0.031 mm，六偏磷酸鈉用量120 g/t、碳酸鈉800 g/t，捕收劑種類試驗結(jié)果見表4。

從表4 可以看出，組合藥劑BZ-02 整體效果最好，因此，后續(xù)試驗選擇BZ-02為鋰云母浮選捕收劑。

2.2.4 BZ-02用量試驗

BZ-02用量試驗固定磨礦細度為-0.074 mm40%，脫泥粒度上限為0.031 mm，六偏磷酸鈉用量120 g/t、碳酸鈉800 g/t，試驗結(jié)果見圖3。

從圖3 可以看出，隨著BZ-02 用量的增加，鋰云母粗精礦Li2O 品位下降、回收率先上升后趨于平穩(wěn)。綜合考慮，確定后續(xù)試驗的BZ-02用量為500 g/t。

2.2.5 碳酸鈉用量試驗

碳酸鈉是鋰云母浮選常用的調(diào)整劑，除調(diào)節(jié)礦漿pH 值外，還能消除礦漿中有害離子的影響［10］。碳酸鈉用量試驗固定磨礦細度為-0.074mm40%，脫泥粒度上限為0.031 mm，BZ-02 用量為500 g/t、六偏磷酸鈉120 g/t，試驗結(jié)果見圖4。

從圖4 可以看出，隨著碳酸鈉用量的增加，鋰云母粗精礦Li2O 品位上升、回收率先升后降。綜合考慮，確定碳酸鈉用量為800 g/t。

2.2.6 六偏磷酸鈉用量試驗

六偏磷酸鈉在浮選中具有化學吸附以及改變礦物表面電位等作用，不僅可以分散細泥，還可以抑制硅酸鹽及碳酸鹽礦物上?。?1］。六偏磷酸鈉用量試驗固定磨礦細度為-0.074 mm40%，脫泥粒度上限為0.031 mm，BZ-02 用量為500 g/t、碳酸鈉800 g/t，試驗結(jié)果見圖5。

從圖5可以看出，隨著六偏磷酸鈉用量的增大，鋰云母粗精礦Li2O品位上升、回收率先小幅上升后小幅下降。綜合考慮，確定六偏磷酸鈉用量為120 g/t。

2.3 長石磁選除鐵試驗

礦石在選出鉭鈮礦物和云母類礦物后，長石得到了富集。但由于礦石含鐵，不加以剔除將影響產(chǎn)品的白度，降低其經(jīng)濟價值。因此，需要通過磁選工藝盡可能剔除鋰云母浮選尾礦中的鐵礦物。

2.3.1 長石強磁粗選除鐵背景磁感應強度試驗

長石強磁粗選除鐵背景磁感應強度試驗在弱磁選磁場強度為318.47 kA/m 的情況下進行，試驗結(jié)果見表5。

從表5可以看出，隨著強磁選背景磁感應強度的提高，長石粗精礦Fe2O3含量下降，白度上升。綜合考慮，確定粗選背景磁感應強度為1.3 T。

2.3.2 長石1粗1精強磁選除鐵試驗

為進一步提高長石粗精礦白度，強化產(chǎn)品的市場競爭力，對浮選鋰云母尾礦進行了1 粗（1.3 T）1 精（1.5 T）高梯度強磁選試驗，結(jié)果見表6。

從表6 可以看出，多一段精選，精礦作業(yè)產(chǎn)率下降3.4 個百分點，F(xiàn)e2O3含量下降一半，白度提高11 個百分點，達到了釉料級陶瓷原料品質(zhì)要求，市場需求量大，價格也提高近1 倍。因此，長石精礦除鐵宜采用1次弱磁選1粗1精強磁選流程。

2.4 全流程試驗

在條件試驗及開路流程試驗基礎上進行了全流程試驗，試驗流程見圖6，結(jié)果見表7。

從表7 可以看出，礦石采用圖6 所示的流程處理，獲得了（TaNb）2O5品位36.35%、回收率46.04%的鉭鈮精礦，Li2O 品位2.03%、回收率72.57%的鋰云母精礦，產(chǎn)率62.95%、Fe2O3含量0.04%、白度72.2%的高白長石精礦。

總體來看，試驗獲得的鉭鈮精礦回收率還不高，鋰云母精礦Li2O 品位也不高，這與礦石性質(zhì)關(guān)系密切：鋰主要賦存于云母礦中，部分被鐵離子晶格取代，大大壓縮了鋰云母精礦Li2O 品位的上限；礦石屬風化花崗巖型礦石，含泥量高，鉭鈮和部分鋰云母嵌布粒度微細，不利于回收率的提高。

3 結(jié)論

（1）江西某風化型花崗巖鋰云母礦石屬鋰多金屬礦石，Li2O 含量0.38%，（TaNb）2O5含量0.015%，構(gòu)成長石的主要成分SiO2含量69.92%、Al2O3含量16.24%、K2O 含量2.75%、Na2O 含量4.67%；礦石中的鋰主要賦存于云母礦物中，鋰云母解離較容易，礦石中部分鋰被鐵離子晶格取代，壓縮了鋰礦物和鋰精礦理論品位的上限；鉭鈮主要賦存于鉭鈮鐵礦中，嵌布粒度較細，不利于回收率的提高。長石中鐵、鈦等雜質(zhì)成分含量不高，有利于獲得較高白度的精礦。

（2）礦石在磨礦細度為-0.074 mm40%的情況下，采用1 粗1 精中礦1 次再選重選流程選鉭鈮，重力沉降脫出-0.031 mm 礦泥，1粗2精2掃浮選流程選鋰，1次弱磁選、1 粗1 精高梯度強磁選流程脫出長石中的鐵，獲得了（TaNb）2O5品位36.35%、回收率46.04%的鉭鈮精礦，Li2O 品位2.03%、回收率72.57%的鋰云母精礦，產(chǎn)率62.95%、Fe2O3含量0.04%、白度72.2%的高白長石精礦。

（3）鉭鈮精礦回收率、鋰云母精礦Li2O 品位不高與礦石性質(zhì)關(guān)系密切：鋰主要賦存于云母礦中，部分被鐵離子晶格取代，大大壓縮了鋰云母精礦Li2O品位的上限；礦石屬風化花崗巖型礦石，含泥量高，鉭鈮和部分鋰云母嵌布粒度微細，不利于回收率的提高。