四川某锂辉石矿浮选试验研究.pdf

四川某锂辉石矿浮选试验研究 ① 梅志，孙伟，刘若华，冯木，卜勇杰（中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙４１００８３）摘要针对四川某锂辉石矿的矿石性质，采用碱法不脱泥工艺进行了锂辉石与脉石的分离。探索了调整剂用量和作用时间对锂辉石浮选的影响，结果表明，氧化石蜡皂与另外两种阴离子捕收剂组合而成的新型组合捕收剂ＯＰＳ－３对浮选锂辉石具有较好的选择性和捕收能力。采用ＯＰＳ－３进行闭路试验，最终得到Ｌｉ２Ｏ品位为５．８６％、回收率为８１．３０％的锂辉石精矿。关键词锂辉石；浮选；组合捕收剂中图分类号ＴＤ９２３文献标识码Ａｄｏｉ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１５．０５．０１３文章编号０２５３－６０９９（２０１５）０５－００４６－０３ＢｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎＴｅｓｔｏｎＳｏｍｅＳｐｏｄｕｍｅｎｅＯｒｅｆｒｏｍＳｉｃｈｕａｎＭＥＩＺｈｉ，ＳＵＮＷｅｉ，ＬＩＵＲｕｏ⁃ｈｕａ，ＦＥＮＧＭｕ，ＢＵＹｏｎｇ⁃ｊｉｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｅｒａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＡｆｔｅｒｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｏｒｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｓｐｏｄｕｍｅｎｅｍｉｎｅｉｎＳｉｃｈｕａｎ，ａｄｉｒｅｃｔｆｌｏｔａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｓｅｐａｒａｔｅｓｐｏｄｕｍｅｎｅａｎｄｇａｎｇｕｅｓｉｎａｌｋａｌｉｎｅｐｕｌｐｗｉｔｈｏｕｔｄｅｓｌｉｍｉｎｇ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｅｇｕｌａｔｏｒｄｏｓａｇｅａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｏｎｓｐｏｄｕｍｅｎｅｆｌｏｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ＯＰＳ－３，ａｎｅｗｃｏｍｂｉｎｅｄｃｏｌｌｅｃｔｏｒｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｍｉｘｉｎｇｏｘｉｄｉｚｅｄｐａｒａｆｆｉｎｓｏａｐｗｉｔｈｏｔｈｅｒｔｗｏｃｏｍｍｏｎａｎｉｏｎｉｃｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ，ｓｈｏｗｓｉｍｐｒｏｖｅｄｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ．Ｔｈｅｃｌｏｓｅｄ⁃ｃｉｒｃｕｉｔｔｅｓｔｗｉｔｈＯＰＳ－３ａｓｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｏｒｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎａｓｐｏｄｕｍｅｎｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｗｉｔｈＬｉ２Ｏｇｒａｄｅａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆ５．８６％ａｎｄ８１．３０％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｐｏｄｕｍｅｎｅ；ｆｌｏｔａｔｉｏｎ；ｃｏｍｂｉｎｅｄｃｏｌｌｅｃｔｏｒ金属锂用于电池、航空、核工业、陶瓷和润滑等多个领域，具有不可替代的作用［１］。我国是锂资源大国，锂资源主要为盐湖卤水和含锂矿石。卤水资源主要分布于青海和西藏，矿石锂资源主要分布于四川、新疆、湖南、湖北和江西等地［２－５］。由于受到自然环境变化导致原料成分不稳定、镁离子含量高等因素的影响，从卤水中提取金属锂的工艺发展受到制约［６］，从矿石中回收锂资源仍然处于重要的地位。锂辉石是４种可用于提取锂的含锂矿石之一，主要采用浮选使之与脉石分离。在锂辉石的浮选实践方面前人做了大量研究工作，也形成了较为成熟的工艺，尤其在药剂制度方面，筛选出了众多的调整剂和捕收剂，形成了“两碱两皂”（“两碱”为Ｎａ２ＣＯ３和ＮａＯＨ，“两皂”为氧化石蜡皂和环烷酸皂）的典型组合。但针对不同的矿石性质仍需开发不同的工艺条件，为此，针对四川某锂多金属矿进行了锂辉石浮选试验研究，着重探索了“两碱”的用量、作用时间以及不同组合捕收剂对锂辉石浮选的影响。１原矿性质对原矿进行了多元素分析，结果如表１所示。分析结果显示，原矿中具有回收价值的金属元素主要为Ｌｉ，其次是Ｔａ和Ｎｂ。表１原矿化学多元素分析结果（质量分数）／％Ｌｉ２ＯＡｌ２Ｏ３ＣａＯＦｅ２Ｏ３Ｎｂ２Ｏ５Ｔａ２Ｏ５ＢｅＯＫ２ＯＭｇＯＭｎ３Ｏ４１．４７１５．６８３０．８９３１．６５７０．００９７０．００５１０．０３３２．４６０．１３１０．２９１Ｎａ２ＯＰ２Ｏ５ＳｉＯ２ＮｉＯＣｕＯＣｒ２Ｏ３ＳＯ３ＴｉＯ２ＺｎＯＺｒＯ２３．５２０．２４２７０．３１０．０３７０．００６０．０６７０．１２３０．０４０．０２２０．０１５对原矿进行了Ｘ射线衍射分析，衍射结果显示原矿中含锂矿物为锂辉石，主要脉石成分为石英、长石和 ①收稿日期２０１５－０４－１１基金项目国家科技支撑计划课题（十二五）（２０１２ＢＡＢ１０Ｂ０２）；中南大学研究生自主探索创新资助项目（２０１３ｚｚｔｓ２６２）；高等学校学科创新引智计划资助（Ｂ１４０３４）作者简介梅志（１９９０－），男，湖北武汉人，硕士研究生，主要从事浮选工艺研究。通讯作者孙伟（１９７３－），男，河北邯郸人，教授，博士研究生导师，主要从事浮选理论及药剂研究。第３５卷第５期２０１５年１０月矿矿冶冶工工程程ＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ．３５ №５Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１５金云母。２试验结果与讨论２．１试验方法及流程锂辉石与脉石分离通常采用正浮选，而反浮选则常见于锂辉石与绿柱石分离实践中。根据矿石性质，确定试验采用碱法不脱泥正浮选流程。首先采用氧化石蜡皂（工业品，河北广泽）作捕收剂、ＮａＯＨ和Ｎａ２ＣＯ３（均为分析纯试剂，国药基团化学试剂有限公司）作调整剂。试验条件探索流程如图１所示。原矿磨矿Na2CO3 NaOH Na2CO3 氧化石蜡皂粗选钾粗精矿尾矿 10 min 10 min 5 min 3 min 图１试验条件探索流程主要设备及仪器如表２所示。表２试验所用主要仪器设备设备名称型号生产厂家磨机ＸＭＱ－２４０９０武汉探矿机械厂变频调速调温单槽浮选机ＸＦＤＩＩＩ型南昌海峰矿机设备有限公司电子天平ＹＰ１００２Ｎ上海舜宇恒平科学仪器有限公司精密ｐＨ计ＰＨＳ－３Ｃ上海雷磁仪器厂多用真空过滤机ＸＴＬＺ－Φ２６０／ Φ２００型武汉探矿机械厂２．２条件试验２．２．１磨矿细度试验为探索最佳浮选粒度，在Ｎａ２ＣＯ３（添入磨机中）用量为１０００ｇ／ｔ、氧化石蜡皂用量为１５００ｇ／ｔ、ＮａＯＨ和Ｎａ２ＣＯ３用量分别为６００ｇ／ｔ和４００ｇ／ｔ、作用时间均为１０ｍｉｎ的条件下对锂辉石进行了磨矿细度浮选试验，结果如图２所示。从图２可知，当磨矿时间为１４ｍｉｎ时，锂粗精矿中Ｌｉ２Ｏ品位达到最大值，而回收率亦趋于稳定，因此确定磨矿时间为１４ｍｉｎ，磨矿细度为－０．０７４ｍｍ粒级占７９．０３％。２．２．２ＮａＯＨ用量试验ＮａＯＨ主要起到调节矿浆ｐＨ值的作用。矿浆呈弱碱性时，锂辉石单矿物具有较好的可浮性，且弱碱性条件下易受Ｆｅ３＋活化，可浮性大大增强［７］。考察了ＮａＯＨ用量对锂辉石浮选指标的影响，结果如图３所示。 Li2O回收率／ Li2O品位／回回回回回回回回回回 7 6 5 4 3 2 1 100 90 80 70 60 50 40 30 8 10 12 14 16 磨矿时间／min 图２磨矿细度试验结果 Li2O回收率／ Li2O品位／回回回回回回回回回回 7 6 5 4 3 2 1 100 90 80 70 60 50 40 30 20040060080010001200 NaOH用量／g t-1 图３ＮａＯＨ用量对锂辉石浮选的影响从图３可知，当ＮａＯＨ用量为７００ｇ／ｔ左右时，ｐＨ值为１０，锂辉石粗精矿中Ｌｉ２Ｏ品位达到最大值；继续增加用量，回收率缓慢增加，而Ｌｉ２Ｏ品位开始下降。综合考虑，ＮａＯＨ用量以７００ｇ／ｔ为宜。２．２．３Ｎａ２ＣＯ３用量试验Ｎａ２ＣＯ３具有提升矿浆分散性、缓冲矿浆ｐＨ值的能力，且对受到金属离子活化的矿物具有一定抑制作用［８］，因此考察了其用量对锂辉石浮选指标的影响，结果如图４所示。 Li2O回收率／ Li2O品位／回回回回回回回回回回 7 6 5 4 3 2 1 100 90 80 70 60 50 40 30 0100200300400500700600 Na2CO3用量／g t-1 图４Ｎａ２ＣＯ３用量对锂辉石浮选的影响图４表明Ｎａ２ＣＯ３用量对锂粗精矿中Ｌｉ２Ｏ的品位及回收率均有较大影响，Ｎａ２ＣＯ３用量２００ｇ／ｔ时品位较用量４００ｇ／ｔ时低，但回收率明显较高，综合考虑这两项指标，确定Ｎａ２ＣＯ３用量为２００ｇ／ｔ。７４第５期梅志等四川某锂辉石矿浮选试验研究２．２．４调整剂作用时间试验经过碱液浸泡过的锂辉石单矿物具有更好的可浮性［９］一方面，经碱擦洗过的锂辉石表面会暴露出更多的金属原子位点以供阴离子捕收剂吸附［１０］，另一方面是锂辉石解理面Ｓｉ原子溶蚀，产生电负性强的ＳｉＯ（硅氧断裂键），吸附金属离子从而被活化［１１］。而这些化学反应都需要一定的时间，因此考察了调整剂作用时间对锂辉石浮选指标的影响，结果如表３所示。表３调整剂作用时间试验结果作用时间／ｍｉｎＮａＯＨＮａ２ＣＯ３产率／％Ｌｉ２Ｏ品位／％Ｌｉ２Ｏ回收率／％１０５２６．１５３．９８７３．８０１０１０３１．５６３．８５８３．２３１５５２８．８１３．６７７４．４６１５１０３２．３４３．７５７７．４１１５１５３５．９９３．６９８２．３６表３数据表明ＮａＯＨ的作用时间增加时，锂粗精矿Ｌｉ２Ｏ品位降低，这是因为，石英等硅质脉石在碱性溶液中长时间反应也能发生表面溶蚀，受到矿浆中金属离子的活化而上浮。Ｎａ２ＣＯ３作用时间增加时，Ｌｉ２Ｏ品位也呈降低趋势，但回收率呈上升趋势，这是因为长时间搅拌，ＣＯ３２－作用减弱，受金属离子活化的矿物被抑制的程度降低，表现出锂粗精矿中Ｌｉ２Ｏ品位下降而回收率上升。２．２．５组合捕收剂试验组合捕收剂往往较单一捕收剂具有更好的选择性和捕收能力［１２－１４］。以氧化石蜡皂（下文简称ＯＰＳ）１５００ｇ／ｔ作为捕收剂的基础，分别按比例１５ ∶ ２添加组分１或按比例１５ ∶１添加组分２以及按上述比例同时添加组分１和组分２（均为工业品，可直接溶于水，主要有效官能团分别为ＣＯＯ－和ＣＯＮＨＯＨ），分别构成３种新型锂辉石捕收剂ＯＰＳ－１、ＯＰＳ－２和ＯＰＳ－３。在优化的药剂制度条件下进行了不同捕收剂的锂辉石浮选试验，结果见表４。表４不同捕收剂浮选试验结果捕收剂种类产率／％Ｌｉ２Ｏ品位／％Ｌｉ２Ｏ回收率／％ＯＰＳ３０．０８３．８５８３．２３ＯＰＳ－１３３．２４３．８６８７．０９ＯＰＳ－２３２．０８４．０２８６．３５ＯＰＳ－３３７．３８３．９０９２．０９表４显示，相比单一组分的ＯＰＳ，组分１在组合捕收剂ＯＰＳ－１中能保证ＯＰＳ的选择性，同时略微提升锂粗精矿回收率；而组分２在ＯＰＳ－２组合捕收剂中能改善ＯＰＳ的选择性，明显提升锂辉石粗精矿品位。因此，ＯＰＳ－３组合捕收剂较其他组合捕收剂具有更好的选择性和捕收性能。２．３闭路试验综上确定的浮选药剂制度和工艺流程，选择组合捕收剂ＯＰＳ－３进行浮选闭路试验，采用一粗二精一扫流程，如图５所示。试验结果如表５所示。最终试验可获得Ｌｉ２Ｏ品位为５．８６％、回收率为８１．３０％的锂辉石精矿。原矿磨矿 NaOH Na2CO3 OPS-3 NaOH Na2CO3 OPS-3 精矿尾矿 10 min 10 min 5 min 10 min 700 200 1500 1000 300 100 1000 3 min 3 min 2 min 2 min 3 min搅拌药剂单位g/t -0.074 mm占79.03 Na2CO3 粗选扫选 1 精选 1 精选 2 5 min 3 min搅拌图５浮选闭路流程表５闭路试验结果名称产率／％Ｌｉ２Ｏ品位／％Ｌｉ２Ｏ回收率／％精矿２０．８１５．８６８１．３０尾矿７９．１９０．２０１８．７０原矿１００．００１．５０１００．００３结论１）碱法不脱泥工艺能够应用于该锂多金属矿浮选锂辉石，其中调整剂的作用对锂辉石浮选有重要影响。２）获得了一种新型锂辉石捕收剂ＯＰＳ－３，在选择性及捕收能力方面均有较大优势。通过闭路试验能获得Ｌｉ２Ｏ品位为５．８６％、回收率为８１．３０％的锂辉石精矿。３）在保证精矿回收率的情况下，品位无法较大幅度提高的主要原因在于没有选择性较好的抑制剂。参考文献［１］纪志永，焦朋朋，袁俊生，等．锂资源的开发利用现状与发展分析［Ｊ］．轻金属，２０１３（５）１－５．［２］游清治．国内外锂工业发展的新动态和对我们的启示［Ｊ］．新疆有色金属，２０１３，３６（２）９９－１０２．［３］ＺｅｎｇＸ，ＬｉＪ．ＩｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｌｉｔｈｉｕｍｒｅｓｅｒｖｅｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄＲｅｃｙｃｌｉｎｇ，２０１３，８０５８－６３．［４］雪晶，胡山鹰．我国锂工业现状及前景分析［Ｊ］．化工进展，２０１１，３０（４）７８２－７８７．［５］ＵＳＧＳ．ＭｉｎｅｒａｌＣｏｍｍｏｄｉｔｙＳｕｍｍａｒｉｅｓ２０１３［Ｒ］．２０１３．（下转第５２页）８４矿冶工程第３５卷药剂单位g/t 扫选粗选尾矿铜精矿铂精矿粗精选六偏磷酸钠阴离子聚丙烯酚胺 YC GH-2 70 14 84 30 六偏磷酸钠阴离子聚丙烯酚胺 YC GH-2 30 6 36 10 截流矿样原矿精选 1 精选 2 六偏磷酸钠 SN YC GH-2 100 50000 100 15 图５全流程试验流程表７全流程试验结果产品名称产率／％品位／％回收率／％ＭｏＣｕＭｏＣｕ钼精矿１．３５３４．４０２．８８７３．９７２．６７铜精矿５．９８０．５６６１６．８３５．５５６７．４８粗精矿７．３３６．９２１４．１６７９．５２７０．１５尾矿９２．６７０．１２９０．４５４２０．４８２９．８５原矿１００．０００．６１０１．４５７１００．００１００．００试验结果表明在原矿平均品位为０．６１０％的情况下，钼精尾矿经铜钼混浮粗选及铜钼分离精选后，可得到含钼３４．４０％、含铜２．８８％的钼精矿及含铜１６．８３％、含钼０．５６６％的铜精矿，钼精矿和铜精矿回收率分别为７３．９７％和６４．４８％。３．５产品质量及适用性分析为了解产品质量，确定产品适用性能，对全流程试验所得低品位钼精矿进行了多元素分析，结果见表８。由表８可以看出，钼精尾矿再选所得钼精矿品位低、含杂高，其中钼品位只有３５．７５％，铜和铅分别高达２．１１％和１．４４％，如果用于钼酸铵及钼粉等后续深加工作业，产品质量低，加工成本高，经济上不划算。另外，低品位钼精矿销售价格比普通钼精矿也有所降低［５］品位１０％～１３％的低品位钼精矿价格比品位４５％的普通钼精矿低３７０～４００元／吨，品位２０％的低品位钼精矿价格比品位４５％的普通钼精矿低２７０～３００元／吨，品位３６％～３８％的低品位钼精矿价格比品位４５％的普通钼精矿低２０～４０元／吨。所以，用低品位钼精矿焙烧冶炼钼铁用氧化钼比较合理。表８钼精矿多元素分析结果（质量分数）／％ＭｏＣｕＰｂＳｉＯ２ＣａＯＫ３５．７５２．１１１．４４９．５１０．９５０．７７４结论１）钼精选尾矿属微细粒级矿物，用传统浮选处理微细粒级不能达到理想的浮选效果。２）采用分散⁃选择性絮凝⁃ＳＮ抑铜浮钼工艺技术及浮选柱分选，可以实现难选微细粒级辉钼矿综合回收利用。３）钼精尾矿采用一粗三精一扫浮选柱工艺选别后，可得到含钼３４．４０％、含铜２．８８％的钼精矿及含铜１６．８３％、含钼０．５６６％的铜精矿，钼精矿和铜精矿回收率分别为７３．９７％和６４．４８％。４）半工业试验确定了钼精尾再选工艺技术及最佳工艺条件，为工业建厂设计提供了参考依据。５）从技术经济角度考虑，钼精尾矿再选所得低品位钼精矿可用于焙烧冶炼钼铁用氧化钼。参考文献［１］胡为柏．浮选［Ｍ］．北京冶金工业出版社，１９８８．［２］胡熙庚．有色金属硫化矿选矿［Ｍ］．北京冶金工业出版社，１９９２．［３］黄传兵，陈兴华，兰叶，等．选择性絮凝技术及其在矿物分选中的应用［Ｊ］．矿业工程，２００５（３）２７－２９．［４］刘炯天．旋流⁃静态微泡柱分选方法及应用（之一），柱分选技术与旋流⁃静态微泡柱分选方法［Ｊ］．选煤技术，２０００（１）４２－４４．［５］张文钲．从低品位钼精矿或钼中间产品生产工业氧化钼、二钼酸铵和纯三氧化钼［Ｊ］．中国钼业，２００４（４）３３－３６． �� （上接第４８页）［６］李荣改，宋翔宇，高志，等．河南某地低品位含锂粘土矿提锂新工艺研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１４（６）８１－８４．［７］ＷａｎｇＹ，ＹｕＦ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＭｅｔａｌｌｉｃＩｏｎｓｏｎｔｈｅＦｌｏｔａｔｉｏｎｏｆＳｐｏｄｕｍｅｎｅａｎｄＢｅｒｙｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，１７（１）３５－３９．［８］王毓华，陈兴华，胡业民．碳酸钠对细粒铝硅酸盐矿物分散行为的影响［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００７（３）２９２－２９７．［９］于福顺．锂辉石与绿柱石浮选分离工艺及机理的研究［Ｄ］．长沙中南大学资源加工与生物工程学院，２００５．［１０］ＭｏｏｎＫＳ，ＦｕｅｒｓｔｅｎａｕＤＷ．Ｓｕｒｆａｃｅｃｒｙｓｔａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙｉｎｓｅｌｅｃｔｉｖｅｆｌｏｔａｔｉｏｎｏｆｓｐｏｄｕｍｅｎｅ（ＬｉＡｌ［ＳｉＯ３］２）ｆｒｏｍｏｔｈｅｒａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｅｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２００３，７２（１－４）１１－２４．［１１］孙传尧，印万忠．不同颜色锂辉石浮游性的差异及晶体化学分析［Ｊ］．有色金属，２０００，５２（４）１０７－１１０．［１２］任文斌．联合捕收剂浮选锂辉石生产实践［Ｊ］．新疆有色金属，２０１２，３５（３）８４－８５．［１３］范新斌．锂辉石浮选中高效浮选剂的联合使用［Ｊ］．新疆有色金属，２０１２，３５（３）６９－７０．［１４］王毓华．新型捕收剂浮选锂辉石矿的试验研究［Ｊ］．矿产综合利用，２００２（５）１１－１３．２５矿冶工程第３５卷