錢志博， 于 洋， 周少珍

(礦冶科技集團(tuán)有限公司 礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100160)

鋰及鋰化物具有獨(dú)特優(yōu)良的物理性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì),廣泛應(yīng)用于高能電池、合成橡膠、合金、空調(diào)、醫(yī)藥和焊接等領(lǐng)域,因此鋰及鋰化物已逐漸成為新興的戰(zhàn)略資源［1-2］。

含鋰礦物的多樣性造成含鋰礦石性質(zhì)差異較大,使得含鋰礦石分選工藝復(fù)雜［3］。 含鋰礦物以鋰輝石和鋰云母為主,還有一些如透鋰長(zhǎng)石、鋰磷鋁石等；與之緊密共生的脈石礦物主要有石英、長(zhǎng)石、云母、方解石、白云石、磷灰石、鈮鉭鐵礦、鈮鉭錳礦、磁鐵礦、高嶺石等［4-6］。

本文針對(duì)國(guó)內(nèi)某含鋰礦石進(jìn)行了傳統(tǒng)工藝的選別回收,結(jié)果表明鋰精礦Li2O 品位較低。 為此采用預(yù)處理工序,預(yù)先脫除磁性脈石和易浮脈石之后再進(jìn)行含鋰礦物的浮選,并采用新型捕收劑BK317-2(為淡黃色油狀液體,由礦冶科技集團(tuán)有限公司研制),浮選效果得到改善,鋰精礦Li2O 品位獲得提升。

1 原礦性質(zhì)

對(duì)某含鋰礦石進(jìn)行了化學(xué)多元素分析,結(jié)果如表1 所示。 結(jié)果表明該含鋰礦石中Li2O 含量為1.05%,具有回收價(jià)值。 Ta2O5、Nb2O5、K2O 和Na2O 含量均已達(dá)到回收利用標(biāo)準(zhǔn),但本文不作詳細(xì)研究。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

礦石中含鋰礦物主要為鋰輝石,其次為含鋰白云母,另有少量鋰磷鋁石、鋰綠泥石和鋰電氣石等。 鉭鈮礦物絕大部分為鈮鉭鐵礦(主要為鈮錳礦和鉭錳礦),偶見(jiàn)鈮鉭鈾礦。 其他礦物主要為石英、鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石,另有少量黑電氣石、方解石、白云石、磷灰石、高嶺石和微量的斜長(zhǎng)石、綠簾石、金云母、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、磷鐵錳礦、黃鐵礦、毒砂、石榴子石、榍石、透輝石、透閃石、綠柱石、鋯石、金紅石、黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦等。

鋰輝石是礦石中最主要的含鋰礦物,也是要回收的對(duì)象。 對(duì)鋰精礦進(jìn)行化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)其中Li2O、K2O和Na2O 含量分別為4.15%、1.06%和0.69%,通過(guò)化學(xué)分析及礦物自動(dòng)測(cè)量手段確定產(chǎn)品中鋰輝石含量為79.5%,雜質(zhì)礦物為鈉長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石,另見(jiàn)微量的鋰綠泥石、鋰磷鋁石和鋰電氣石等含鋰礦物。 消除雜質(zhì)礦物及其他含鋰礦物的影響,鋰輝石中Li2O 含量為5.22%,因此,該礦區(qū)的鋰精礦中Li2O 含量較難超過(guò)5.22%。

2 含鋰礦物選別探索性試驗(yàn)

不經(jīng)過(guò)預(yù)處理工序,直接按照常規(guī)工序一粗三精兩掃的閉路試驗(yàn)流程開(kāi)展含鋰礦物選別探索性試驗(yàn),采用油酸作捕收劑［7-9］,流程如圖1 所示,結(jié)果見(jiàn)表2。從表2 可以看出,鋰精礦Li2O 品位僅為2.84%,與該礦區(qū)純鋰輝石礦物的Li2O 品位5.22%還相差較大。

圖1 選鋰探索性試驗(yàn)流程

表2 選鋰探索性試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)鋰精礦進(jìn)行了形貌分析,如圖2 所示。 可見(jiàn)產(chǎn)品中的雜質(zhì)礦物主要為鈮鉭鐵礦、電氣石、方解石、石英和鉀長(zhǎng)石,另有少量白云石、磷灰石、金云母及鈣鋁榴石等。 這些雜質(zhì)礦物主要以單體形式產(chǎn)出,其粒度主要分布于0.020 ～0.080 mm。 從這些脈石礦物來(lái)看,它們一旦與鋰精礦一起上浮,便很難再次分開(kāi)。 因此,接下來(lái)擬在浮選回收含鋰礦物之前預(yù)先脫除磁性脈石和易浮脈石,以期減少后續(xù)鋰浮選的壓力,提升鋰精礦品質(zhì)。

圖2 未經(jīng)預(yù)處理所得鋰精礦形貌

3 強(qiáng)化預(yù)處理選別回收含鋰礦物試驗(yàn)

3.1 磁性脈石脫除試驗(yàn)

考慮到圖1 試驗(yàn)流程中鋰精礦含有鈮鉭鐵礦、電氣石以及少量金云母,這些礦物均可采用磁選方法進(jìn)行預(yù)先脫除。 按照含鋰礦物浮選的磨礦細(xì)度進(jìn)行不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁性脈石(主要是鈮鉭鐵礦)脫除試驗(yàn),結(jié)果如表3 所示。

表3 不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁性脈石脫除試驗(yàn)結(jié)果

從表3 可以看出,磁選能夠有效富集鉭鈮礦物。隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng),鉭鈮礦物脫除率逐漸升高。 當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)為1.1 T 時(shí),鉭鈮礦物脫除率基本穩(wěn)定。 經(jīng)測(cè)定,磁場(chǎng)強(qiáng)度1.1 T 時(shí)磁性脈石中含Li2O 1.25%,接近原礦Li2O 品位,此時(shí)損失的Li2O 回收率為5.74%。 綜合考量,此處進(jìn)行磁性脈石的脫除是值得的。

3.2 易浮脈石脫除試驗(yàn)

脫除易浮脈石的常用方法是采用油酸等脂肪酸類捕收劑在弱堿性條件下捕收方解石和磷灰石,同時(shí)可脫除部分細(xì)泥礦物。 接下來(lái)在原礦磁選脫除鉭鈮礦物之后進(jìn)行了易浮脈石的脫除試驗(yàn)研究,試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3,結(jié)果見(jiàn)表4(以CaO 和P2O5的脫除量為參考標(biāo)準(zhǔn))。

圖3 浮選脫除易浮脈石試驗(yàn)流程

表4 浮選脫除易浮脈石試驗(yàn)結(jié)果

表4 結(jié)果表明,隨著油酸用量增加,易浮脈石脫除率逐漸提高,但鋰回收率損失也逐漸增加。 綜合考量,選定油酸用量210 g/t 較為合適。

3.3 BK317-2 用量試驗(yàn)

傳統(tǒng)捕收劑油酸存在捕收能力強(qiáng)、選擇性差的缺點(diǎn),在捕收含鋰礦物的同時(shí),還會(huì)夾帶殘余的磁性脈石以及易浮脈石,拉低Li2O 品位。 為了解決該問(wèn)題,采用新型含鋰礦物捕收劑BK317-2 進(jìn)行浮選,其用量試驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。 BK317-2 是脂肪酸類與酯類的復(fù)合體,能在改善捕收能力的同時(shí)提高其選擇性。

圖4 BK317-2 用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖4 可以看出,當(dāng)粗選階段BK317-2 用量為800 g/t 時(shí),Li2O 回收率較高,此時(shí)Li2O 品位為2.05%。接下來(lái),按照粗選BK317-2 用量800 g/t 開(kāi)展含鋰礦物工藝流程選別試驗(yàn)。

3.4 推薦工藝流程選別試驗(yàn)及結(jié)果

基于以上條件試驗(yàn)獲得的較優(yōu)藥劑指標(biāo)及相關(guān)參數(shù),開(kāi)展了含鋰礦物的磁選-浮選閉路流程選別試驗(yàn),試驗(yàn)流程如圖5 所示,結(jié)果見(jiàn)表5。 預(yù)先脫除磁性脈石、易浮脈石,采用BK317-2 作捕收劑,經(jīng)過(guò)一粗三精兩掃浮選,鋰精礦Li2O 品位達(dá)到4.15%,較表2 中鋰精礦Li2O 品位2.84%有較大提升。

圖5 推薦流程

表5 推薦流程試驗(yàn)結(jié)果

預(yù)處理-浮選所得鋰精礦形貌如圖6 所示。 對(duì)比發(fā)現(xiàn),圖6 中的雜質(zhì)礦物較圖2 有較大程度減少,說(shuō)明強(qiáng)化脫除磁性脈石、易浮脈石等預(yù)處理工藝有利于鋰精礦Li2O 品位的提升。

圖6 經(jīng)預(yù)處理所得鋰精礦形貌

4 結(jié) 語(yǔ)

1) 某低品位含鋰礦石中鋰輝石蝕變作用較強(qiáng),鋰輝石純礦物L(fēng)i2O 品位僅為5.22%,說(shuō)明該礦石中含鋰礦物與其他礦物交代作用強(qiáng)烈,逐漸鋰云母化、黏土礦物化,可浮性也因此變差。

2) 在含鋰礦物浮選之前脫除鈮鉭鐵礦等磁性脈石和方解石、磷灰石等易浮脈石,不僅能夠減少后續(xù)鋰浮選的壓力,還能提升鋰精礦品質(zhì)。

3) BK317-2 較傳統(tǒng)含鋰礦物捕收劑油酸選擇性更好、泡沫更加充實(shí)、流動(dòng)性好,有必要進(jìn)一步加以應(yīng)用和研究。

4) 盡管采用強(qiáng)化預(yù)處理-浮選工藝回收含鋰礦物,鋰精礦中仍然存在一定含量的以硅酸鹽為主的脈石。 有必要在后續(xù)工作中探索添加反浮選工序并結(jié)合選鋰尾礦進(jìn)行長(zhǎng)石、石英分步回收的可行性。