西澳某鋰輝石礦石浮選試驗(yàn)

朱加乾 徐寶金 宋學(xué)文 陳 波

（福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院，福建福州350108）

鋰作為自然界最輕的金屬，其性質(zhì)優(yōu)良，在冶金、化工、醫(yī)藥、核能、航天等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為“推動(dòng)世界進(jìn)步的重要能源元素”［1］。近年來，隨著鋰應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，國內(nèi)鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，生產(chǎn)能力快速提升，國內(nèi)鋰礦開采量和鋰礦石進(jìn)口量持續(xù)增長［2］。

世界鋰礦資源主要集中在南美洲的“鋰三角”地區(qū)以及中國和澳大利亞，主要可分為固體型鋰礦資源和鹵水型鋰礦資源［3］，其中，固體鋰資源以鋰輝石、鋰云母為主。我國的鋰礦資源儲(chǔ)量豐富，居世界第4位［4］，青藏高原是主要集中區(qū)，主要分布省區(qū)為青海、西藏、四川、湖南和江西，以鹵水型鋰礦為主。盡管鹽湖提鋰成本較低，但開發(fā)條件惡劣，尚未形成大規(guī)模工業(yè)化開采［5］。雖然國內(nèi)鋰輝石儲(chǔ)量也較豐富，但品位較低，嵌布粒度較細(xì)，礦石易泥化，且鋰礦石選礦基礎(chǔ)理論研究較薄弱，導(dǎo)致我國鋰礦資源利用率整體較低，為了滿足國內(nèi)鋰礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國每年需從澳大利亞進(jìn)口約5萬t鋰精礦［6］。

目前，國內(nèi)有多家選礦廠處理澳大利亞鋰輝石礦石，但由于礦石性質(zhì)復(fù)雜等原因，浮選指標(biāo)不甚理想。試驗(yàn)以西澳某鋰輝石礦石為對象，進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

礦石中的有用礦物為鋰輝石和鋰云母，以鋰輝石為主，脈石礦物主要為石英、長石等。礦石以細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，偶見粗粒結(jié)構(gòu)、包晶結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為塊狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造。鋰輝石呈他形粒狀晶體產(chǎn)出，與石英、長石等脈石礦物共生緊密，相互交錯(cuò)，鋰輝石最大粒度為0.5 mm，最小為0.03 mm。礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

從表1可以看出，礦石中有回收價(jià)值的元素為Li、Ta、Nb，其他元素沒有回收利用價(jià)值。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 條件試驗(yàn)

條件試驗(yàn)流程見圖1。

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)的NaOH用量為1 200 g/t，Ty為1 600 g/t，CaCl2為300 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2表明：隨著磨礦細(xì)度的提高，脫泥量增大，鋰粗精礦Li2O品位下降，Li2O回收率先升后降；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.105 mm占70%時(shí)，鋰粗精礦Li2O品位和回收率最高。因此，確定后續(xù)條件試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.105 mm占70%。

2.1.2 不脫泥對浮選指標(biāo)的影響

不脫泥對浮選指標(biāo)影響試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.105 mm占70%，NaOH用量為1 200 g/t，Ty為1 600 g/t，CaCl2為300 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

比較表2、表3可看出：脫泥后的浮選鋰粗精礦Li2O品位和回收率相對不脫泥情況下的鋰粗精礦Li2O品位和回收率都較好，可見脫泥有利于鋰輝石的回收。

2.1.3 Ty用量試驗(yàn)

捕收劑Ty用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.105 mm占70%，NaOH用量為1 200 g/t，CaCl2為300 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4表明：隨著Ty用量的增大，鋰粗精礦Li2O品位先維持在高位后明顯下降，Li2O回收率先升高后降低。綜合考慮，確定鋰粗選的Ty用量為1 600 g/t。

2.1.4 CaCl2用量試驗(yàn)

CaCl2用量對鋰輝石的浮選指標(biāo)有較大的影響，因?yàn)镃a2+不但可以活化鋰輝石而且也能夠活化石英等脈石礦物［7］。因此，確定CaCl2的用量具有較大的意義。CaCl2用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.105 mm占70%，Ty用量為1 600 g/t，NaOH為1 200 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5表明：隨著CaCl2用量的增大，鋰粗精礦Li2O品位和回收率均先上升后下降，品位和回收率指標(biāo)的高點(diǎn)在CaCl2用量為200 g/t時(shí)。因此，確定鋰粗選的 CaCl2用量為 200 g/t。

2.1.5 油酸鈉用量試驗(yàn)

為了獲得更好的鋰精礦指標(biāo)，在確定了Ty用量為1 600 g/t的情況下，研究了輔助捕收劑油酸鈉用量對鋰輝石浮選的影響。油酸鈉用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.105 mm占70%，Ty用量為1 600 g/t，CaCl2為200 g/t，NaOH為1 200 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6表明：隨著油酸鈉用量的增加，鋰粗精礦Li2O品位和回收率均先升高后降低，品位和回收率指標(biāo)的高點(diǎn)在油酸鈉用量為400 g/t時(shí)。因此，確定鋰粗選的油酸鈉用量為400 g/t。

2.1.6 NaOH用量試驗(yàn)

NaOH作為礦漿pH調(diào)整劑，對鋰輝石的表面有擦洗作用。有研究表明，添加NaOH有利于鋰輝石的回收［8］。NaOH用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.105 mm占70%，Ty用量為1 600 g/t，CaCl2為200 g/t，油酸鈉為400 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7表明：隨著NaOH用量的增大，鋰粗精礦Li2O品位和回收率先升高后降低，品位和回收率指標(biāo)的高點(diǎn)在NaOH用量為1 200 g/t時(shí)。因此，確定NaOH的用量為1 200 g/t。

2.2 開路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)及前期探索試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了開路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖2，結(jié)果見表8。

表8表明：礦石采用圖2所示的流程處理，可獲得Li2O品位為5.13%、回收率為58.11%的鋰精礦。

2.3 閉路試驗(yàn)

在開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖3，結(jié)果見表9。

表9表明：采用圖3所示的閉路流程處理鋰礦石，獲得了Li2O品位為5.52%、回收率達(dá)70.90%的鋰精礦。

3 結(jié)論

（1）西澳某鋰輝石礦石Li2O品位為1.22%，有用礦物為鋰輝石和鋰云母，以鋰輝石為主，脈石礦物主要為石英、長石等。礦石以細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，偶見粗粒結(jié)構(gòu)、包晶結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為塊狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造。鋰輝石呈他形粒狀晶體產(chǎn)出，與石英、長石等脈石礦物共生緊密，相互交錯(cuò)，鋰輝石最大粒度為0.5 mm，最小為0.03 mm。

（2）礦石在磨礦細(xì)度為-0.105 mm占70%的情況下，機(jī)械脫泥后以Ty+油酸鈉為組合捕收劑，Na2CO3和NaOH為調(diào)整劑，CaCl2為鋰輝石的活化劑，采用1粗2精2掃、中礦順序返回流程處理，可獲得Li2O品位為5.52%、回收率達(dá)70.90%的鋰精礦，較好地實(shí)現(xiàn)了鋰輝石的回收。