贛州某鎢尾礦中鋰的浮選回收與浸出試驗(yàn)

王 威 常學(xué)勇 柳 林 劉紅召 曹耀華 張 博 王洪亮 趙恒勤

（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南鄭州450006；2.國(guó)土資源部多金屬礦評(píng)價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450006；3.河南省黃金資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450006；4.國(guó)家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，河南鄭州450006）

鋰是一種重要的戰(zhàn)略資源和能源金屬，在鋰電池、陶瓷、玻璃、鋁冶煉、醫(yī)藥等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用［1-3］。鋰資源的主要存在形式有2種：一是以離子形式存在于鹽湖鹵水等液體礦產(chǎn)資源中，約占鋰資源的70%；二是以金屬氧化物的形式伴生于花崗偉晶巖型礦石中［2］。我國(guó)鹽湖鹵水鋰資源非常豐富，但以鹽湖鹵水鋰資源為原料生產(chǎn)碳酸鋰存在生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，且產(chǎn)品質(zhì)量受雜質(zhì)影響難以達(dá)到電池級(jí)產(chǎn)品的質(zhì)量要求。因此，固體鋰資源就成了我國(guó)生產(chǎn)碳酸鋰的主要原料［4］。鋰云母是我國(guó)常見(jiàn)的含鋰固體礦物，通常在采用硫酸焙燒、硫酸鹽焙燒、氯化焙燒、壓煮等［5-11］方法處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行浸出提鋰，其中氯化焙燒—水浸工藝不僅對(duì)鋰具有較高的浸出率，對(duì)云母礦中的銣等稀有稀散金屬也具有較高的浸出率［12-14］。

贛州某鎢尾礦含鋰、銣等堿金屬元素，主要賦存在云母礦物中，試驗(yàn)采用浮選工藝對(duì)鋰進(jìn)行回收，并對(duì)浮選鋰精礦中鋰的提取工藝進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為贛州某選鎢尾礦，主要礦物組成見(jiàn)表1，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表2。

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由表2可以看出，試驗(yàn)原料Li2O、Rb2O含量分別為0.34%和0.16%，鋰、銣?zhǔn)窃现兄饕袃r(jià)元素。

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工藝礦物學(xué)研究表明，鋰主要賦存在云母礦物中，銣的賦存礦物較復(fù)雜，本文僅介紹鋰的回收情況，銣的回收利用情況將另文介紹。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 鋰浮選回收試驗(yàn)

由于原料中的鋰主要賦存在云母礦物中，而云母礦物可浮性較好，因此采用浮選工藝回收含鋰云母礦物。根據(jù)條件試驗(yàn)及開(kāi)路試驗(yàn)確定的閉路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表4，主要礦物組成見(jiàn)表5。

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從表4可以看出，鋰精礦中的主要有用元素有鋰、銣。

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從表5可以看出，鋰精礦中的主要礦物為云母，是主要含鋰和銣的礦物。

2.2 鋰精礦中鋰的浸出試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)原理。在高溫條件下，礦石中的鋰等堿金屬氧化物（以Me2O表示）可與氯化劑反應(yīng)，生成易溶的氯化鹽，其化學(xué)反應(yīng)方程為［15］

（2）試驗(yàn)方法。將氯化劑與鋰精礦按一定質(zhì)量比混勻，盛放在坩堝中置于一定溫度的馬弗爐中焙燒一定時(shí)間，自然冷卻至室溫后按一定的液固質(zhì)量比在純凈水中恒溫水浴攪拌浸出一定時(shí)間，過(guò)濾后烘干濾渣，并分析其鋰含量。

Yan Qunxuan等［15］在用氯化焙燒法從鋰云母中提取鋰的過(guò)程中，對(duì)比了氯化鈣、氯化鈉、氯化鈣+氯化鈉（質(zhì)量配合比為1∶1）為氯化劑情況下的提鋰效果，發(fā)現(xiàn)以氯化鈣+氯化鈉為氯化劑可以降低物料的熔化溫度、提高鋰浸出率。因此，試驗(yàn)以氯化鈣+氯化鈉（質(zhì)量配合比為1∶1）為氯化劑。

2.2.1 焙燒溫度對(duì)鋰浸出率的影響

焙燒溫度對(duì)鋰浸出率影響試驗(yàn)固定鋰精礦與氯化劑的質(zhì)量配合比為1∶0.6、焙燒時(shí)間為2 h，焙燒產(chǎn)物浸出試驗(yàn)的液固質(zhì)量比為1.5∶1、浸出溫度為50℃、浸出時(shí)間為2 h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

從圖2可以看出，鋰浸出率隨焙燒溫度的升高先顯著升高后趨于穩(wěn)定，變化趨勢(shì)的拐點(diǎn)在900℃時(shí)，對(duì)應(yīng)的鋰浸出率達(dá)99.20%。因此，確定后續(xù)試驗(yàn)的焙燒溫度為900℃。

2.2.2 氯化劑加入量對(duì)鋰浸出率的影響

氯化劑加入量對(duì)鋰浸出率影響試驗(yàn)固定焙燒溫度為900℃、焙燒時(shí)間為2 h，焙燒產(chǎn)物浸出試驗(yàn)的液固質(zhì)量比為1.5∶1、浸出溫度為50℃、浸出時(shí)間為2 h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可以看出，氯化劑的加入量增至60%前鋰浸出率快速上升至99%以上，繼續(xù)增大氯化劑的加入量意義不大，因此，確定氯化劑的加入量為60%，即鋰精礦與氯化劑的質(zhì)量比為1∶0.6。

2.2.3 焙燒時(shí)間對(duì)鋰浸出率的影響

焙燒時(shí)間對(duì)鋰浸出率影響試驗(yàn)固定鋰精礦與氯化劑的質(zhì)量比為1∶0.6、焙燒溫度為900℃，焙燒產(chǎn)物浸出試驗(yàn)的液固質(zhì)量比為1.5∶1、浸出溫度為50℃、浸出時(shí)間為2 h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可以看出，焙燒時(shí)間為1 h時(shí)鋰浸出率為98.80%%，繼續(xù)延長(zhǎng)焙燒時(shí)間，鋰浸出率提高幅度有限。因此，確定焙燒時(shí)間為1 h。

3 結(jié)論

（1）贛州某選鎢尾礦Li2O品位為0.34%，鋰主要賦存在云母礦物中。

（2）試驗(yàn)采用1粗3精3掃、中礦順序返回閉路浮選流程處理試驗(yàn)原料，最終獲得Li2O品位為1.18%、回收率為58.69%的鋰精礦。

（3）浮選鋰精礦與氯化劑（氯化鈣與氯化鈉的質(zhì)量配合比為1∶1）按質(zhì)量比1∶0.6混合后在900℃焙燒1 h，焙燒產(chǎn)物在液固質(zhì)量比為1.5∶1、浸出溫度為50℃、浸出時(shí)間為2 h情況下浸出，鋰浸出率達(dá)到98.80%。