含鉀、銣、鋰云母礦綜合回收試驗研究

牛 磊

（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

鋰云母是江西特色資源，現探明的可采氧化鋰儲量110萬t，居世界第一，鋰云母中常常伴生銣、鉀等有價礦物，該類多金屬礦資源綜合開發具有良好的工業經濟效益。目前，從鋰云母中提取鋰的方法較多，如石灰石法［1］、硫酸法［2］、硫酸鉀法、氯化物法［3］、堿壓煮法［4］等。試驗采用氯化工藝研究綜合回收鋰云母中鋰銣鉀技術可行性，取得了良好的效果。

1 試驗原料與方法

1.1 試驗原料

江西某地含銣、鉀的鋰云母礦，其中鋰含量波動在0.8%～1.0%，銣0.3%～0.5%。鋰云母礦化學分析見表1，礦樣堆密度為1.11 g／cm3，真密度為2.25 g／cm3。

表1 鋰云母礦化學成分 %

由表1可見，鋰云母礦中有價成分含量分別為Li2O 0.84%、Rb2O 0.37%和K2O 7.75%。礦石中主要化學成分為SiO2，其次為Al2O3。礦石中主要礦物為云母、石英、長石之類。

1.2 試驗原理

鋰云母礦氯化焙燒是中溫氯化焙燒，中溫氯化焙燒生成的堿金屬氯化物留在焙砂中，然后用浸出法使其轉入溶液中。主要化學反應如下：

式中：Me代表 K、Na、Rb、Li等堿金屬。

浸出過程為水浸，主要是可溶性鹽溶解過程：

如：RbCl＝Rb++Cl-主要溶入水的離子有：K+、Na+、Rb+、Fe、Ca2+、Mn2+、Li+等。

2 試驗結果與討論

2.1 添加劑種類影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 95%，加入不同類型的添加劑和適量的水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為850℃，焙燒時間2 h。焙燒礦磨細后，用清水按照液固比2∶1，常溫浸出2 h。添加劑種類見表2，添加劑種類對浸出率的影響結果如圖1所示。由圖1可見，第1種和第5種添加劑效果最佳，鋰、銣、鉀浸出率指標最高，第5種略高于第1種，但是由于氯化鉀價格高于氯化鈉，而浸出率指標差別不大，因此以第1種添加劑為宜。

表2 添加劑種類

圖1 添加劑種類的影響

2.2 焙燒溫度的影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 95%，加入50%氯化鈉和適量水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為700℃、750℃、800℃、850℃、900℃，焙燒3 h。浸出條件不變。焙燒溫度對浸出率的影響結果如圖2所示。

圖2 焙燒溫度的影響

由圖2可見，焙燒溫度對鋰、銣、鉀浸出率影響較大，隨著焙燒溫度上升而逐漸上升，當焙燒溫度為850℃，銣和鉀浸出率最高，繼續提高溫度至900℃，鋰浸出率略有上升，而銣和鉀浸出率明顯下降，說明繼續提高焙燒溫度，會導致銣和鉀回收效果較差，因此，焙燒溫度以850℃為宜。

2.3 焙燒時間的影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 95%，加入50%氯化鈉和適量的水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為850℃，焙燒一定時間。浸出條件不變。焙燒時間對浸出率的影響結果如圖3所示。

由圖3可見，鋰、銣、鉀浸出率首先隨焙燒時間增加快速上升，主要因為焙燒時間過短，氯化焙燒反應尚未完成，浸出率指標較低。當焙燒時間超過2 h，鋰、銣、鉀浸出率基本穩定，而且有隨著焙燒時間延長而略微下降趨勢。因此焙燒時間以2 h為宜，不宜超過3 h。

圖3 焙燒時間的影響

2.4 添加劑用量影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 95%，加入20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%的氯化鈉和適量的水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為850℃，焙燒時間2 h。浸出條件不變。添加劑用量對浸出率的影響結果如圖4所示。

由圖4可見，鋰、銣、鉀浸出率都隨著添加劑用量的增加而上升，當添加劑用量達到35%以后，鋰、鉀浸出率基本穩定，只有銣浸出率略有上升，考慮到經濟效益，添加劑用量以35%為宜。

2.5 礦粉粒度的影響

鋰云母礦磨礦至-0.047 mm 55%、65%、75%、85%、95%，加入35%的氯化鈉和適量的水制粒，在馬弗爐中控制焙燒溫度為850℃，焙燒時間2 h。浸出條件不變。礦粉粒度對浸出率的影響結果如圖5所示。

由圖5可見，礦粉粒度對鋰、鉀浸出率影響不大，浸出率隨粒度變小而略有上升，而銣浸出率受粒度影響較大，銣浸出率隨粒度快速上升，當礦粉粒度達到-0.047 mm 75%以上時，銣浸出率基本不變，因此礦粉粒度以-0.047 mm 75%為宜。

圖5 礦粉粒度的影響

3 結 論

采用氯化焙燒法從含銣、鉀的鋰云母礦中綜合回收鋰、銣、鉀，試驗研究可以得到以下結論：

1.該鋰云母礦有價成分為Li2O 0.84%、Rb2O 0.37%和K2O 7.75%。主要礦物應為云母、石英、長石之類。

2.氯化焙燒工藝可以有效從該鋰云母礦中提取鋰、銣、鉀，鋰浸出率達到85%，鉀浸出率達到85%，銣浸出率達到95%。

3.氯化焙燒工藝最佳參數：鋰精礦磨礦至-0.047 mm 75%，添加用量35%，在850℃下焙燒2 h。