基于強化預處理工藝的某鋰礦浮選試驗研究①

錢志博， 于 洋， 周少珍

(礦冶科技集團有限公司 礦物加工科學與技術國家重點實驗室,北京100160)

鋰及鋰化物具有獨特優良的物理性質以及化學性質,廣泛應用于高能電池、合成橡膠、合金、空調、醫藥和焊接等領域,因此鋰及鋰化物已逐漸成為新興的戰略資源［1-2］。

含鋰礦物的多樣性造成含鋰礦石性質差異較大,使得含鋰礦石分選工藝復雜［3］。 含鋰礦物以鋰輝石和鋰云母為主,還有一些如透鋰長石、鋰磷鋁石等；與之緊密共生的脈石礦物主要有石英、長石、云母、方解石、白云石、磷灰石、鈮鉭鐵礦、鈮鉭錳礦、磁鐵礦、高嶺石等［4-6］。

本文針對國內某含鋰礦石進行了傳統工藝的選別回收,結果表明鋰精礦Li2O 品位較低。 為此采用預處理工序,預先脫除磁性脈石和易浮脈石之后再進行含鋰礦物的浮選,并采用新型捕收劑BK317-2(為淡黃色油狀液體,由礦冶科技集團有限公司研制),浮選效果得到改善,鋰精礦Li2O 品位獲得提升。

1 原礦性質

對某含鋰礦石進行了化學多元素分析,結果如表1 所示。 結果表明該含鋰礦石中Li2O 含量為1.05%,具有回收價值。 Ta2O5、Nb2O5、K2O 和Na2O 含量均已達到回收利用標準,但本文不作詳細研究。

表1 原礦化學多元素分析結果（質量分數）/%

礦石中含鋰礦物主要為鋰輝石,其次為含鋰白云母,另有少量鋰磷鋁石、鋰綠泥石和鋰電氣石等。 鉭鈮礦物絕大部分為鈮鉭鐵礦(主要為鈮錳礦和鉭錳礦),偶見鈮鉭鈾礦。 其他礦物主要為石英、鉀長石和鈉長石,另有少量黑電氣石、方解石、白云石、磷灰石、高嶺石和微量的斜長石、綠簾石、金云母、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、磷鐵錳礦、黃鐵礦、毒砂、石榴子石、榍石、透輝石、透閃石、綠柱石、鋯石、金紅石、黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦等。

鋰輝石是礦石中最主要的含鋰礦物,也是要回收的對象。 對鋰精礦進行化學分析發現其中Li2O、K2O和Na2O 含量分別為4.15%、1.06%和0.69%,通過化學分析及礦物自動測量手段確定產品中鋰輝石含量為79.5%,雜質礦物為鈉長石和鉀長石,另見微量的鋰綠泥石、鋰磷鋁石和鋰電氣石等含鋰礦物。 消除雜質礦物及其他含鋰礦物的影響,鋰輝石中Li2O 含量為5.22%,因此,該礦區的鋰精礦中Li2O 含量較難超過5.22%。

2 含鋰礦物選別探索性試驗

不經過預處理工序,直接按照常規工序一粗三精兩掃的閉路試驗流程開展含鋰礦物選別探索性試驗,采用油酸作捕收劑［7-9］,流程如圖1 所示,結果見表2。從表2 可以看出,鋰精礦Li2O 品位僅為2.84%,與該礦區純鋰輝石礦物的Li2O 品位5.22%還相差較大。

圖1 選鋰探索性試驗流程

表2 選鋰探索性試驗結果

對鋰精礦進行了形貌分析,如圖2 所示。 可見產品中的雜質礦物主要為鈮鉭鐵礦、電氣石、方解石、石英和鉀長石,另有少量白云石、磷灰石、金云母及鈣鋁榴石等。 這些雜質礦物主要以單體形式產出,其粒度主要分布于0.020 ～0.080 mm。 從這些脈石礦物來看,它們一旦與鋰精礦一起上浮,便很難再次分開。 因此,接下來擬在浮選回收含鋰礦物之前預先脫除磁性脈石和易浮脈石,以期減少后續鋰浮選的壓力,提升鋰精礦品質。

圖2 未經預處理所得鋰精礦形貌

3 強化預處理選別回收含鋰礦物試驗

3.1 磁性脈石脫除試驗

考慮到圖1 試驗流程中鋰精礦含有鈮鉭鐵礦、電氣石以及少量金云母,這些礦物均可采用磁選方法進行預先脫除。 按照含鋰礦物浮選的磨礦細度進行不同磁場強度的磁性脈石(主要是鈮鉭鐵礦)脫除試驗,結果如表3 所示。

表3 不同磁場強度的磁性脈石脫除試驗結果

從表3 可以看出,磁選能夠有效富集鉭鈮礦物。隨著磁場強度增強,鉭鈮礦物脫除率逐漸升高。 當場強為1.1 T 時,鉭鈮礦物脫除率基本穩定。 經測定,磁場強度1.1 T 時磁性脈石中含Li2O 1.25%,接近原礦Li2O 品位,此時損失的Li2O 回收率為5.74%。 綜合考量,此處進行磁性脈石的脫除是值得的。

3.2 易浮脈石脫除試驗

脫除易浮脈石的常用方法是采用油酸等脂肪酸類捕收劑在弱堿性條件下捕收方解石和磷灰石,同時可脫除部分細泥礦物。 接下來在原礦磁選脫除鉭鈮礦物之后進行了易浮脈石的脫除試驗研究,試驗流程見圖3,結果見表4(以CaO 和P2O5的脫除量為參考標準)。

圖3 浮選脫除易浮脈石試驗流程

表4 浮選脫除易浮脈石試驗結果

表4 結果表明,隨著油酸用量增加,易浮脈石脫除率逐漸提高,但鋰回收率損失也逐漸增加。 綜合考量,選定油酸用量210 g/t 較為合適。

3.3 BK317-2 用量試驗

傳統捕收劑油酸存在捕收能力強、選擇性差的缺點,在捕收含鋰礦物的同時,還會夾帶殘余的磁性脈石以及易浮脈石,拉低Li2O 品位。 為了解決該問題,采用新型含鋰礦物捕收劑BK317-2 進行浮選,其用量試驗結果如圖4 所示。 BK317-2 是脂肪酸類與酯類的復合體,能在改善捕收能力的同時提高其選擇性。

圖4 BK317-2 用量試驗結果

從圖4 可以看出,當粗選階段BK317-2 用量為800 g/t 時,Li2O 回收率較高,此時Li2O 品位為2.05%。接下來,按照粗選BK317-2 用量800 g/t 開展含鋰礦物工藝流程選別試驗。

3.4 推薦工藝流程選別試驗及結果

基于以上條件試驗獲得的較優藥劑指標及相關參數,開展了含鋰礦物的磁選-浮選閉路流程選別試驗,試驗流程如圖5 所示,結果見表5。 預先脫除磁性脈石、易浮脈石,采用BK317-2 作捕收劑,經過一粗三精兩掃浮選,鋰精礦Li2O 品位達到4.15%,較表2 中鋰精礦Li2O 品位2.84%有較大提升。

圖5 推薦流程

表5 推薦流程試驗結果

預處理-浮選所得鋰精礦形貌如圖6 所示。 對比發現,圖6 中的雜質礦物較圖2 有較大程度減少,說明強化脫除磁性脈石、易浮脈石等預處理工藝有利于鋰精礦Li2O 品位的提升。

圖6 經預處理所得鋰精礦形貌

4 結 語

1) 某低品位含鋰礦石中鋰輝石蝕變作用較強,鋰輝石純礦物Li2O 品位僅為5.22%,說明該礦石中含鋰礦物與其他礦物交代作用強烈,逐漸鋰云母化、黏土礦物化,可浮性也因此變差。

2) 在含鋰礦物浮選之前脫除鈮鉭鐵礦等磁性脈石和方解石、磷灰石等易浮脈石,不僅能夠減少后續鋰浮選的壓力,還能提升鋰精礦品質。

3) BK317-2 較傳統含鋰礦物捕收劑油酸選擇性更好、泡沫更加充實、流動性好,有必要進一步加以應用和研究。

4) 盡管采用強化預處理-浮選工藝回收含鋰礦物,鋰精礦中仍然存在一定含量的以硅酸鹽為主的脈石。 有必要在后續工作中探索添加反浮選工序并結合選鋰尾礦進行長石、石英分步回收的可行性。