可可托海锂铍浮选分离工艺与应用研究.pdf

中图分类号卫塑 U D C 鱼2 21 2 硕士学位论文 学校代码 Q 墨三三 密级公珏 可可托海锂铍浮选分离工艺与应用研究 T e c h n 0 1 0 9 ya n dA p p l i c a t i o no n F l o t a t i o nS e p a r a t i o nf o r K o l t o k a y ’sL i t h i u ma n dB e 巧l l i u mO r e 作者姓名 学科专业 研究方向 学院 系、所 指导教师 何建璋 矿业工程 矿物加工工程 资源加工与生物工程学院 王毓华教授 论文答辩日期垫 生￡ 箩 答辩委员会主席 中南大学 二。一四年五月 万方数据 学位论文原创性声明 f 删舢舯删删删删删l | f I J 4 Y 2 6 8 6 10 3 本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 中请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 作者签名 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学 位论文的规定即学校有权保留并向围家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 复E I J 、缩日J 或其它手段保存和汇编本学位论文。 保密论文待解密后适应本声明。 作者签名 翩签名2 硌 万方数据 可可托海锂铍浮选分离工艺与应用研究 摘要新疆可可托海稀有金属矿蕴藏着较为丰富的锂铍资源，但长期以 来，由于锂铍分离是一项选矿的技术难题，导致铍资源未得到有效利用。 根据国家对矿产资源要求综合开发利用的要求，同时为了进一步提高企业 的生产技术水平，本论文开展了可可托海锂铍浮选分离的研究。通过较系 统的试验室试验及工业试验，确定了合理的工艺流程及药剂制度，取得了 良好的工艺指标，为实现锂铍浮选分离的工业化奠定了良好的基础。 通过对矿石性质的分析，矿石中锂铍矿物主要是绿柱石和锂辉石，它 们均属铝硅酸盐矿物，可浮性十分相近，宜采用锂铍混合浮选，然后进行 锂铍分离的工艺。其中，锂铍混合浮选的技术关键在于脱除原矿矿泥， 进行云母浮选，并对云母浮选尾矿实施高浓度 4 0 ％～5 0 ％固体 碱 N a C 0 。一N a 0 H 处理 擦洗 ，并添加H F 强搅拌调浆。其作用原理是净 化矿物表面，消除矿浆中高价金属离子及细泥的干扰，提高绿柱石和锂辉 石的浮选性能。锂铍混合精矿浮选分离的技术关键则在于使用锂铍混合 浮选和分离浮选的优良组合捕收剂 油酸和A 一1 螯合剂组合 ，并与 N a C 0 。 N a s F e c l 。 N a 0 H 进行匹配，在高碱介质 p H 1 0 下，有选择性活 化绿柱石和抑制锂辉石的作用，实现绿柱石与锂辉石的浮选分离。 试验室条件下，采用N a 。C 0 。 N a 。S F e C l 。 №0 H 与油酸匹配的药剂制度， 对现场锂铍混合精矿，经过再磨、脱泥、两次分离粗选、一次扫选、三次 精选的闭路流程试验，获得了铍精矿品位为8 ．5 0 ％B E 0 ，回收率为7 0 ．3 3 ％； 锂精矿品位为6 ．1 5 ％L i 。O ，回收率为9 6 ．7 2 ％的优良指标。 工业试验结果表明，采用试验室确定的N a 2 C 0 3 N a 。S F e C l 。 N a 0 H 与组 合捕收剂匹配的药剂制度，可以实现锂铍之问的良好分选，但药剂的添加 顺序和用量对锂铍浮选分离影响显著。分离粗选作业为F e C l 。6 0 ～7 0 9 ／t 、 N a 2 S2 0 0 ～2 5 0 9 ／t 、碳酸钠4 0 0 ～4 5 0 9 ／t 、氢氧化钠6 0 ～8 0 9 ／t 、组合捕 收剂4 0 ～5 0g ／t 。分离精选作业为F e C l 。2 0 ～3 0 9 ／t 、N a S1 0 0 ～1 5 0 9 ／t 、 碳酸钠1 0 0 ～2 0 0 9 ／t 、组合捕收剂1 5 ～2 5g ／t 。工业试验1 5 个生产班次 的铍精矿品位平均达到6 ．5 0 ％，B e O 平均作业回收率为6 7 ．1 5 ％，为实现锂 铍分选技术的工业应用奠定了坚实的基础。 图2 8 幅，表3 1 个，参考文献6 4 篇。1 关键词可可托海稀有矿；锂辉石；绿柱石；浮选；药剂 分类号T D 9 l I 万方数据 1 ’e c h n o l o g ya n dA p p l i c a t i o n o nF l o t a t i o nS e p a r a t i o nf b r K o k t o k a y ’sL i t h i u ma n dB e r y l l i u mo r e A b s t r a c t X i n i i a n gK o l t o k a yr a r em e t a lo r ei sr i c hi nl i t h i u ma I l db e 巧l l i u m r e s o u r c e ，b u ti t i sf a i lt ou t i l i z et h eb e 巧l l i u mr e s o u r c e st i l ln o wb e c a u s e l 油i u ma J l db e 科1 l i u mn o t a t i o ns e p 删i o ni sad i m c u l tt e c h n o l o g yi nt l l ef i e l d o fm i n e r a lp r o c e s s i n g ．A c c o r d i n gt ot 1 1 e n a t i o n a lr e q u i r 锄e m sf o rm e c o m p r e h e n s i v ed e v e l o p m e n ta J l d u t i l i z a t i o no fm i n e r a lr e s 吼l r c e sa J l dm e d e m a i n df o ri m p r o v i n gt h et e c h n i c a l1 e v e lo f t l l ep r o d u c t i o no fK o k t o k a yr a r e m e t a lm i n e ，t h en o t a t i o ns e p a r a t i o no fl i m i u ma n db e r y l l i u mm i n e r a l so n K o k t o k a v ’sr a r em e t a lo r ew a ss t u d i e di nt h i sd i s s e r t a t i o n ．B a s e do nm e S v s t e m a t i cb o mi n1 a b o r o t a 巧 a 1 1 di n d u 嘶a le x p 甜m e n t s ， ar e a s o n a b l e t e c h I l o l o g i c a lp r o c e s s a J l d r e a g e n tr e g i m e w e r ed e t e 肌1 n e d a I l d g o o d t e c l l l l i c a li n d e xw a Sa c h i e V e d ，i tl a y sa9 0 0 df l o u n d a t i o nf o rt h e t h e i n d u s t r i a l i z a t i o no fn o t a t i o ns e p a r a t i o no fl i m i u ma n db e 呵1 1 i u mm i n e r a l s ． B a s e do nt h ea n a l y s i so fo r ep r o p e r t i e s ，l i t I l i u ma I l db e 叫l l i u mm i n e r a l si n o r ea r em a i n l yt h eb e 巧la 1 1 ds p o d u m e n e ，t 王1 e ya r ea l s oa l u m i n u ms i l i c a t e sa 1 1 d h a V ev e r ys i m i l a rn o a t a b i l } 哦s ot h ep m c e s so fm i x e dn o t a t i o nf o r1 i t l l i u ma n d b e r y l l i u mm i n e r a l s ，a 1 1 dt h e nt h en o t a t i o ns e p a r a t i o no fl i m i u ma J l db e 巧l l i u m m i n e m l si sa p p r o 研a t e ．H o w e v e r t h ek e yt e c h n o l o 盱o f1 i t h i u ma n db e 巧1 l i u m m i x e dn o t a t i o ni s r e m o v i n go r es l i m e ， n o t a t i o no fm i c a ， a n dt 1 1 e i m p l e m e n t a t i o no fh i 曲c o n c e n t r a t i o n 4 0 ％～5 0 ％s o l i d a I k a l i N a 2 C 0 3 一 N a 0 H t r e a t m e n t ，a n dt 1 1 e nt 1 1 es t r o n gm i x i n gw i t hH Fo nm i c an o t a t i o n t a i l i n g s ．I t sp r i n c i p l ei s t op u r i 矽t h em i n e r a ls u r f a c e ，t 0e l i m i n a t et 1 1 e i n t e r f e r e n c eo fh i g hv a l e n c em e t a l i o n si np u l pa n df i n es l i m e ，t oi m p r o V e 也e f l o t a t i o np e r f o 珊a n c eo fS p o d u l l l e n ea n db e q l ．T h ek e yt e c h n o l o g yo fm e n o t a t i o ns e p a r a t i o no nl i t l l i u ma n db e q l l i u mm i x e dc o n c e n 订a 七ei s u s m g e x c e l l e n tc o m b i n a t i o nc 0 1 l e c t o rf o rt h en o t a t i o ns e p a r a t i o no n1 i t h i u ma n d b e r V l l i u mm i x e dc o n c e n t r a t e c o m b i n a t i o no fo l e i ca c i da n dA lc h e l a t o r ，a n d t h e nm a t c h i n gw i t hN a 2 C 0 3 州q a 2 S F e C l 3 N a O Hi na l k a l i n em e d i u m p H 10 ， as e l e c t i v ea c t i v a t i o na n di n 量1 i b i t i o no fs p o d u m e n ea n db e 巧1w a sh a p p e n e d ， a n dt h es e p a r a t i o nn o t a t i o no fb e r y l 锄ds p o d 啪e n ew a si m p l e m e n t e d ． U n d e rt l l ec o n d i t i o no f1 a b o r a t o 阱b yu s i n g 廿l er e a g e n tr e g i m eo f N a 2 C 0 3 N a 2 S F e C l 3 N a 0 Ha n do l e i ca c i d ，m ep r o c e s so fr e g r i n d i n g ， 万方数据 d e s l i m i n g ，t w os e p a r a t er o u 曲i n g ，o n es c a V e n g i n g ，t h r e ec l e a n i n go nl 汕i u m a n db e r y l l i u mm i x e dc 衄c e n 仃a t es m p l i n gf 沁mp m d u c t i o np m c e s s ，t l l e b e 巧1 1 i u mc o n c e m r a t ew i Ⅱ1t 1 1 eg r a d eo f8 ．5 0 ％B e Oa n dt 1 1 er e c o V e 哆o f 7 0 ．3 3 ％B e O ，a J l dl i t h i u mc o n c e n t r a t e 埘t hg r a d eo f6 ．15 ％L i 2 0 龇1 dm e r e c o V e qo f9 6 ．7 2 ％L i 2 0w a so b t a i n e d ． T h ei n d u s t r i a lt e s tr e s u l t ss h o wt 1 1 a tag o o dn o t a t i o ns e p a r a t i o nb e t w e e n l i t h i u ma 1 1 db e 巧l l i u mm i n e r a l sc a na l s ob ea c h i e v e db yt h eu s i n go fr e a g e n t r e g i m e d e t e n T l i n e d b yl a b o r a t o 巧t e s t s ， s u c ha st 1 1 e m a t c h i n g o f N a 2 C 0 3 N a 2 S F e C l 3 坩寸a 0 Ha n dc o m b i n e dc o l l e c t o r o l e i ca c i da n dA ．1 c h e l a t o r ，b u tt h ea d d i t i o ns e q u e n c ea n d 锄o u n to fr e a g e n t sh a sn o t a b l e i n n u e n c eo nt 1 1 ee f f e C t i v en o t a t i o ns e p a r a t i o no f1 i t h i u ma n db e 珂1 1 i u mm i x e d c o n c e n 仃．a t e ．F o rs e p a r a t i o no fr o u 曲i n g F e C l 36 0 ～7 0 砂，N a 2 S2 0 0 ～2 5 0 酢， s o d i u mc a r b o n a t ei s4 0 0 ～4 50 舭，s o d i u mh y d r o x i d ei s6 0 ～8 0 卧，c o m b i n e d c 0 1 l e c t o ri s4 0 ～5 0 酣．F o rs 印a 1 麓t i o no fc l e 甜l i n g F e C l 32 0 ～3 0g ／t ，N a 2 S 1 0 0 ～1 5 0g ／t ，s o d i u mc a r b o n a t ei s1 0 0 ～2 0 0g ／t ，c o m b i n e dc o l l e c t o r si s1 5 ～ 2 5 卧．T h ea v e r a g eg r a d ea 1 1 ds t a g er e c o V e 巧o fB e Oi nb e r y l l i u mc o n c e n t r l a t e f o rl5 p r o d u c t i o ns h i R sr e a c h e d6 ．5 0 ％a n d6 7 ．15 ％r e s p e c t i v e l y ’a n di t p r o V i d e sg o o dc o n d i t i o n sf o ri n d u s t r i a l 印p l i c a t i o no fl i t h i u ma a n db e 搿l l i u m n o t a t i o ns e p a r a t i o nt e c l l l l o l o g y ． T h e r ea r e2 8g r a p h s ，3l t a b l e s 锄d6 4r e f e r e n c e s ． K e y w o r d s K o h o k a y r a r em e t a lm i n e ；S p o d u m e n e ；b e 巧l ；f l o t a t i o n ；r e a g e n t C l a s s i f i c a “o n T D 9 I V 万方数据 目录 学位论文原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一I 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I 目勇乏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．V 1文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 可可托海锂、铍资源概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 ．1 锂、铍资源状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 ．2 锂铍矿床及矿石类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．1 ．3 锂辉石与绿柱石晶体结构与可浮性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．2 锂铍矿石选矿现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．2 ．1 锂铍矿石选矿方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．2 。2 锂铍矿石浮选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．3 锂铍浮选分离研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．4 论文研究内容与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 试验原料、仪器及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 l 2 ．1 试验矿样采取与制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 2 ．2 药剂与仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 2 ．3 试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 3 试验矿样基本性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 3 ．1 露天矿原矿样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 3 ．2 锂铍混合精矿样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．15 4 锂铍浮选分离小型试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 7 4 ．1 露天矿原矿样浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．17 4 ．1 ．1 云母分离试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～1 7 4 ．1 ．2 铍 绿柱石 、锂 锂辉石 浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 4 ．1 ．3 锂铍混合精矿分选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～3 1 4 ．1 ．4 全流程试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3 6 4 ．2 现场棒磨机排矿浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 7 4 ．3 现场锂铍混合精矿浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 4 ．3 ．1 浮选分组试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 0 4 ．3 ．2 铍、锂分离浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 1 V 万方数据 4 ．3 ．3 混合精矿铍、锂分选闭路流程试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 4 4 ．4 试验室试验小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 8 5 锂铍浮选分离工业试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 5 ．1 生产流程改造⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 0 5 ．2 工业试验调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 2 5 ．2 ．1 1 ≠f 系统锂铍混合精矿分选调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 5 ．2 ．21 撑、2 撑、3 捍系统锂铍混合精矿集中分选调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 8 6 结论与建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 l 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 3 攻读学位期问主要的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 7 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 8 V I 万方数据 硕士学位论文 1 文献综述 l文献综述 锂 L i 是自然界中最轻，性质最活泼的金属，锂可以通过热核反应释放巨大能量， 因而是航空航天和热核反应工业领域中的重要原料。在玻璃陶瓷、润滑剂和冶金工业， 以及医疗、橡胶、纺织和高能电池等行业中，锂同样有着广泛的用途。铍 B e 则具有 比重小、强度大、耐腐蚀、高温性能好、熔点高、熔化潜热大等众多优点，在原子能、 航空航天等工业中也有极其广泛的应用“。1 。 1 ．1 可可托海锂、铍资源概况 1 ．1 ．1 锂、铍资源状况 可可托海稀有金属矿地处新疆自治区富蕴县可可托海镇，距离富蕴县城约为5 0 k I I l ， 是世界知名的大型稀有金属花岗伟晶岩矿床。矿石中富含锂、铷、铯、铍、铌、钽等 稀有金属，也是我国最早开发利用的稀有金属矿产资源基地，是我国稀有金属工业的 摇篮。目前，可可托海稀有金属矿已累计探明储量分别为哺1 锂 L i 。O 1 5 ．5 万t 、铍 B e O 6 ．5 万t 、钽铌 T a N b 0 。1 3 1 4t 。 为了开发利用可可托海稀有金属矿资源，从1 9 5 3 年就开展了较大规模的地质勘 探工作，并于1 9 6 0 ～1 9 6 1 年问编制了可可托海矿床稀有金属总储量的报告，为矿山 的开采、选矿和冶炼提供了完整而详实的地质资料。 可可托海稀有金属矿矿床中，锂、铍、铌和钽的平均品位分别为L i 。O0 ．9 8 2 4 ％，B e O O ．0 5 1 ％，N b 0 5O ．0 0 5 6 ％，T a 2 0 5O ．0 2 4 5 ％。其中，铍的资源量居我国首位，铯、锂和钽 的资源量分别居全国第五、六和九位。可可托海稀有金属矿的规模之大、矿种之多、 品位之高、量之丰富、层次之分明，实为世界之罕见。 新疆可可托海稀有金属矿的3 号矿脉是大型稀有金属花岗伟晶矿脉，其中的铍、 锂、钽、铌和铯等资源含量均居世界的前列。矿脉内部构造带清晰，稀有金属的矿化 顺序清楚，1 9 9 9 年因已达到设计开采的深度而闭坑。随着可可托海稀有金属矿锂资源 的逐渐贫化，选矿厂的选别方向由处理锂资源转为处理铍资源。铍矿石资源则主要来 源于3 矿脉的第二号矿带 即细粒钠长石矿带 ，第四号矿带 即石英一白云母带 。 其中，第四号矿带以石英一白云母的集合为主，次为块体微斜长石。矿物的组成为 石英5 4 ％、微斜长石2 0 ％、白云母1 5 ％、钠长石8 ％、绿柱石 B e 0 0 ．0 6 6 ～O ．1 2 2 ％、钽 T a 0 5 0 ．0 0 8 ％、铌 N b 。0 s 0 ．0 1 0 3 ％。 根据国家储委批准的储量报告，可可托海3 号矿脉的保有储量共计2 0 6 6 ．7 万t ， 其中，A B C 级铍矿石为1 5 3 0 ．8 万t ，锂矿石为3 8 9 ．8 万t ，钽铌矿为5 4 ．3 万t 。 至1 9 9 9 年1 1 月停止3 号矿脉的开采，累计采出矿石量为7 0 9 万t ，其中，铍矿石为 万方数据 硕士学位论文 1 文献综述 3 4 7 ．8 万t ，锂矿石为3 0 2 ．5 万t ，钽铌矿石为5 9 ．1 万t 。可见，经过数十年的开采， 可可托海稀有金属矿3 号矿脉的资源储量显著减少，据矿产资源调查预测四1 ，可可托海 3 号稀有金属伟晶岩矿脉中，氧化铍 B e 0 金属的远景储量可达1 1 1 8 t ，氧化锂 L i O 金属的远景储量可达2 4 1 t ，可见，开展锂铍资源高效选矿工艺研究，不仅是充分利 用有限的锂铍资源的需要，也是可可托海稀有金属矿生产亟需解决的问题。 1 ．1 ．2 锂铍矿床及矿石类型 可可托海稀有金属矿矿区分布在青河一哈龙岩浆岩带，由西向东自哈龙经可可 托海至青河，东西全长为3 2 0k m ，南北宽为3 0 ～4 0k m ，该岩带上产出了许多稀有金 属花岗伟晶岩脉。 ． 可可托海的矿床类型为花岗伟晶岩型稀有金属矿床，其围岩蚀变主要有黑鳞云母 化、锂白云母化、锂蓝闪石化和萤石化等。矿床处于片麻状黑云母花岗岩体顶板凹陷 斜长角闪岩残山内，面积1 2k m 2 ，有花岗伟晶岩脉2 5 条，花岗伟晶岩脉产于斜长角 闪岩体之中，已发现矿物7 6 种 包括变种 。其中的3 号矿脉形态特征独一无二， 其规模巨大、交代作用强烈、结晶分异完善、矿化特征明显、工业价值巨大，因此而 驰名于国内外。 可可托海稀有金属矿床处于阿尔泰褶皱带额尔齐斯地背斜的中南部。矿区内出露 的地层主要包括泥盆系黑云母石英片岩、白云母石英片岩、十字石黑云母石英片岩 及变粒岩等，呈残山状分布于矿床的南部。岩浆岩为海西期侵入的辉长岩、角闪辉长 岩、片麻状黑云母斜长花岗岩，脉岩有花岗伟晶岩脉、细晶岩脉等。矿区主要构造方 向为北西向，控制片理、片麻理、岩体分布及岩脉的走向。矿区内已发现花岗伟晶岩 脉2 5 条，其中盲脉1 4 条，经地质勘探提交储量的有6 条矿脉，其中3 号矿脉矿石储 量最大，也是最典型的稀有金属伟晶岩脉u ”⋯。 3 号矿脉是成带性良好、规模巨大的锂辉石一钠长石型花岗伟晶岩脉，含有锂、铍、 铌、钽、铷和铯等多种稀有金属。矿脉中的主要矿物包括锂辉石、锂云母、绿柱石、 铌铁矿、钽铁矿、细晶石和铯榴石等，同时伴生有可综合回收利用的铷、铯、锆、铪 等稀有金属。 3 号矿脉中的元素除了大量的常量元素如S i 、A 1 、0 、H 、K 、N a 以外，还有L i 、 R b 、c s 、B e 、N b 、Ta 等稀有元素，这些稀有元素除R b 外，都构成了独立矿物。在 伟晶岩分异演化过程中，常量元素和稀有元素都呈现系统的变化。稀有元素矿化与伟 晶作用过程的不同地球化学阶段有密切联系。 金属铍的独立矿物主要是绿柱石，铍金属与石英一白云母集合体、细粒钠长石集合 体、白云母一石英一叶钠长石密切共生。锂的独立矿物主要为锂辉石，其次为锂云母、 磷锰锂矿、锂磷铝石、锂霞石及锂蒙脱石等。锂矿物主要富集于叶钠长石一锂辉石、 石英一锂辉石、白云母一薄片钠长石、薄片钠长石一锂云母及白云母一石英一叶钠长石等 2 万方数据 硕士学位论文 1 文献综述 “结构单元”。铌、钽的主要矿物为铌钽铁矿族矿物，其次为铀细晶石和铋细晶石等。 3 号矿脉中，微斜长石一条纹长石占3 3 ．8 ％、石英占3 1 ．7 ％、钠长石占2 2 ．4 ％、 白云母占6 ．5 ％、锂辉石占6 ．1 5 ％、绿柱石占0 ．4 9 ％、电气石占0 ．2 ％、石榴子石占0 ．1 8 ％、 磷灰石占O ．1 2 ％、锂云母占O ．0 5 ％、铯榴石占O ．0 0 5 ％，其它矿物占O ．4 0 5 ％。 1 ．1 ．3 锂辉石与绿柱石晶体结构与可浮性 锂辉石的分子式为L i A l S i0 3 。，L i 0 的理论含量为8 ．1 0 ％。锂辉石属于单斜晶 系晶体，一般呈断柱状和板状产出，也可见有粒状致密块体。锂辉石的颜色一般有灰 白色、淡黄色或淡绿色之分，为玻璃光泽、半透明到不透明。矿物的硬度为6 ．5 ～7 ， 密度为3 ．1 5 ～3 ．6 0 9 ／c m 3 ，没有磁性。 锂辉石 L i A l [ s i 0 6 ] 是一种链状结构的硅酸盐矿物。锂辉石晶体结构中的[ S i0 4 ] 四面体沿c 轴方向联结成无限延伸的硅氧四面体链并用共顶角氧，A l 与O 则形成[ A 1 0 6 ] 八面体，并沿c 轴方向联结成“之”字形无限延伸的八面体链。一个[ A 1 0 。] 八面体链与 两个[ S i 0 4 ] 四面体链问形成2 1 夹心状的“I ”形杆链，并借助L i 连接起来，L i 在M 2 位置，A 1 在M ，位置，锂辉石的晶体结构如图卜1 所示。 图卜1 锂辉石晶体结构图 锂辉石在解理过程中，一般在大半径、低电价的阳离子与氧形成的键处发生断裂， L i 离子会充分暴露。此外，部分S i 一0 键和A 1 0 键也会断裂。基于L i O 键和A 卜0 键静电引力和共价键成分及强度的计算，结果表明L i 一0 键强度要弱于A 卜O 键。4 ’1 5 3 ， 因此，锂辉石在解理时，通常以链间的L i 一0 键断裂为主，此时锂辉石矿物表面会暴 万方数据 硕士学位论文1 文献综述 露有较多的L i 。因L i 易溶于水并与水中的H 发生交换吸附，同时A 1 ”和S i 4 也会吸 附0 H 一，两种吸附作用共同导致锂辉石在水介质中，表面会键合大量的羟基，从而在 较宽的p H 范围内，锂辉石表面荷负电。对锂辉石表面进行俄歇电子能谱测定的结果 表明，其表面存在较多的L i ，而A l ”则相对较少。因L i 离子半径较大，离子的电荷 少，因此对阴离子捕收剂的吸附能力就较弱，导致用油酸钠等阴离子捕收剂浮选锂辉 石时，其可浮性较差n ⋯。 绿柱石的分子式为B e n l S i 0 。 。，B e 0 的理论含量为1 4 ．1 ％。绿柱石同样属于环状 结构的铝硅酸盐类矿物，为六方晶系，结晶主要为长柱状，有时也呈块状。绿柱石中， A 1 0 。约1 9 ％，S i 0 。约6 7 ％，绿柱石中还常含有其他杂质成分，一般为含7 ％的N a 。O 、 K 。O 、L i 。0 和少量的C a 0 、F e O 、F e 0 3 、C r 2 0 。、V 2 0 3 等。 绿柱石晶体结构中，六个硅氧四面体相互联而结形成六元环，六元环垂直于c 轴 平等排列。六元环之间并不直接相联，上环和下环在几何位置上相互错开2 5 0 ，并通 过A 1 3 及B e 2 连接。绿柱石晶体结构中，每个独立的六元环通过[ B e 0 4 ] 四面体和[ A 1 0 6 ] 八面体的联结，形成三度空间的网格，导致绿柱石的结构非常牢固。但是在六元环中 心平行于c 轴处有较宽阔的孔道，因此，一些半径较大的离子，例如K 、N 0 、C s 、 R b 及水分子等均能吸附在其中。绿柱石的晶体结构见图卜2 所示。 L删9 2 I ”l ■■■一’。一_ _ _ _ _ - o H a 绿柱石晶体结构在 o 0 0 1 面上的投影 b 绿柱石晶体结构在平行c 轴上的投影 图卜2 绿柱石晶体结构图 绿柱石矿物在解理时，一般会沿由金属阳离子连接的环间发生断裂，同时环也受 到一些破坏，因此，在其解理表面上会暴露金属阳离子。此外，少量S i 一0 键也会发 生断裂，使其表面暴露一些S i 4 和0 2 - 。一方面S ，能键合水中的0 H 一基，另一方面起充 填作用的K 、N a 等阳离子溶解，使水中的H 吸附在原来与充填阳离子相联接的0 2 一上， 从而导致绿柱石矿物表面带负电，可用阳离子捕收剂进行浮选，同时由于其表面金属 4 万方数据 硕士学位论文1 文献综述 阳离子区域的存在，用阴离子捕收剂进行浮选时，绿柱石也具有一定的可浮性n “。通 过研究绿柱石晶体化学与可浮性关系发现，当绿柱石沿 1 0 1 0 和 0 0 0 1 面解理时，解 理面有金属阳离子区和带高负电荷的硅酸盐环，少数硅氧键也可能断裂。当垂直于环 平面并沿着环间断裂，或者沿者上下环之间断裂时， B e 一0 、A 卜O 键会发生断裂而使 A 1 3 、B e 2 暴露，从而有利于阴离子捕收剂的作用。俄歇电子能谱分析结果表明，绿柱 石的解理表面一般暴露较多的是A 1 ”，以及一定数量的B e 2 离子n 引。 1 ．2 锂铍矿石选矿现状 1 ．2 ．1 锂铍矿石选矿方法 综合已有文献资料报道，锂辉石和绿柱石铍的选矿方法主要有手选法、重介 质法、热裂法、化学处理法、磁选法、浮选法等。 1 手选法 基于锂辉石和绿柱石矿物本身的颜色或形状与脉石矿物 云母、石英和长石等 的差异，用人工手选法分选出粗粒结晶的锂辉石 或与锂云母的结合体 和绿柱石， 一般人工拣选粒度大于10 或6 m 的锂辉石和绿柱石，配合选择性碎解。在上个世纪 中叶以前，手选法在生产过程中一直占有较重要的位置。 2 重介质选矿法 锂辉石比石英和长石等脉石矿物的比重略大，约为3 ．2 左右，因此，可采用重悬 浮液或重液 如三溴甲烷“引、四溴乙烷㈨ 的选矿法进行分离。对四川某特大型锂辉 石矿进行了重介质选矿工业试验，结果表明，入选锂辉石粒级为一3 1 舢，介质密度为 2 ．9 5 ～3 ．0 垤／L 时，可获得L i 0 品位为7 ．0 6 ％，L i 0 总回收率为8 7 ．4 7 ％优良指标口”。 此外，重液及重介质