內蒙古某鋰多金屬礦石選礦試驗研究

李建偉，張忠偉1，張曉鵬1，程才1，李姍姍1，蓋莉莉1

（1.金建工程設計有限公司，山東 煙臺 264000 2.煙臺建龍礦山設備檢測有限公司，山東 煙臺 264000）

鋰元素在自然界沒有獨立礦物，均以類質同象混入物的形式存在于云母等硅酸鹽礦物中。礦石中產出的具有工業利用價值的鋰礦物，主要有鋰輝石、鋰云母、鐵鋰云母、鋰磷鋁石和透鋰長石。鋰云母又稱“鱗云母”，是含鉀、鎂、鐵、鋰等元素且具有層狀結構的鋁硅酸鹽礦物，含理論Li2O含量為1.23～5.90%，常含銣、銫等，呈細鱗片狀集合體[1-2]。其中鋰云母是提取金屬鋰的重要原料之一，鋰作為一種重要的能源金屬，廣泛應用于玻璃和陶瓷工業、潤滑脂、新能源電池等。

內蒙古某鋰多金屬礦石中最主要的有價元素為Li2O和Rb2O，其品位分別為1.71%和0.46%，其它元素均不具有綜合回收利用價值。礦石礦物組成較為簡單，主要為鋰云母和石英，其次有黃玉和螢石。此外，有少量的黑云母、金紅石、綠柱石、蒙脫石、高嶺石、綠泥石等。鋰云母中理論Li2O品位為3.92%，礦石中的鋰主要分布在云母中，分布率為92.94%，其余部分分布在石英和其他硅酸鹽礦物中，分布率為6.47%。本文主要針對鋰云母回收利用展開浮選試驗研究。

1 礦石的化學多元素分析

礦石中最主要的有價元素為Li2O和Rb2O，其品位為1.71%和0.46%；Cs2O和BeO品位分別為0.025%和0.017%，均低于綜合回收標準（Cs2O應不低于0.05%～0.06%，BeO應不低于0.04%～0.06%）；Nb2O5和Ta2O5分別為0.0026%和0.00088%，亦低于伴生鈮鉭綜合回收標準（（Ta，Nb）2O5應不低于0.01～0.015%且Ta2O5應不低于0.005%）。另外礦石中主要化學成分為SiO2和Al2O3，此外有較高的K2O、CaO、MgO、Fe和F，而P和S含量很低。根據ICP光譜分析結果對原礦進行了化學多元素分析，其結果見表1。

2 礦石的礦物組成及相對含量

肉眼及鏡下觀察礦石總體呈白色～淺灰白色，礦石質地較為堅硬，結構致密，具塊狀構造，礦石結構有嵌晶結構、片狀結構及鱗片狀結構等。經鏡下鑒定、X射線衍射分析、掃描電鏡分析和MLA（礦物參數自動分析系統）分析綜合研究查明，礦石中主要礦物為鐵鋰云母和石英，其次有黃玉和螢石。此外，有少量的黑云母、金紅石、綠柱石、蒙脫石、高嶺石、綠泥石等。微量礦物有長石、白云石、輝石、榍石、磷灰石、赤鐵礦、黃鐵礦、毒砂、輝鉬礦、鋯石等。鑒定中查明，鋰礦物主要為鐵鋰云母，鈮鉭礦物主要為金紅石，鈹礦物主要為綠柱石。礦石的礦物組成及含量列于表2。

3 選礦試驗研究

3.1 選礦工藝流程方案的選擇

云母的選礦方法，一般根據礦石的礦物組成、賦存狀態和嵌布特征來確定，利用云母與礦石中其它礦物的物理化學性質差異，從而找到一種合適的選礦工藝提純方法，浮選法作為應用最廣泛的一種云母選礦方法在云母選礦中占有非常重要的地位。云母的浮選工藝主要分為酸性陽離子浮選法、堿性陰離子浮選法和堿性陰陽離子浮選法三種。本試驗探索階段嘗試了堿性陰離子浮選法和堿性陰陽離子浮選法，浮選效果均較差。因此采用酸性陽離子浮選法回收鋰云母，并且從磨礦細度、礦漿pH值、捕收劑種類以及捕收劑用量等方面進行了浮選條件試驗，在確定最終浮選條件基礎上，進行綜合條件試驗。

表1 礦石化學多元素分析結果 /%

表2 礦石的礦物組成及相對含量/%

3.2 鋰云母浮選條件試驗

3.2.1 鋰云母浮選磨礦細度條件試驗

試驗采用試驗室XMB200×240型棒磨機進行磨礦，采用椰油胺作為捕收劑，鹽酸作為pH調整劑調整pH為4的條件下進行了磨礦細度條件試驗。試驗工藝流程圖及試驗結果如圖1和表3所示。

圖1 磨礦細度條件試驗流程圖

表3 磨礦細度條件試驗結果

從試驗結果可以看出，隨著磨礦細度的增加，浮選獲得的精礦產品中Li2O的品位呈現先升高后降低的趨勢，而回收率呈逐漸升高趨勢，當磨礦細度為-200目占70%時，指標最佳。

表4 pH值條件試驗結果

表5 捕收劑種類條件試驗結果

3.2.2 鋰云母浮選pH值條件試驗

礦漿pH值是影響云母浮選的重要因素，云母和長石及石英浮選受pH值影響較大，pH值過低會降低云母精礦回收率，而過高的pH值會使云母精礦品位降低而影響分離效果[3-4]。試驗采用椰油胺作為捕收劑，鹽酸作為pH調整劑的條件下進行了pH值浮選條件試驗。試驗工藝流程圖及試驗結果如圖2和表4所示。

試驗結果表明，隨著pH值的降低，浮選精礦品位有升高的趨勢，而回收率略有下降，當pH值達到4時，選礦指標較好。

3.2.3 鋰云母浮選捕收劑種類條件試驗

試驗采用鹽酸作為pH值調整劑調整pH值為4的條件下進行了捕收劑種類浮選條件試驗。試驗工藝流程圖及試驗結果如圖3和表5所示。

從試驗結果可以看出椰油胺對鋰云母選擇性優于十二胺和十八胺，且具有一定的捕收能力，綜合來看，椰油胺獲得的選礦指標最佳，因此在后續試驗中采用椰油胺作為捕收劑。

3.2.4 鋰云母浮選捕收劑用量條件試驗

試驗采用椰油胺作為捕收劑，鹽酸作為pH值調整劑調整pH值為4的條件下進行了捕收劑用量條件試驗。試驗工藝流程圖及試驗結果如圖4和表6所示。

從試驗結果可以看出，隨著捕收劑用量的增加，鋰云母精礦的品位逐漸降低，而回收率逐漸升高，當捕收劑用量為500g/t時，選礦指標較好，因此在后續試驗采用的捕收劑用量為500g/t。

圖5 推薦的工藝流程圖

表6 捕收劑用量條件試驗結果

表7 推薦工藝流程指標表

3.3 綜合條件閉路試驗

據選礦試驗結果最終推薦酸性陽離子浮選工藝方案，工藝流程指標見表5-1；最終工藝流程及數質量流程分別見圖5和表7。

4 結論

（1）工藝礦物學研究表明，礦石中最主要的有價元素為Li2O和Rb2O，其品位為1.71%和0.46%；Cs2O和BeO品位分別為0.025%和0.017%，均低于綜合回收標準。礦石質地較為堅硬，結構致密，具塊狀構造，嵌晶結構、片狀結構及鱗片狀結構等。主要礦物為鐵鋰云母和石英，其次有黃玉和螢石，此外還含有少量金紅石、綠柱石、蒙脫石、高嶺石、綠泥石等。

（2）根據該礦石的特性，并根據選礦試驗結果最終推薦一粗三精一掃+第1段精選尾礦和掃選精礦混合精選工藝流程，最終實驗室獲得的試驗指標如下：鋰銣精礦1：Li2O品位3.51%，回收率39.17%；Rb2O品位0.92%，回收率36.21%；鋰銣精礦2：Li2O品位2.56%，回收率55.68%；Rb2O品位0.74%，回收率56.75%；綜合回收率為94.85%。

（3）銣主要賦存在載體礦物鋰云母中，鋰云母中Rb2O的平均含量為0.81%，分布率達84.78%。通過選別鐵鋰云母可使銣大部分富集在鐵鋰云母精礦中。

（4）綠柱石含量很低，零星分布，與鐵鋰云母、石英、螢石嵌布均十分緊密。由于礦石中BeO含量很低，且綠柱石含量很少，沒有實際選別意義。鉭鈮主要分散在鈮鉭金紅石中，而金紅石礦物中Nb2O5和Ta2O5含量僅為0.84%和0.28%左右，因此理論上不能獲得較高品位的精礦。加之金紅石粒度十分微細，與云母、石英等礦物嵌布緊密，難以解離和富集，因此沒有實際選別意義。

[1]朱文龍，黃萬撫. 國內外鋰礦物資源概況及其選礦工藝綜述[J]. 現代礦業，2010（7）：1-4.

[2]戴宗維.某礦區鋰云母的選礦[J]. 金屬材料與冶金工程，1983（5）：9-13.

[3]龍運波，朱昌洛，楊磊. 甘肅某銣多金屬礦浮選鋰云母選礦試驗研究[J].礦產綜合利用，2016（4）：74-77.

[4]劉勇，黃霞光，陳果. 鋰云母浮選藥劑研究現狀與思考[J]. 中國非金屬礦工業導刊，2015（5）：11-12.