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锂辉石矿选矿工艺概述

发布日期:2019-06-20  来源:万方  浏览次数:376
 辉石矿选矿工艺概述缐海(新疆有色冶设计研究院有限公司 乌鲁木齐 830000)

摘 要 简述国内主要锂矿物的种类及性质,分析了锂辉石选矿中涉及的各种选矿方法,着重论述了最常用的锂辉石的选矿工艺浮选工艺,锂辉石的浮选工艺具有流程简单、回收率高及应用广泛等优势。关键词 锂矿物 锂辉石 选矿工艺随着全球动力电池产能的快速扩张,对相关的资源的需求也在快速增加,旺盛的市场需求使得与动力电池相关的矿产资源均出现了不同程度的上涨,特别是锂盐的需求表现的更加明显。我国锂资源量最大的为盐湖卤水和锂辉石,其中卤水提锂成本虽低,但我国盐湖卤水型锂均分布在青藏高原,开发条件恶劣,且盐湖卤水提锂技术从实验室到产业化仍需较长过程,所以,锂辉石作为主要锂盐原料的格局短期内很难打破。

1 我国锂资源分布及硬岩型锂矿物种类 1.1 锂资源中国锂资源丰富,矿床多,规模大,是我国的优势矿产之一。主要分布在青海、西藏、新疆、江西、四川和湖南等省区。西藏和青海为盐湖卤水型;新疆、四川、江西和湖南等为花岗伟晶岩或花岗岩矿物型。其中四川甘孜州和阿坝州锂辉石资源储量最大,江西宜春地区是锂云母的主要生产基地。 1.2 硬岩型锂矿物种类受盐湖卤水型锂的提取技术及开发条件所限,目前硬岩型锂仍是锂的主要来源,已知的含锂矿物有150多种,主要以锂辉石、锂云母、透锂长石、锂石矿等形式存在。不同锂矿物的性质不同,具体见表1。锂辉石矿因其分布的广泛性及较易的可选性在硬岩型锂矿物中所占比重最大。 2 锂辉石的选矿工艺现状锂辉石矿物选别受多因素影响,如:矿石类型、矿物共生组合、嵌布特征及矿物品位等,需采用不同的选矿工艺流程。在锂辉石的选矿实践中,目前国内锂辉石的常见选别方法主要有手选法、浮选法、重介质选矿法、磁选法及联合选矿法等。 2.1 手选法手选适合分选原矿中含废石较多的矿石,用于选别前的预选作业[1] ,目标矿物及脉石具备颜色、外观及光泽等方面易于认别的状态,通过人工拣出废石来提高后续选别作业目标矿物品位。手选一般在矿石粒度 25~300 mm 范围内进行,于宽度不大于 1 200 mm,且带速在 0.2~0.4 m/s 的手选皮带两侧作业。手选法是锂矿生产史上最早使用的选矿方法,美国100多年前就将此法应用于南达科塔州布莱克山地区伟晶岩矿床中的锂辉石选别。我国新疆可可托海稀有矿采用过手选法生产锂辉石精矿,原矿Li2O品位1.5%~1.8%,手选Li2O精矿品位5%~6%,回收率20%~30%。手选法由于劳动强度大、生产效率低、回收率低及指标制约因素较多等缺点,已普遍被浮选法取代。目前我国主要锂辉石产区内的锂辉石选矿厂已再无手选法应用实例。 2.2 浮选法浮选法是目前锂辉石矿物选别的主要方法,当前常见浮选流程由预浮→粗选→扫选→精选组成,表1 锂的工业矿物矿物名称锂辉石锂云母锂云母锂铝石透锂长石分子式 LiAl(SiO3)2 (Li,K)2(F,OH)2Al2(SiO3)2 (LiNaK)2Al3FeSi15O16(F,OH)2 LiAl(F,OH)PPO4 LiAl(Si2O5)2 理论品位 (%,Li2O) 8.1 5.9 4.13 10.1 4.89 密度 (g/cm3 ) 3.1~3.2 2.8~3.3 3 3.1 2.5 莫氏硬度 6~7 2.5~4 3 6 6~6.5 DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2018.05.025 66 新 疆 有 色 金 属万方数据 2018年 新 疆 有 色 金 属其中预浮主要用于脱泥和脱云母,为后续浮选作业创造适宜条件。我国四川阿坝州金川县、四川甘孜州甲基卡锂辉石矿区、新疆和田大红柳滩及新疆可可托海稀有矿等锂辉石选矿厂均采用此工艺作为主线工艺。

锂辉石浮选是通过添加“三碱、两皂”来完成对目标矿物选别过程的。其中,“三碱”是指 NaOH、 Na2CO3和Na2S,用作锂辉石浮选的调整剂。“两皂”是指氧化石蜡皂和环烷酸皂,用作锂辉石浮选的捕收剂同时带有起泡性。在锂辉石的浮选过程中抑制剂的添加并不是必须的,是因为添加的氢氧化钠和矿浆中硅酸盐发生反应生成了Na2O·nSiO2—“自生水玻璃”,其本质为无机抑制剂,能对硅酸盐类脉石矿物起到良好抑制作用。而在锂辉石浮选流程中添加的柴油起到稳定泡沫的作用。在锂辉石浮选过程中水的硬度、浮选机的搅拌强度及矿浆中云母及含泥量等均对目的矿物的浮选回收率有较大影响。水的硬度对锂辉石浮选指标的影响主要体现在矿浆中碳酸根、氢氧根、钙离子的浓度比例上,调整剂用量随所用水的软硬不同而有所针对性方能为矿物的捕收提供有利条件。锂辉石浮选流程中预先脱泥及强搅拌擦洗均能有效的提高矿物表面纯净度从而提升矿物捕收剂效果,因此在磨矿作业时也应尽量减少过磨泥化现象。在弱碱性的矿浆环境中,采用油酸及其皂类就能很容易浮起表面纯净的锂辉石。新疆有色金属研究所的孙蔚等人、四川省有色金属研究院的周怡玫等人、西南科技大学的王维清等人分别针对四川省阿坝州某锂辉石矿进行了选矿试验研究,试验推荐流程均是采用了浮选流程,达到的指标见表2。表2 试验指标表 % 上述试验通过浮选流程取得的试验指标均较为理想,产品满足销售要求。 2.3 重介质选矿法重介质选矿法是用密度介于有用矿物与脉石矿物之间的重液或重悬浮液作为介质,使密度小于介质的矿粒上浮,密度大于介质的矿粒下沉,以阿基米德浮力原理达到分选目的的选矿方法。重介质选矿法应用在锂辉石选别方面,主要是利用锂辉石矿物与脉石矿物的密度不同的现象对其进行选别。锂辉石单矿物密度约为 3.10~3.20 g/cm3 ,而其脉石矿物的密度约为2.6 g/cm3 ,就是利用上述两者密度差,采用密度介于两者之间的重介质来完成矿物及脉石的分选。重介质有重液和重悬浮液两类,由于重液的价格昂贵且常有毒,生产中几乎没有应用,多数应用在试验分析中。工业上应用的重介质都是重悬浮液。重悬浮液是由细粉碎的高密度固体颗粒(起到增加介质密度的作用被称作加重质)与水构成的悬浮体。北京矿业研究总院的周少珍及矿主方的吕宝华等人合作完成的四川省阿坝州某锂辉石矿的重液选矿探索性试验研究,试验矿样粒度在0.5~6 mm时,采用 2.83 比重的重液进行分选时,锂辉石精矿 Li2O 品位 6.36%,回收率 57.09%,可以获得合格锂辉石精矿。采用 2.68 比重的重液进行分选时,尾矿 Li2O 品位0.17%,回收率4.56%,尾矿作业产率达到50%,说明该粒级物料具有预处理抛废从而提高后续作业矿物品位的可能性。目前此工艺在四川省阿坝州及新疆福海县的锂辉石矿山已有应用。

2.4 联合选矿法联合选矿法是指为得到高质量锂辉石精矿、低铁锂辉石精矿或选别伴生矿物时采用非单一的选别方式联合作业。采用何种选别方法相互配合以完成目标矿物的选别,并使产品满足销售品级要求,需要根据矿物的嵌布特性、矿物组成及可选性等进行选择。四川省阿坝州某锂辉石矿的选矿试验就是通过采用重+磁+浮+磁联合法获取多种精矿产品。一部分采用重选回收钽铌矿物,一部分采用浮选回收锂辉石,并进行了低铁锂辉石探索试验。试验通过重+ 磁得到精矿品位为 19.66 %的 Ta2O5、品位为 38.52% 的Nb2O5和品位为67.56%的石。重+磁的尾矿通过浮选得到品位6.04%的锂辉石精矿;最后将浮选锂辉石精矿通过强磁选可以获得品位为6.20%的低铁锂序号 1 2 3 试验单位新疆有色金属研究所四川省有色金属研究院西南科技大学试验样品品位 1.42 1.21 1.30 试验回收率 85.88 79.95 84.59 试验产品品位 6.04 5.81 5.93 67 万方数据第5期精矿,试验指标理想。新疆可可托海稀有矿同样采用浮选锂辉石精矿强磁选作业得到低铁锂辉石精矿,大大的提高的产品价值。四川阿坝州部分在产锂辉石矿山因受市场价格的制约,暂无企业进行锂辉石伴生矿物的回收。上述选矿法为目前应用最为广泛的锂辉石选别方法,还有热裂法及拣选法等是否能适用于锂辉石的工业生产仍需进一步探究。 3 锂辉石产品要求通过选矿作业获得的锂辉石精矿其Li2O品位及杂质含量是决定锂辉石产品价值的主要衡量标准,具体各品级锂辉石产品标准见表3。除表3列出的各类锂辉石精矿标准外,白度等也是衡量精矿价值的标准之一。同时,也可以根据锂辉石精矿采购企业的具体需求协商确定产品的指标标准及价格。 4 结论综上所述,锂辉石的选矿技术的不断发展是工矿业发展的关键,通过对锂辉石常用选矿方法技术研究进展进行分析,有助于更好地选用更为适用的锂辉石选矿技术,从而推动工业和矿业的进一步发展,促进社会的不断进步。

参考文献 [1] 选矿设计手册[M].北京:冶金工业出版社,1994. [2] 许时. 矿石可选性研究[M]. 北京:冶金工业出版社, 1984. [3] 温胜来.某锂矿选矿厂工艺改造及生产实践[J].现代矿业, 2017,1:245-246. [4] 胡晓洪,张庆今. 锂辉石的工业应用[J]. 中国陶瓷, 1995,3:34-36. [5] 闫鹏飞.精细化学品化学.化学工业出版社,2004. [6] 张强,选矿概论.冶金工业出版社,2012. 表3 锂辉石精矿标准种类低铁锂精矿陶瓷用锂精矿化工用锂精矿级别一二三一二三一二三 Li2O(≥,%) 7.00 6.50 6.00 7.00 6.50 6.00 6.50 6.00 5.50 杂质含量(≤,%) Fe2O3 0.15 0.20 0.25 0.50 0.70 0.90 2.50 2.80 3.00 P2O5 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 MnO 0.10 0.15 0.20 0.20 0.25 0.30 0.30 0.40 0.50 K2O+Na2O 1.50 1.80 2.00 1.50 1.80 2.00 1.50 1.80 2.00 收稿:2018-04-09 (上接65页) ⑶ 侵入岩标志:浅成的小规模中酸性侵入体(如闪长玢岩、闪长岩等)是间接找矿标志。 ⑷ 矿物共生组合、结构构造标志:原生矿石中黄铁矿、毒砂、黄矿、闪矿、方矿等金属硫化物密切共生,浸染状、块状、条带状构造发育地段往往为金矿体。 ⑸ 地球化学标志:岩屑化探Au、Ag、As、Co、Cu、 Zn综合异常分布范围指示矿化分布范围,是间接找矿标志。 ⑹ 地球物理标志:激电测量表明低阻中高极化异常区带是间接找矿标志。参考文献 [1] 董连慧,李卫东,张良臣. 新疆大地构造单元划分及其特征.天山地质矿产资源学术讨论会论文集,2008. [2] 张良臣,刘德权,王有标,等.中国新疆优势金属矿产成矿规律.北京:地质出版社,2006 . [3] 新疆伊吾县淖毛湖一带化探异常查证年度报告.新疆地矿局第六地质大队,1988. [4] 李华芹,陈富文. 中国新疆区域成矿作用年代学. 北京:地质出版社,2004 . [5] 新疆伊吾县琼河坝地区金矿普查报告 新疆有色地勘局704地质大队,1999. [6] 斐荣富,等.中国矿床模式.北京地质出版社,1995.

 
 
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