鋰鈹?shù)V物非溶蝕清洗工藝應(yīng)用研究

紀(jì)國平 王亞洲

（新疆有色金屬研究所 烏魯木齊 830000）

1 礦物表面非溶蝕性清洗

“礦物表面非溶蝕性清洗”是指借助礦物表面清洗劑，對(duì)目標(biāo)礦物表面吸附或凝結(jié)的微細(xì)粒物質(zhì)進(jìn)行清洗，使微細(xì)粒物質(zhì)整體脫離目標(biāo)礦物表面，避免其干擾目標(biāo)礦物表面性質(zhì)。只有在中性或弱堿性礦漿條件下對(duì)礦物表面進(jìn)行非溶蝕清洗，才能基本不改變礦漿和礦物表面自然性質(zhì)，恢復(fù)和利用礦物固有自然可浮性。

非溶蝕性清洗礦物表面和溶蝕性清洗礦物表面有本質(zhì)區(qū)別：（1）溶蝕性清洗過程是礦物表面發(fā)生的普通化學(xué)反應(yīng)，非溶蝕清洗是借助清洗劑的“橋梁”作用，通過礦漿攪拌的機(jī)械力（或機(jī)械能）完成清洗作用；（2）溶蝕性清洗是對(duì)礦物表面進(jìn)行溶蝕，溶蝕物以分子或離子形式進(jìn)入礦漿，非溶蝕性清洗是針對(duì)礦物表面吸附的微細(xì)粒物質(zhì)，微細(xì)粒物質(zhì)以整體顆粒物形式進(jìn)入礦漿。

圍繞中性或弱堿性礦漿條件下礦物表面清洗技術(shù)進(jìn)行了研究，開發(fā)出兩種新型礦物表面清洗劑XJ21和XJ88，將其分別應(yīng)用于鋰輝石和綠柱石浮選工藝、長石和石英浮選分離工藝、云母選礦工藝、高純鐵選礦工藝和非金屬礦精礦產(chǎn)品除鐵增白工藝等領(lǐng)域，均取得顯著效果。本文主要介紹兩種非溶蝕清洗劑在鋰輝石和綠柱石浮選工藝中的應(yīng)用研究成果。

2 鋰輝石和綠柱石浮選非溶蝕清洗工藝研究

2.1 原礦性質(zhì)

原礦化學(xué)多元素分析見表1，主要組成礦物定量結(jié)果見表2，鋰、鈹元素在礦石中的平衡分配見表3。

表2 主要組成礦物定量結(jié)果（%）

表3 鋰、鈹元素在礦石中的平衡分配（%）

由上表可以看出，鈹?shù)V物是綠柱石；鋰礦物包括三種，一種是鋰輝石，金屬分布率55.7%，另一種是（鋰）白云母，金屬分布率42.7%，綠柱石中含有少量鋰，金屬分布率1.6%；其它礦物包括（鋰）白云母、石英、鉀長石、鈉長石和少量輝石、鈣長石、黑云母、鐵氧體等。

2.2 綠柱石浮選試驗(yàn)

2.2.1 對(duì)比試驗(yàn)流程及結(jié)果

綠柱石浮選低堿度清洗工藝流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖1 綠柱石低堿度清洗方案浮選工藝流程圖

表4 綠柱石浮選對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 非溶蝕清洗工藝與傳統(tǒng)工藝比較

非溶蝕清洗工藝方案首先對(duì)磨礦產(chǎn)品進(jìn)行兩段低堿度清洗，分別浮除易浮雜質(zhì)產(chǎn)品，然后在中高礦漿pH下浮選綠柱石；而傳統(tǒng)工藝采用的是高堿性強(qiáng)攪拌自生水玻璃工藝，磨礦產(chǎn)品未經(jīng)過清洗工序，直接浮除易浮雜質(zhì)，然后在高堿度下強(qiáng)攪拌清洗（高堿度溶蝕清洗），再浮選綠柱石。

非溶蝕清洗工藝方案與傳統(tǒng)工藝比較，浮選現(xiàn)象最明顯差別是非溶蝕清洗工藝方案易浮雜質(zhì)泡沫產(chǎn)品量大幅下降，易浮雜質(zhì)泡沫明顯比傳統(tǒng)工藝黑，易浮雜質(zhì)中鐵含量比傳統(tǒng)工藝高4倍以上，易浮雜質(zhì)中鐵回收率也高于傳統(tǒng)工藝。

非溶蝕清洗工藝方案與傳統(tǒng)工藝方案比較，明顯優(yōu)越：（1）鈹在易浮雜質(zhì)（包括礦泥）中的損失率大幅下降；（2）尾礦鈹損失率大幅下降；（3）精礦鈹品位大幅提高；（4）新工藝采用了XJ21 清洗劑400 克/噸，XJ88清洗劑100克/噸，減少氫氧化鈉用量700克/噸，減少氧化石蠟皂用量1000克/噸，成本低于傳統(tǒng)工藝。

新工藝與傳統(tǒng)工藝相比，提高精礦品位（BeO）1.5%以上，提高回收率23%以上，成本低于傳統(tǒng)工藝。

綠柱石非溶蝕清洗浮選工藝已經(jīng)應(yīng)用于新疆某礦工業(yè)生產(chǎn)。

2.3 鋰輝石浮選試驗(yàn)

2.3.1 對(duì)比試驗(yàn)流程及結(jié)果

由前文芯棒試驗(yàn)及仿真結(jié)果可知，芯棒破壞載荷為208.0 MPa，3個(gè)仿真方案中芯棒最大應(yīng)力均小于破壞載荷值，且芯棒最大應(yīng)力超出80%破壞載荷的比例都不高于2.6%，結(jié)果表明3個(gè)仿真方案的芯棒強(qiáng)度滿足可靠運(yùn)行要求。

鋰輝石浮選低堿度非溶蝕清洗方案工藝流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖2 低堿度清洗方案鋰輝石浮選工藝流程

表5 鋰輝石浮選對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

2.3.2 非溶蝕清洗工藝與傳統(tǒng)工藝比較

非溶蝕清洗方案與傳統(tǒng)工藝相比主要差異為：非溶蝕清洗方案采用的是兩段低堿度非溶蝕清洗-低堿度浮選鋰輝石工藝，而傳統(tǒng)工藝采用的是高堿度清洗-高堿度浮選鋰輝石工藝。

非溶蝕清洗方案與傳統(tǒng)工藝相比，易浮現(xiàn)象與低品位綠柱石浮選雷同。

非溶蝕清洗方案與傳統(tǒng)工藝相比，其優(yōu)越性為：（1）鋰在易浮雜質(zhì)中的損失率大幅下降；（2）低堿度非溶蝕清洗方案精礦品位遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝，達(dá)到了冶金要求，而傳統(tǒng)工藝精礦品位遠(yuǎn)低于冶金要求精礦品位；（3）精礦回收率比傳統(tǒng)工藝有所提高；（4）低堿度非溶蝕清洗方案與傳統(tǒng)工藝相比，增加XJ21 清洗劑用量400克/噸，XJ88清洗劑用量100克/噸，減少氫氧化鈉用量1500 克/噸，減少氧化石蠟皂用量500克/噸。兩者相比，成本下降。

低堿度非溶蝕清洗方案最重要優(yōu)越性是：應(yīng)用于低品位鋰輝石礦選礦，可以大幅提高精礦品位，使鋰輝石精礦符合冶金要求。

2.4 鋰鈹分離浮選試驗(yàn)

2.4.1 試驗(yàn)流程及結(jié)果

試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 鋰鈹分離浮選試驗(yàn)結(jié)果

鋰輝石和綠柱石浮選分離是選礦領(lǐng)域公認(rèn)世界難題，采用傳統(tǒng)工藝分離鋰輝石和綠柱石很難保證鈹精礦產(chǎn)品中鋰雜質(zhì)含量（鈹精礦產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求氧化鋰雜質(zhì)含量小于1.8%），而低堿度非溶蝕清洗工藝采用兩段清洗-低堿性浮選鋰輝石-高堿性浮選綠柱石技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)鋰鈹分離。低堿度清洗工藝可以使鈹精礦中氧化鋰雜質(zhì)含量小于0.9%，能夠輕松保證鈹精礦產(chǎn)品氧化鋰雜質(zhì)含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

鋰鈹分離低堿度非溶蝕清洗工藝優(yōu)越性如下：

（1）兩段清洗基本恢復(fù)了礦物表面自然可浮性；

（2）利用鋰輝石表面粗糙，兩段清洗后表面仍有少量剩余活性物質(zhì)特點(diǎn)，優(yōu)先低堿度浮選鋰輝石；綠柱石表面光滑，兩段清洗后表面干凈，在較高堿性下采用鈣活化機(jī)理浮選綠柱石，成功實(shí)現(xiàn)鋰鈹分離；

（3）低堿度非溶蝕清洗工藝不但可以保證鈹產(chǎn)品中氧化鋰雜質(zhì)含量要求，而且可以大幅提高鋰精礦、鈹精礦品位和回收率。

低堿度非溶蝕清洗工藝輕松解決了鋰鈹共生礦石綜合回收世界難題。

3 非溶蝕清洗工業(yè)應(yīng)用

將非溶蝕清洗應(yīng)用于國內(nèi)某礦低品位鈹?shù)V石選礦工藝，建成國內(nèi)唯一鈹浮選生產(chǎn)線。現(xiàn)場生產(chǎn)流程見圖1，生產(chǎn)指標(biāo)為原礦品位：鈹（BeO）0.116%，鋰（Li2O）0.35%；精礦品位：鈹（BeO）6.06%，鋰（Li20）1.21%；鈹回收率：71.27%。

圖3 鋰鈹分離工藝流程圖

由于現(xiàn)場改制的新型精確脫泥設(shè)備使用一個(gè)月后損壞，采用普通旋流器脫泥，脫泥量大，導(dǎo)致生產(chǎn)指標(biāo)大幅低于試驗(yàn)指標(biāo)。但是，整體生產(chǎn)指標(biāo)仍然世界領(lǐng)先。

4 結(jié)語

（1）非溶蝕性清洗與溶蝕性清洗有本質(zhì)區(qū)別，溶蝕性清洗基本是化學(xué)過程，非溶蝕性清洗是清洗礦物表面吸附的微細(xì)粒顆粒，是在清洗劑“橋梁”作用下的機(jī)械（能）作用過程。非溶蝕清洗不但有利于恢復(fù)礦物表面自然可浮性，且可以通過對(duì)礦物表面清洗程度控制，分選礦物。

（2）將非溶蝕清洗應(yīng)用于鋰輝石和綠柱石浮選，效果顯著。

（3）非溶蝕清洗工藝為國內(nèi)低品位鋰輝石資源（包括國內(nèi)現(xiàn)有鋰輝石礦尾礦再選）、低品位綠柱石資源和鋰輝石與綠柱石共生資源的高效回收提供了技術(shù)支撐。

（4）還進(jìn)行了下列非溶蝕清洗研究：（a）將非溶蝕清洗應(yīng)用于長石和石英分離工藝，可以在弱堿性礦漿條件下實(shí)現(xiàn)長石和石英有效分離，效果顯著；（b）將非溶蝕清洗應(yīng)用于碎云母浮選工藝，精礦品位和回收率大幅提高，浮選流程大幅縮短；（c）將非溶蝕清洗應(yīng)用于高純鐵選別工藝，可以將鐵精礦品位提高至72%以上，且回收率保持75%以上；（d）將非溶蝕清洗應(yīng)用于云母產(chǎn)品和長石產(chǎn)品除鐵增白浮選工藝，鐵礦物雜質(zhì)大幅減少，產(chǎn)品白度大幅增加。顯然，非溶蝕清洗工藝有廣泛應(yīng)用前景。