某低品位铌-钽多金属矿中锂的可利用性.pdf

第6 2 卷第4 期 2010 年11 月 有色金属 N o n f e i “ r o u M e t a l s V o L6 2 ．N o ．4 N o v ．20lO 某低品位铌一钽多金属矿中锂的可利用性 李艳峰1 ，邓雁希2 ，王玲1 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 ；2 ．中国地质大学 北京 ，北京1 0 0 0 8 3 摘 要某低品位铌．钽多金属矿中伴生组分锂含量 L i 0 为0 ．3 9 ％，已达工业回收品位。工艺特性研究表明，矿石中锂的 赋存状态复杂，其中仅有4 3 ．5 4 ％的锂以锂辉石形式存在，其次以透锂长石及锂云母等形式存在，透锂长石与其他长石相似的可浮 性，使得大部分透锂长石基本进入尾矿。而回收锂云母的同时白云母及黑云母也进入锂精矿，大大降低锂精矿的品位，表明矿石中 的锂较为难选。 关键词工艺矿物学；锂；工艺特性；赋存状态 中图分类号T D 9 1 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 l 2 0 1 0 0 4 0 0 8 5 0 7 作为具有极高战略价值的锂，主要以硅酸盐 占6 7 ％ 及磷酸盐 占2 1 ％ 的形式存在。所研究 的锂矿石中锂主要以锂辉石、透锂长石形式存在，其 次为锂云母和锂白云母，其他少量的锂矿物有磷锂 铝石、锰磷锂矿及铁磷锂矿等。根据矿石中锂的工 艺特性，进行了锂辉石浮选探索试验。经过一粗两 扫后，浮选尾矿中锂 L i ，0 含量降至0 ．1 8 ％，这部 分尾矿可以作为最终尾矿丢弃，但是粗精矿经过两 次精选锂，精矿含锂品位 L i ，0 仅1 ．3 0 ％，一次浮 选作业的富集比约为1 ．5 ，而五次精选后，锂精矿品 位没有得到明显提高，表明该矿样属于难选矿石，要 想获得理想的锂辉石精矿比较困难。 1矿石化学性质 原矿矿石中钽、铌、锡、锂及铍的含量分别为 0 ．0 1 7 l ％，0 ．0 2 1 9 ％，0 ．0 8 8 ％，0 ．3 9 ％及0 ．0 1 7 ％。 铌、钽达到工业可利用品位，锡、锂、铍均稍低于工业 综合回收品位。原矿样化学成分及锂的化学物相分 别见表1 和表2 。 表1 原矿样化学成分 T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fo r e 表2 锂的化学物相 T a b l e2P h a s ea n a l y s i so fl i t h i u mi no r e 锂的矿物组成及相对含量如表3 所示。矿石中 锂矿物主要为锂辉石、透锂长石，其次为锂云母、锂 白云母，其他有极少量的磷锂铝石、锰磷锂矿、铁磷 收稿日期2 0 1 0 0 4 1 4 作者简介李艳峰 1 9 6 9 一 ，女，天津市人，工程师。硕士。主要从事 工艺矿物学等方面的研究。 锂矿，锂的矿物组成复杂。 表3 锂矿物的组成及相对含量 T a b l e3M i n e r a lc o m p o s i t i o no fl i t h i u mm i n e r a l 矿物名称含量／％矿物名称 含量／％ 锂辉石 2 ．6 3 磷锂铝石 透锂长石3 ．3 3锰磷锂矿0 ．3 2 锂云母、锂白云母0 ．9 4 铁磷锂矿 2 锂的赋存状态‘ 矿样中锂主要以独立矿物形式存在，锂的矿物 种类复杂，因确定各锂矿物中L i O 的含量对评估矿 石质量非常重要，单矿物的化学定量分析确定矿样 中锂辉石、白云母等矿物中L i O 的含量分别为 6 ．4 0 ％和0 ．3 9 ％，锂的赋存状态见表4 。 万方数据 8 6 有色金属第6 2 卷 表4 锂在原矿样中的平衡分配计算结果 T a b l e4D i s t r i b u t i o no fl i t h i u mi no r e 注云母包括锂云母、锂白云母、白云母与黑云母，云母中锂的 含量通过提取云母单矿物后化学分析获得。 从表4 看出，原矿样中仅有4 3 ．5 4 ％的锂以锂 辉石形式存在，其余3 7 ．5 6 ％的锂以透锂长石形式 存在，1 0 ．5 9 ％以锂云母、锂白云母形式存在，还有 8 ．3 l ％以磷锂铝石等锂的磷酸盐形式存在。 可见锂辉石是最主要的回收矿物，从技术角度 可知透锂长石及磷锂铝石等磷酸盐矿物回收困难， 而云母类矿物的回收将严重影响锂精矿品位。因 此，对于该矿样来说，若能单独选出锂辉石，精矿最 高品位为6 ．4 0 ％，回收率只有4 3 ．5 4 ％，而实际上从 硅酸盐矿物之间的分选效率来看很难实现。 3 锂矿物的嵌布特征 3 ．1 锂辉石 锂辉石 L i A l [ S i 0 。] 以具有高的折射率、浅褐 色及发育的柱状解理为特征。扫描电镜能谱分析中 由于超轻元素L i 不能显示，故只有A l ，S i ，0 ，有时也 显示含少量的K 和N a 等元素。矿物学资料显示， 硅氧四面体中无A l 代替S i ，A l 可被F e 和M n 等代 替，L i 可被K 和N a 等代替，锂辉石中L i ，0 含量一 般在5 ．8 ％～7 ．1 ％之间变化，L i ，0 会随一价离子 如N a 和K 的类质同象代换而降低。x 射线能谱 分析表明，该矿样中锂辉石常含少量K ，N a ，M n ，C a ， M g 等元素，它的典型x 射线能谱见图1 。 u 3 2 ’掣u 3 a ■f l ●●l ●～■岬●‘ ‘。“”。”2 嘴甜 A Lj j川I 2 ∞4 ∞。∞ 。盘r ’0 。0 0 1 2 N1 4 0 41 60 0GIVkV ”∞知呻 U Ⅺr 口’- 2 ∞ 3 ∞E 忡r 口●∞k O V 5 。∞．’呻“∞。’“ t ⋯ - d 2 q”●* ．●* 4 ‰M 1 0 “ 2 45 7岫a ■r _ ●●q ”一一“椰’絮裂 嚣L S e e s 1 4 七 【c ．肛l 晰 一 2 钿4 h ‘h 。热，日 池1 抽’‘“’‘“1 ‘”“E 崎r 计。∞ 3 ∞ ‘‰r 0 ∞k e y ‘舯 7 肿 ‘舯’棚 ”1 图l锂辉石的典型X 射线能谱 常含微量K ，N a 。M n ，C a ，M g 等 F i g ．1T y p eX r a ys p e c t r u mo fs p o d u m e n e ’锂辉石在矿石中主要呈粗粒嵌布，也有部分呈 细粒柱状集合体嵌布于石英与长石粒间或包裹于石 英中，粗粒锂辉石常受应力作用产生压碎现象，后期 长英质细脉充填交代时导致其粒度变细且嵌布关系 变得复杂，在粗粒锂辉石颗粒边缘或裂隙处，经常可 见因交代作用发生的蚀变，从镜下特征看其产物主 要是白云母 可能含L i 、石英和长石。综合样中锂 辉石的产出特征见图2 ～图5 。 万方数据 第4 期李艳峰等某低品位铌．钽多金属矿中锂的可利用性 8 7 3 ．2 透锂长石 透锂长石由于在目前浮选技爿F 与钠长石及正 长石等其他长石类矿物分离困难，所以其中的锂很 难回收。透锂长石分子式为L i [ A 1 S i 。O 。。] ，其中锂 可被钾、钠、钙等代替。x 射线能谱分析表明该矿样 中透锂长石成分也比较稳定，其理论锂 L i O 含量 为4 ．3 6 ％，透锂长石的典型X 射线能谱见图6 。 Q 一石英；S p d 一锂辉石；A b 一钠长石 图2 综合样中粗粒锂辉石 F i g ．2 C o a r s ec o l u m n a rs p o d u m e n ei n o r es a m p l e Q 一石英S p d 一锂辉石；A b 一钠长石 图3 综合样中的中粒锂辉石 F i g ．3 Mi d d l ec o l u m n a rs p o d u m e n ei no r es a m p l e 偏光显微镜下透锂长石与共生矿物锂辉石区 别是透锂长石的折射率小，不见辉石式解理。与石 英可根据它有解理、负低突起、二轴晶相区别。与正 长石区别在于干涉色较高，且为正光性。矿样中透 锂长石常呈中粗粒状集合体，常与其他长石、白云 母、石英、锂辉石等共生在一起。透锂长石粒度分布 范围一般为0 ．0 3 0 一1 ．0 m m 。 3 ．3 云母类矿物 矿样中云母类矿物包括锂云母、锂白云母、白云 母及黑云母，浮选工艺中无法相互分离，故综合描 S p d 一锂辉石；B t 一黑云母；A b 一钠长石 图4 综合样中的细粒锂辉石 F i g ．4 F i n es p o d u m e n ei nc o m p o s i t es a m p l e s Q 一石英；S p d 一钾辉石；M s 一白云母 图5 原矿样石英中的锂辉石 F i g ．5 F i n es p o d u m e n ei nq u a r t zi no r e 图6 透锂长石的典型X 射线能谱 F i g ．6 T y p eX r a ys p e c t r u mo fp e t a t i t e 述。锂云母分子式为K { L i 一，A l 。 。[ A l 。S i 。一。O 。。] O H ，F } ，其中z 0 ～0 ．5 。扫描电镜能谱分析时 不能显示L i ，但据矿物学资料，锂云母中“的取代 会导致A l 的降低，故通过对比能谱中A 1 ／S i 强度 比，可判断是否为锂云母或白云母中是否含“。矿 万方数据 8 8 有色金属第6 2 卷 样中自云母及锂云母、锂白云母的的x 射线能谱图见图7 和图8 。 图7 矿样中自云母x 射线能谱 不含L i ，A I ／S i 强度比值相对高 F i g ．7X r a ys p e c t r u mo fm u s c o v i t ei nc o m p o s i t es a m p l e s 图8 矿样中锂云母、锂自云母x 射线能谱 含L i ，A I ／S i 强度较白云母中小 ’F i g ．8X r a ys p e c t r u mo fl e p i d o l i t ea n dm u s c o v i t ei nc o m p o s i t es a m p l e s 云母类矿物主要呈大鳞片状嵌布，其次呈细鳞 片状嵌布，还有一部分是交代长石、锂辉石时形成 的。大鳞片状云母在标本上肉眼即可见到，其鳞片 最大可达近lc m ，其中大部分呈无色，少部分显浅紫 色或褐色，显微镜下呈完整的片状集合体产出，粒度 分布范围一般为0 ．1 2 ．0 r a m ，磨矿时易于单体解 离，见图9 。小鳞片状云母主要嵌布于石英、长石粒 间或充填于锂辉石的裂隙，这部分云母分布广泛，粒 度一般分布于0 ．0 0 5 0 ．0 5 0 m m ，磨矿过程中较难 与共伴生矿物充分解离，影响矿物之间的浮选分离 效果，见图1 0 和图1 l 。 浮选回收锂时，云母类矿物的回收对提高回收 率有一定贡献，但它的回收将明显降低锂精矿中 L i 0 的含量，要想获得合格的锂精矿，在浮选过程 中，必须抑制云母类矿物使其不会进入锂辉石精矿 或从锂辉石精矿中分离出来。 Q 一石英；M s 一白云母 图9白云母类矿物 F i g ．9A g g r e g a t i o no fm u s c o v i t e 万方数据 第4 期李艳峰等某低品位铌一钽多金属矿中锂的可利用性 8 9 Q 一石英；A b 一钠长石；M s 一白云母 图1 0 长石裂隙中的白云母类矿物 3 ．4 磷锂铝石 磷锂铝石分子式为L i A l P O 。 O H ，F 。磷锂 铝石常呈致密块状或土状集合体嵌布于长石、石英 等矿物粒间，嵌布粒度以中细粒为主，其典型X 射 线能谱图见图1 2 。 A b 一钠长石；S r t 一绢云母 图l l细鳞片状集合体产出的绢云母 F i g ．11 F i n es c a l e l i k ea g g r e g a t i o no fs e f i c i t e 图1 2 矿样中磷锂铝石的特征X 射线能谱 F i g ．1 2T y p eX r a ys p e c t r u mo fM o n t e b r a s i t ei nc o m p o s i t es a m p l e s 3 ．5 锰磷锂矿一铁磷锂矿 锰磷锂矿．铁磷锂矿是锂的磷酸盐矿物，分子式 为L i F e ，M n [ P O 。] ，F e 与M n 为完全类质同象，根 据M n F e 和M n F e 分为锰磷锂矿和铁磷锂矿，常 呈致密块状、细粒状或土状集合体嵌布于长石、云 母、石英等矿物粒间，嵌布粒度以中细粒为主，其典 型x 射线能谱图见图1 3 。 4 矿石中锂矿物的粒度嵌布特征 采用M L A 矿物解离分析仪 测定2 ～0 r a m 综合 样中锂辉石的产出粒度，统计结果见表5 ，结果显示， 锂辉石的粒度粗，8 5 ．4 0 ％分布在0 ．0 7 4 m m 以上。 5 原矿样不同磨矿产品中锂矿物的 解离度特征 对磨矿细度一0 ．0 7 4 m m 分别占6 0 ％，7 0 ％， 8 0 ％的综合样，采用M L A 矿物解离分析仪 考查锂 辉石、云母及透锂长石等矿物的单体解离特征，结果 见表6 一表9 。 由此可知，当磨矿细度为一0 ．0 7 4 m m 占6 0 ％时， 锂辉石单体解离很充分，透锂长石和锂云母单体解离 也比较充分锂辉石、锂云母及透锂长石的单体解离度 随着磨矿细度的增加变化很小，说明这些矿物的产出 粒度较粗，在较粗磨矿细度条件下即获得了较好的解 离，此后继续提高磨矿细度时解离度的增加幅度变小 而单体粒度则变细，而且镜下观察证明会使石英、长 石类矿物出现过磨现象，影响矿物的分选效果，因为 万方数据 有色金属 第6 2 卷 其余透锂长石主要与其他长石连生，锂云母主要与其他云母连生，可以作为矿物分选给料。 图1 3 矿样中锰磷锂矿- 铁磷锂矿的特征x 射线能谱 F i g ．1 3 “ r E p eX r a ys p e c t r u mo fL i t h i o p h i l i t e T r i p h y l i t ei nc o m p o s i t es a m p l e s 表5 原矿2 0 r a m 综合样中锂辉石 表7不同磨矿细度产品中云母的单体解离特征 产出粒度统计结果Table 7L i b e r a t i o nd e g r e eo fm i c ai nd i f f e r e n t T a b l e5P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fs p o d u m e n ei no r e g n d i n gf i n e n e s ss a m p l e s 粒级／r a m 锂辉行 含量／％累计／％ 表6 不同磨矿细度产品中锂辉石的单体解离特征 T a b l e6L i b e r a t i o nd e g r e eo fs h o d u m e n ei n d i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s ss a m p l e s 表8 不同磨矿细度产品中透锂长石的 单体解离特征 T a b l e8L i b e r a t i o nd e g r e eo fp e t a l i t ei nd i f f e r e n t g n d i n gf i n e n e s ss a m p l e s 表9 不同磨矿细度产品中各锂矿物的 单体解离度统计结果 T a b l e9L i b e r a t i o nd e g r e eo fm i n e r a l sc o n t a i n i n gL i i n d i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s ss a m p l e s 。，， 磨矿细度／矿物的单体解离度／％ 一7 4 1 , t m ％锂辉石锂云母透锂长石 万方数据 第4 期李艳峰等某低品位铌一钽多金属矿中锂的可利用性 9 l 6结论 原矿样中锂矿物种类复杂，仅有d 3 ．5 4 ％的锂 以锂辉石形式存在，其余3 7 ．5 6 ％的锂以透锂长石 形式存在，1 0 ．5 9 ％以锂云母、锂白云母形式存在，还 有8 ．3 1 ％以磷锂铝石等锂的磷酸盐形式存在。可 回收的锂矿物主要为锂辉石，从技术角度透锂长石 参考文献 及磷锂铝石等磷酸盐矿物回收困难，而提取的云母 类纯矿物含锂 L i ，0 仅为0 ．3 9 ％，云母与锂辉石一 起回收将严重影响锂精矿品位，若能单独选出锂辉 石，精矿品位最高为6 ．4 0 ％，回收率最高为 4 3 ．5 4 ％，实际上，由于硅酸盐矿物之间的分选效率 一般较差，很难达到理想效果。 [ 1 ] 郑纬平，王向东，彭齐鸣，陈正炎，赵元艺，戴自希，曾问渠．锂的资源、生产、应用与市场[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 1 ， 1 l s 1 2 1 2 4 ． [ 2 ] 李明慧，郑绵平．锂资源的分布及其开发利用[ J ] ．科技导报，2 0 0 3 ，1 2 3 8 4 0 ． [ 3 ] 李承元，李勤，朱景和．世界锂资源的开发应用现状及展望[ J ] ．国外金属矿选矿2 0 0 1 ，3 8 8 2 2 2 6 ． [ 4 ] 赵元艺．中国盐湖锂资源及其开发进程[ J ] ．矿床地质，2 0 0 3 ，2 2 1 9 9 1 0 6 ． [ 5 ] 冀康平．锂资源的开发与利用[ J ] ．无机盐工业，2 0 0 5 ，3 7 5 7 9 ． [ 6 ] 戴自希．世界锂资源现状及开发利用趋势[ J ] ．中国有色冶金，2 0 0 8 ， 4 1 7 2 0 ． [ 7 ] 余赞松，陈明星，龚杰．宜春钽铌矿资源综合利用现状及存在问题[ J ] ．矿业快报，2 0 0 7 ，2 3 1 0 6 3 6 4 ． [ 8 ] 彭永华，刘彪文．宜春钽铌矿综合利用矿产资源的实践[ J ] ．矿业快报，2 0 0 8 ，2 4 8 8 7 8 9 ． [ 9 ] 戴永年．金属及矿产品深加工[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 2 1 4 2 ． [ 1 0 ] 汤集刚．河南省卢收县蔡家沟花岗伟晶岩型锂辉石铌钽矿可选性试样的工艺矿物学研究[ R ] ．北京北京矿冶研究总 院，2 0 0 4 ． 。尸 ‘＼A ’ I7 一／ R e e o v e r yF e a s i b i l i t yo fL ii nAL O WG r a d eT a N bP o l y m e t a l l i cD e p o s i t L IY a n 币n 9 1 ，D E N GY a n x i 2 ，W A N GL i n 9 1 1 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 7 0 ，C h i n a ； 2 ．C h i n aU n i v e r s i t yo fG e o s c i e n c e s B e i j i n g ，B e 咖n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o n t e n to fl i t h i u m L i 2O i naT a N bp o l y m e t a l l i co r ei s0 ．3 9 ％，S Ot h el i t h i u mcanb ec o n s i d e r e dt ob e u t i l i z e dc o m p r e h e n s i v e l y ．W h i l et h e p r o c e s s i n gm i n e r a l o g y o nt h eo r es h o w st h a ti ti s c o m p l e x a b o u tL i d i s s e m i n a t i o n ．T h e r ea r eo n l y4 3 ．5 4 ％L ii nt h es p o d u m e n e ，o t h e rL i i nl e p i d o l i t ea n dm i c a ．I ti sd i f f i c u l tt o s e p a r a t ep e t a l i t ea n do t h e rf l e d s p a rb yf l o a t i n gn o w ，S Ot h i sp a r to fp e t a l i t ew o u l de n t e ri n t ot a i l i n g ．F u r t h e ral a r g e o fm i c at h a td o e sn o tc o n t a i n i n gL iw i l le n t e rt h eL ic o n c e n t r a t ea n dd e b a s ei t sg r a d e ．S oi ti sd i f f i c u l tt ou t i l i z eL i i nt h eo r e ． K e y w o r d s p r o c e s s i n gm i n e r a l o g y ；l i t h i u m ；p r o c e s s i n gp e r f o r m a n c e ；l i t h i u md i s s e m i n a t i o n 万方数据