某鋰輝石礦選礦工藝流程改造

陳少學

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山243000;2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室，安徽馬鞍山243000;3.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243000)

鋰資源是一種重要的能源金屬，是各國經濟發展重要物質之一［1］。近幾年，新能源汽車呈爆炸式增長，相關的產業鏈環節包括新能源汽車核心部件的電池，并逐步延伸至上游的鋰資源開發［2］，從而引起了鋰金屬消費劇增。國內不同類型的鋰礦床及產地不同的鋰輝石組分級性質差別大，礦物中Li2O含量低，導致鋰輝石分選工藝較為復雜［3-6］。目前鋰輝石的選別方法主要有浮選法、重懸浮液與重液選礦法以及磁選法等［7］。江西贛州的某鋰輝石礦山，配套建有一座選廠，共有2條生產線，其中有1條在2006年建成，持續生產至2011年停產;企業后來并列新增加了1條生產線，于2010年底建成，由于缺乏選礦試驗、工程設計、設備安裝錯誤等原因，前期調試一直未成功，從而未正常生產過，基本處于廢置狀態。礦山于2011年尾礦庫服務年限已至等原因，主管部門臨時停電后，企業陷入停產狀態。2015年3月某化工企業收購了該礦山，企業希望在充分利用現有的選礦設備基礎上，適當添加部分選礦設備，在嚴控投資額的前提下，完成新工藝流程改造。企業在停產期間委托國內科研院所進行了選礦試驗研究，試驗取得了較好的指標。

1 選廠現狀

選廠前期單線可年處鋰輝石原礦約6.6萬t。原礦Li2O品位0.81%，可獲得精礦Li2O品位4.76%、回收率70.54%的生產指標。老生產線破碎系統為三段開路流程，產品粒度－30 mm;新生產線破碎系統為兩段一閉路流程，產品粒度－20 mm。兩種破碎產品混合共用一個粉礦倉。兩條生產線的球磨機均為MQG2130，老線配沉沒式螺旋分級機(2FG－12)進行閉路磨礦，新線配高堰式螺旋分級機(2FG－12)進行閉路磨礦，磨礦粒度控制在－0.076 mm占70%。分級機的溢流進入自制脫泥斗進行脫泥，脫泥后進入攪拌槽添加浮選藥劑后進行攪拌，經攪拌后進行云母預選，脫去云母的礦漿經攪拌添加浮選藥劑后，進入2粗3精1掃的鋰輝石浮選作業，浮選精礦通過濃縮機和外濾式真空過濾機脫水后得到最終的鋰輝石精礦。浮選尾礦通過弱磁、強磁除鐵得到長石精礦，長石用目前的帶式過濾機過濾，長石脫水效果不佳。細泥、云母和弱強磁的精礦為最終的尾礦送至尾礦庫堆存。現場選礦工藝原則流程見圖1。

圖1 現場選礦工藝原則流程Fig.1 M ineral processing principle flow chart of the scene

通過對現場的調研，結合選礦試驗，分析得出以下結論:①對于該鋰輝石礦磨礦細度是取得良好指標的關鍵因素，目前的磨礦分級設備是無法滿足獲得更好選礦指標的磨礦細度(－0.076 m 85%)的要求;②為了取得良好的浮選效果，浮選前脫泥非常重要。而目前現場脫泥設備是類似自制的斜板脫泥斗，脫泥效果不佳;③預先浮選云母設備能力不足，目前單系列僅有3臺1.2 m3浮選機用于預先浮選云母，經核算浮選能力不足，因此造成云母浮選效果不佳;④鋰輝石浮選流程不合理，目前采用2粗3精1掃的浮選流程，該流程中2次粗選精礦直接給入1次精選作業。該部分精礦品位較低，勢必降低1次精選入浮品位，影響精選作業指標，同時3次精選次數偏少。

2 改造方案

針對目前的選廠現狀，將原有的2條生產線整合成1條新線。破碎系統將老線的三段開路破碎產品送至新線的篩分機進行預先篩分，篩上(+12 mm)產品返回老線的圓錐破碎機(S75BX)進行二次細碎。改造后的流程為四段一閉路破碎，最終破碎粒度－12 mm。

粉礦通過皮帶機給入舊線的球磨機(MQG2130)進行磨礦，與螺旋分級機(2FG－12)形成閉路磨礦，溢流產品控制在－0.076 mm占70%。溢流產品利用新增的水力旋流器脫泥，主要脫去－0.02 mm的尾泥。經過脫泥的礦漿自流至攪拌槽添加藥劑后進入云母預選作業，云母預選作業由原來的一次粗選改成1次粗選(SF1.2 4臺)和1次精選作業(SF1.2 2臺)，由于云母易浮，增加一次精選作業有利于降低云母預選帶走的Li2O回收率。云母粗選與精選的尾礦合并一起進入高頻細篩(HGZS－22－1807ZII)進行控制分級，篩上產品返回至球磨進行再磨作業，篩下粒度控制在－0.076 mm 85%。篩下自流至現有的自制濃縮斗進行二次脫泥，脫泥斗的底流自流至攪拌槽添加藥劑后進入鋰輝石浮選作業，鋰輝石浮選作業由原來的2粗3精1掃作業改成1粗4精1掃流程。經過浮選后的鋰輝石精礦利用原有的濃縮機和外濾式真空過濾機過濾得到最終的鋰輝石精礦。浮選的尾礦進入攪拌槽添加藥劑后進行長石浮選，浮選尾礦再送至現有的弱磁和強磁除鐵得到長石粉。增加長石浮選主要是為了除去微細粒含鐵云母以及部分弱磁性礦物，確保長石中Fe2O3含量低于0.2%。長石利用現場閑置的濃縮機和外濾式真空過濾機脫水后得到最終的長石精礦。旋流器脫泥、濃縮斗脫泥、云母精礦、長石浮選精礦和弱強磁的精礦合并一起形成最終的尾礦，尾礦通過泵送至300 m外的現場一臺閑置15 m周邊齒輪濃縮機進行濃縮作業，經過濃縮的底流通過隔膜壓濾機進行壓濾作業得到最終尾礦，可通過汽車外運堆存。改造后選礦工藝原則流程見圖2。

3 效果分析

(1)利用現有的破碎設備，在不進行大的改造前提下，只需改變一條皮帶即可實現四段一閉路的破碎流程。雖然流程結構相對較長，但是破碎最終粒度由原來的－30 mm降至－12 mm，有利于降低磨礦能耗。

(2)由于現場條件場地和投資的限制，沒有條件增加二段磨機，在這種情況下，利用高頻細篩進行控制分級能夠有效的控制鋰輝石入磨粒度，提高浮選效果，對于提高鋰輝石浮選指標具有重要的意義。

(3)新增一段水力旋流器脫泥作業，能夠高效的脫除原礦中的原生泥和磨礦中產生的次生泥，可以彌補現場自制脫泥斗效果不佳的狀況，給浮選創造良好的條件。

圖2 改造后選礦工藝原則流程Fig.2 M ineral processing principle flow chart after reformation

(4)通過本次選廠恢復生產及技術改造，精礦品位可從原來Li2O品位4.76%提高至5.0%以上，回收率由原來的70.54%提高至73%以上，提高了鋰輝石選礦指標，并能夠有效保證長石的質量。

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