某锂多金属矿浮选工艺研究.pdf

某锂多金属矿浮选工艺研究 ① 吕子虎１，２，卫敏１，２，吴东印１，２，赵登魁１，２，程宏伟１，２，杨飞３（１．中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南郑州４５０００６；２．国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室，河南郑州４５０００６；３．国土资源部放射性与稀有稀散矿产综合利用重点实验室，广东韶关５１２０２６）摘要对某锂多金属矿进行了选矿工艺试验研究，分析了磨矿细度、药剂制度等对矿石分选效果的影响，最终确定了磨矿-脱泥- 浮选的工艺流程，闭路试验得到Ｌｉ２Ｏ品位３．７７％、Ｒｂ２Ｏ含量０．６７％、Ｃｓ２Ｏ含量０．１１％，对应的回收率分别为７２．５８％、７１．０９％和７１．５４％的锂云母精矿，实现了矿物资源的综合回收利用。关键词锂多金属矿；锂云母；浮选；混合捕收剂；锂；铷；铯中图分类号ＴＤ９２３文献标识码Ａｄｏｉ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０３．０１５文章编号０２５３－６０９９（２０２０）０３－００５８－０４ＦｌｏｔａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＬｉｔｈｉｕm ＰｏｌｙmｅｔａｌｌｉｃＯｒｅＬＺｉ-ｈｕ１，２，ＷＥＩＭｉｎ１，２，ＷＵＤｏｎｇ-ｙｉｎ１，２，ＺＨＡＯＤｅｎｇ-ｋｕｉ１，２，ＣＨＥＮＧＨｏｎｇ-ｗｅｉ１，２，ＹＡＮＧＦｅｉ３（１．ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣＡＧＳ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００６，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄＭｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＰｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃＯｒｅｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＬａｎｄａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００６，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲａｄｉｏａｃｔｉｖｅａｎｄＲａｒｅＳｃａｔｔｅｒｅｄＭｉｎｅｒａｌｓＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＬａｎｄａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｓｈａｏｇｕａｎ５１２０２６，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎｔｅｓｔｆｏｒａｌｉｔｈｉｕｍｐｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃｏｒｅｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｆｉｎｅｎｅｓｓａｎｄｒｅａｇｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｎｓｅｐａｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｆｌｏｗｓｈｅｅｔｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇ-ｄｅｓｌｉｍｉｎｇ-ｆｌｏｔａｔｉｏｎｗａｓｅｖｅｎｔｕａｌｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ａｃｌｏｓｅｄ-ｃｉｒｃｕｉｔｔｅｓｔａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅａｂｏｖｅｆｌｏｗｓｈｅｅｔｐｒｏｄｕｃｅｄａｌｅｐｉｄｏｌｉｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｇｒａｄｉｎｇ３．７７％Ｌｉ２Ｏ，ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ０．６７％ｏｆＲｂ２Ｏａｎｄ０．１１％ｏｆＣｓ２Ｏａｔｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｃｏｖｅｒｉｅｓｏｆ７２．５８％，７１．０９％ａｎｄ７１．５４％，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈｉｓｍｉｎｅｒａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｃａｎｂｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｕｔｉｌｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌｉｔｈｉｕｍｐｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃｏｒｅ；ｌｅｐｉｄｏｌｉｔｅ；ｆｌｏｔａｔｉｏｎ；ｃｏｍｂｉｎｅｄｃｏｌｌｅｃｔｏｒ；ｌｉｔｈｉｕｍ；ｒｕｂｉｄｉｕｍ；ｃａｅｓｉｕｍ锂是密度最小、金属活动性较强的一种重要能源金属，更因为其具有优异的储能性能，已被国家上升到战略资源的高度。锂金属及其化合物在热核反应、高能锂电池、轻质合金等领域都获得了广泛应用［１－３］。自然界中，锂主要来源于锂辉石、锂云母、铁锂云母等固体含锂矿物以及盐湖卤水［４－８］。某锂多金属矿矿石资源丰富，二氧化锂资源量上万吨，且伴生有铷铯稀有金属，为合理开发此锂资源及综合利用伴生稀有金属铷铯，有必要对其开展选矿试验研究，为企业提供技术支撑和服务。１矿石性质某锂多金属矿矿物成分见表１，化学多元素分析结果见表２。矿石中主要含锂矿物有锂云母、铁锂云母和含锂白云母以及少量锂辉石，主要脉石矿物有石英、长石、方解石、高岭石、黑云母等。锂云母、铁锂云母在矿石中主要分布在石英和长石粒间，锂云母粒度粗细不均，粗粒可到３ｍｍ，细粒锂云母被石英和长石包裹，包裹体粒度多在０．０１ｍｍ以下。含锂白云母主要以细粒集合体状或细脉状分布，粒度多集中在０．００２～０．０１ｍｍ之间，易泥化。锂辉石细粒嵌布，粒度主要集中在０．０５～０．２ｍｍ之间。长石主要以钠长石为主，其次是钾长石，常与石英、云母等组成花岗结构，粒度一般在０．３～３ｍｍ之间。石英的形成有两期，早期较粗，晚期较细，粒度一般小于０．０１ｍｍ。 ①收稿日期２０２０－０１－１６基金项目中国地质调查局地质调查项目（ＤＤ２０１９０２６９，ＤＤ２０１９０５９０）；国土资源部放射性与稀有稀散矿产综合利用重点实验室开放基金（ＲＲＳＭ-ＫＦ２０１８-０８）；河南省科技攻关项目（１８２１０２３１０８６８）作者简介吕子虎（１９８０－），男，河南信阳人，硕士，高级工程师，主要从事矿产资源调查与综合利用研究工作。第４０卷第３期２０２０年０６月矿矿冶冶工工程程ＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ．４０ №３Ｊｕｎｅ２０２０表１矿石矿物组成（质量分数）／％云母１）石英斜长石钾长石方解石高岭石萤石２２．９３６．４２７．６５．９８３．３５２．２３０．３３褐铁矿锡石黑云母白云石金红石磷灰石锂辉石０．１０．１２０．５１０．１０．０１０．２９０．９２１）云母包括锂云母、铁锂云母和含锂白云母。表２矿石化学多元素分析结果（质量分数）／％Ｌｉ２ＯＲｂ２ＯＣｓＯ２ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３Ｋ２ＯＮａ２ＯＴＲＥ１）１．０５０．１９０．０３１６５．７０１５．６９０．３１３．３１２．６８４１．６１）单位为ｇ／ｔ。２试验研究２．１试验方案锂云母选别方法主要是手选和浮选，手选一般用于选别结晶粗大的锂云母矿，浮选用于细粒嵌布的锂云母矿。锂云母可在酸性矿浆中浮选，采用硫酸调浆（ｐＨ＜３），胺类阳离子作捕收剂浮选锂云母；也可在碱性矿浆中浮选，采用阴离子-阳离子混合捕收剂浮选锂云母［９－１１］。在工艺矿物学研究及大量探索试验的基础上确立了锂云母选别流程为磨矿-脱泥-碱性浮选，原则流程见图１。其中助剂ＣＰ-５为自主研发的药剂，是一种无机盐。 2 min3 6 B3 63 图１原则流程２．２试验及结果分析２．２．１磨矿细度对锂云母分选的影响选矿过程中，有用矿物与脉石矿物的充分解离是实现矿物分离富集的先决条件。在碳酸钠用量１０００ｇ／ｔ、水玻璃用量２０００ｇ／ｔ、助剂ＣＰ-５用量３００ｇ／ｔ、氧化石蜡皂用量４００ｇ／ｔ、十二胺用量１００ｇ／ｔ条件下，考察了磨矿细度对锂云母分选的影响，试验流程见图１，结果见图２。结果表明，精矿Ｌｉ２Ｏ品位随着磨矿细度提高而逐渐降低，回收率则先快速增加后缓慢增加，在－０．０７４ｍｍ粒级占５０％时，锂云母精矿Ｌｉ２Ｏ品位３．０４％、回收率７５．５４％。考虑到粗选尽可能回收有用矿物，因此选择磨矿细度为－０．０７４ｍｍ粒级占５０％。 -0.074 mm40/4 4.0 3.6 3.2 2.8 2.4 80 60 40 20 0 404550556065 Li2O8 /;5 图２磨矿细度对锂云母分选的影响２．２．２碳酸钠用量对锂云母分选的影响碳酸钠可以调节矿浆ｐＨ值，消除有害离子影响，提高捕收剂使用效率，降低捕收剂消耗。磨矿细度－０．０７４ｍｍ粒级占５０％，其他条件不变，碳酸钠用量对锂云母分选效果的影响见图３。由图３可知，随着碳酸钠用量增加，锂云母精矿Ｌｉ２Ｏ品位和回收率逐渐升高，说明使用碳酸钠有利于提高锂云母的分选效果；碳酸钠用量为８００ｇ／ｔ时，锂云母精矿Ｌｉ２Ｏ品位３．２７％、回收率６９．７７％，分选效果较好，因此碳酸钠用量确定为８００ｇ／ｔ（矿浆ｐＨ＝８）。 /;5 图４水玻璃用量对锂云母分选的影响２．２．４浮选助剂用量对锂云母分选的影响试验过程中发现，浮选时添加浮选助剂ＣＰ-５可明显提高锂云母精矿回收率。水玻璃用量２０００ｇ／ｔ，其他条件不变，助剂ＣＰ-５用量对锂云母精矿Ｌｉ２Ｏ品位和回收率的影响见图５。由图５可以看出，相同试验条件下，随着浮选助剂添加量增加，锂云母精矿Ｌｉ２Ｏ品位先增加后降低、但变化不大，回收率从６６．９１％增加到７４．３５％，显然ＣＰ-５的添加有利于提高锂云母精矿回收率，改善锂云母分选效果。综合考虑选择ＣＰ-５添加量为３００ｇ／ｔ。 CP-5 /;5 图５ＣＰ-５添加量对锂云母分选的影响２．２．５捕收剂用量对锂云母分选的影响混合捕收剂间具有协同作用，可以提高矿物浮选的选择性和回收率，还能减少药剂用量。前期研究表明，氧化石蜡皂与十二胺的配比为４ ∶１时，分选指标较好。为此基础上，在助剂ＣＰ-５用量３００ｇ／ｔ，其他条件不变的情况下，混合捕收剂用量对锂云母分选效果的影响见图６。结果表明，锂云母精矿Ｌｉ２Ｏ品位随着混合捕收剂用量增加而降低，回收率则先增后降，在混合捕收剂用量为５００ｇ／ｔ时，锂云母精矿Ｌｉ２Ｏ品位３．３１％、回收率７５．８７％，分选指标较好，所以确定混合捕收剂用量为５００ｇ／ｔ。 ;0A4g t-1 4.0 3.6 3.2 2.8 2.4 80 60 40 20 0 400450500550600 Li2O8 /;5 图６混合捕收剂用量对锂云母分选的影响２．３全流程试验在锂多金属矿工艺矿物学研究及锂云母选别条件试验的基础上，进行了全流程开路试验，试验条件及流程见图７，结果见表３。浮选全流程开路试验采用磨矿-脱泥-一粗两扫两精浮选工艺流程，得到了Ｌｉ２Ｏ品位４．０２％、回收率５２．５３％的锂云母精矿。闭路试验采用中矿顺序返回的工艺流程，可获得Ｌｉ２Ｏ品位３．７７％、回收率７２．５８％的锂云母精矿，其中Ｒｂ２Ｏ含量０．６７％、回收率７１．０９％，Ｃｓ２Ｏ含量０．１１％、回收率７１．５４％，实现了伴生稀有元素的综合回收，提高了矿物资源利用率。 2 ming/t -0.074 mmC50 800 2000 300 400100 2 min;4 5003 min/;3B;, 20050 3 min/;3B;, 10025 D31 2 2 23D32 2 223 2 min;4 200 1 21 图７全流程开路试验流程表３全流程开路试验结果产品名称产率／％Ｌｉ２Ｏ品位／％回收率／％精矿１４．２６４．０２５２．５３中矿１７．５９１．６６１１．５４中矿２２．６８２．６７６．５５扫精１６．７１１．５３９．４１扫精２２．７３０．９５２．３７尾矿５５．１２０．２０１０．１０细泥１０．９１０．７５７．４９原矿１００．００１．０９１００．０００６矿冶工程第４０卷３结语１）矿石中锂云母、铁锂云母及含锂白云母是主要回收的含锂铷铯矿物，其多以粒间形式分布在石英和长石粒间，嵌布粒度以中细粒为主。但有部分细粒的锂云母、含锂白云母被长石和石英包裹，粒度较细，单体解离困难，可浮性较差，不易回收。该矿石风化较严重，含有一定量易泥化的黏土矿物，此外还有部分微细粒含锂白云母，在磨矿过程中皆易泥化形成矿泥，将影响选矿指标。２）根据矿石性质，该矿宜采用磨矿-脱泥-浮选的工艺流程。采用碱法阴离子-阳离子浮选工艺，十二胺和氧化石蜡皂作阴、阳离子混合捕收剂，ＣＰ-５为浮选助剂，浮选闭路试验获得Ｌｉ２Ｏ品位３．７７％、Ｒｂ２Ｏ含量０．６７％、Ｃｓ２Ｏ含量０．１１％，回收率分别为７２．５８％、７１．０９％和７１．５４％的锂云母精矿，选矿指标较理想。参考文献［１］ＱｕｎｘｕａｎＹａｎ，ＸｉｎｈａｉＬｉ，ＺｈｏｕｌａｎＹｉｎ，ｅｔａｌ．Ａｎｏｖｅｌｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｌｉｔｈｉｕｍｆｒｏｍｌｅｐｉｄｏｌｉｔｅ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，２０１２，１２１－１２４５４－５９．［２］ＹａＣｈｅｎ，ＱｉａｎｑｉｕＴｉａｎ，ＢａｉｚｈｅｎＣｈｅｎ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｌｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｆｒｏｍｓｐｏｄｕｍｅｎｅｂｙａｓｏｄｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅａｕｔｏｃｌａｖｅｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，２０１１，１０９４３－４６．［３］王秋舒，元春华，许虹．全球锂矿资源分布与潜力分析［Ｊ］．中国矿业，２０１５，２４（２）１０－１７．［４］董栋，程宏伟，郭保万，等．锂辉石选矿技术现状及展望［Ｊ］．矿产保护与利用，２０１８（４）１３０－１３４．［５］赵悦豪，王毓华，郑海涛，等．四川某锂辉石矿磨矿产品粒级优化试验研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１９（１）４９－５３．［６］梅志，孙伟，刘若华，等．四川某锂辉石矿浮选试验研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１５（５）４６－４８．［７］刘跃龙，陈文彦，刘够生．中国矿山型锂矿资源分布及提取碳酸锂技术［Ｊ］．无机盐工业，２０１３，４５（６）８－１０．［８］谭秀民，张永兴，张利珍，等．能源金属锂资源开发利用现状及发展建议［Ｊ］．矿产保护与利用，２０１７（５）８７－９２．［９］邓海波，张刚，任海洋，等．季铵盐和十二胺对云母类矿物浮选行为和泡沫稳定性的影响［Ｊ］．非金属矿，２０１２，３５（６）２３－２５．［１０］吕子虎，赵登魁，沙惠雨，等．阴阳离子组合捕收剂浮选锂云母的试验研究［Ｊ］．矿产保护与利用，２０１７（２）８１－８４．［１１］刘书杰，王中明，陈定洲，等．某钽铌尾矿锂云母、长石分离试验研究［Ｊ］．有色金属（选矿部分），２０１３（Ｚ）１７７－１７９．引用本文吕子虎，卫敏，吴东印，等．某锂多金属矿浮选工艺研究［Ｊ］．矿冶工程，２０２０，４０（３）５８－６１． �� （上接第５７页）软件进行分析，结果表明，ＢＷ-１用量是影响精矿品位和回收率的主要影响因素；磨矿细度与Ｈ２ＳＯ４用量的交互作用对精矿品位影响显著；Ｈ２ＳＯ４用量和ＢＷ-１用量之间的交互作用对精矿回收率影响显著。３）通过软件ＤｅｓｉｇｎＥｘｐｅｒｔ预测并验证，在磨矿细度为－０．０７４ｍｍ粒级占６０％、Ｈ２ＳＯ４用量１３．２０ｋｇ／ｔ及ＢＷ-１用量４００ｇ／ｔ条件下，采用一段反浮选工艺，可获得Ｐ２Ｏ５品位３０．９４％、回收率９２．４５％的磷精矿。参考文献［１］国土资源部．２０１７中国矿产资源报告［Ｊ］．地质装备，２０１７，１８（６）３－５．［２］薛珂，张润宇．中国磷矿资源分布及其成矿特征研究进展［Ｊ］．矿物学报，２０１９，３９（１）７－１４．［３］刘朋，葛英勇，刘鸣，等．四川某磷矿双反浮选试验研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１８，３８（３）６３－６５．［４］王大鹏．中低品位胶磷矿柱式浮选过程强化与短流程工艺研究［Ｄ］．徐州中国矿业大学化工学院，２０１１．［５］阮耀阳，罗惠华，张泽强，等．难选硅钙质胶磷矿正反浮选研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１７，３７（６）３８－４１．［６］梁欢，李博洋，沈博玮，等．高镁中低品位磷矿反浮选捕收剂的合成及其浮选性能研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１７，３７（５）４４－４８．［７］耿超，刘志红，程伟，等．复配捕收剂改善磷矿浮选效果的机理研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１９，３９（５）３０－３３．［８］马一嘉，武俊杰，倪天阳．我国磷矿资源的开发利用现状及进展［Ｊ］．矿冶，２０１８，２７（２）５３－５６．［９］张晋，葛英勇，彭兴华，等．某含碳磷矿浮选试验研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１９，３９（６）４３－４６．［１０］冯其明，周清波，张国范，等．六偏磷酸钠对方解石的抑制机理［Ｊ］．中国有色金属学报，２０１１，２１（２）４３６－４４１．引用本文王志强，聂光华，李德伟，等．响应面曲线法优化贵州某磷块岩浮选工艺研究［Ｊ］．矿冶工程，２０２０，４０（３）５４－５７．１６第３期吕子虎等某锂多金属矿浮选工艺研究