新疆某偉晶巖型鋰多金屬礦石中伴生元素的回收試驗

汪 泰 李沛倫 李漢文 鄒堅堅 王 威 楊凱志 王成行 1

（1.廣東省科學院資源利用與稀土開發研究所，廣東 廣州 510650；2.稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東 廣州 510650；3.廣東省礦產資源開發與綜合利用重點實驗室，廣東 廣州 510650；4.新疆自然資源與生態環境研究中心，新疆 烏魯木齊 830011）

偉晶巖型鋰多金屬礦中除了含有鋰輝石、鋰云母等有價礦物之外，通常還含有少量鉭、鈮和錫等有價元素，實現這些伴生元素的綜合回收對提高礦產資源的開發利用價值具有重要意義［1-2］。目前常采用重選、磁選和浮選等聯合工藝回收鉭鈮錫等有價元素［3-6］。鄧偉等［7］采用磁選工藝，從浮選鋰精礦中獲得了Ta2O5和Nb2O5品位分別為15.13%和36.50%、作業回收率分別為60.48%和59.85%的鈮鉭精礦；劉星等［8］采用鋰鈮鉭混合浮選—強磁選分離鋰、鈮鉭工藝處理國外某鋰多金屬礦石，在磨礦細度-0.074 mm占70.3%的條件下，獲得了Ta2O5和Nb2O5品位分別為0.176%和0.051 5%、回收率分別為36.55%和42.63%的含鐵鈮鉭礦物；何陽陽等［9］采用重—磁聯合工藝從川西某鋰輝石礦石中回收了伴生鉭鈮及錫石等有價礦物；余贊松等［10］采用重選工藝回收宜春鉭鈮多金屬礦中的鉭、鈮，重選尾礦浮選獲得鋰云母精礦產品，伴生金屬銣和銫在鋰云母中富集回收。

對于鋰多金屬礦石，目前國內外以回收主金屬鋰為目標制定工藝流程和藥劑制度，多從粒度較細的鋰輝石精礦中回收伴生金屬。該思路影響伴生礦物的充分回收，對易過磨的有價礦物（如錫石等）的回收影響則更大。新疆某偉晶巖型鋰多金屬礦中伴生鉭鈮錫等有價元素，為防止錫石等礦物的過粉碎、提高伴生元素回收率，利用伴生有價礦物的密度、磁性差異，在鋰輝石浮選前先進行伴生元素的回收。

1 試樣性質

試樣取自新疆某鋰礦區，XRF分析結果見表1，顯微鏡和MLA進行的礦物組成分析結果見表2。

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由表1可知，試樣中有價成分Li2O品位為1.60%，鉭、鈮及錫等伴生元素含量較低；脈石礦物成分主要為SiO2和Al2O3，合計占88.42%，雜質元素Fe含量為0.46%。

由表2可知，試樣中鋰礦物多達7種，存在少量的鉭鈮鐵礦和鈮鐵金紅石，脈石礦物主要為石英、鈉長石和鉀長石等。

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2 試驗方案、藥劑及設備

2.1 試驗方案的確定

工藝礦物學研究結果顯示，試樣中鉭鈮主要以鉭鈮鐵礦形式存在，錫主要以錫石形式存在。錫石性脆易碎，若在浮選適宜細度下回收錫石，則容易造成錫石的過磨，影響其有效回收率，因此將在粗磨情況下實現錫石等易碎礦物的回收。鉭鈮鐵礦和錫石的密度分別為5.36～8.17 g/cm3和7.0 g/cm3，與石英、長石的密度（分別為2.65 g/cm3和2.75 g/cm3）存在明顯差異，根據重選可選性判斷準則［11-12］，E大于2.5屬于極易選礦石。因此，可先采用重選法預先富集試樣中的伴生鉭鈮錫。此外，鉭鈮鐵礦的比磁化率（CGSM制）（22.1～37.2）×10-6，錫石的比磁化率（2～8）×10-6，強磁選可實現鉭鈮礦物與錫礦物的分離，最后通過離心機獲得高品位的錫精礦。基于此，試樣中伴生組分的回收將采用粗磨—重選預富集—強磁選—離心分離原則工藝（圖1）。

2.2 試驗藥劑及設備

試驗用重液為二碘甲烷（密度為3.32 g/cm3），分析純；試驗用水為廣州自來水。

試驗用設備有廣州粵有研礦物資源科技有限公司生產的GL-600型螺旋溜槽和SSS-100-水平周期式高梯度強磁選機，離心機為Knelson尼爾森離心選礦機。

3 試驗結果與討論

3.1 重選粒度的確定

將破碎至-2 mm的試樣分為2～1 mm、1～0.63 mm、0.63～0.35 mm、0.35～0.15 mm、0.15～0.075 mm以及0.075～0.043 mm等6個粒級，6個粒級產品重液分選試驗結果見表3。

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由表3可知，+0.35 mm以上粗粒級重液富集效果不佳，估計是由于鉭鈮鐵礦、錫石未充分解離；-0.075+0.043 mm粒級分選效果也不太理想。因此，確定試樣重液分選的粒度為0.35～0 mm。

3.2 重選預富集試驗

選擇螺旋溜槽進行重選粗選，搖床進行精選，試驗結果見表4。

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由表4可知，采用螺旋溜槽與搖床組合能實現錫鉭鈮的預富集，試驗獲得了Sn、Ta2O5、Nb2O5品位分別為9.91%、1.09%和2.20%，回收率分別為65.73%、54.85%和61.65%的重選混合精礦。

3.3 強磁選分離試驗

試驗首先脫除強磁性礦物，然后考察背景磁感應強度和脈動頻率對分離指標的影響。

3.3.1 背景磁感應強度

固定脈動頻率為260次/min，背景磁感應強度試驗結果見圖2。

由圖2可知，背景磁感應強度提高有利于鉭鈮鐵礦的富集，當背景磁感應強度超過800 mT后，鉭鈮回收率趨于穩定，且錫在磁性產品中的損失明顯增加。綜合考慮，確定背景磁感應強度為800 mT。

3.3.2 脈動頻率

固定背景磁感應強度為800 mT，脈動頻率試驗結果見圖3。

由圖3可知，增大強磁機脈動頻率，磁選精礦Sn品位和作業回收率均維持在較低水平，而磁選精礦Ta2O5和Nb2O5品位升高，Ta2O5和Nb2O5作業回收率基本不變。綜合考慮，確定適宜的脈動頻率為260次/min。

3.4 離心重選分離試驗

顯微鏡檢測結果表明，非磁產品中主要礦物為錫石，試驗采用分離精度更高的Knelson離心選礦機對兩者進行試驗，在沖洗水量2.0 L/min、給礦濃度30%、給礦量1.0 kg/min的條件下，考察了重力加速度對分離指標的影響，試驗結果見圖4。

由圖4可知，隨著重力加速度的增大，錫精礦Sn品位升高，Sn作業回收率降低。綜合考慮，確定適宜的重力加速度為50G。

3.5 全流程試驗

在條件試驗基礎上開展了伴生元素回收全流程試驗，工藝流程見圖5，試驗結果見表5。

由表5可知，采用螺旋溜槽粗選—搖床精選—弱磁選—強磁選—離心重選工藝處理試樣，最終獲得了Ta2O5品位13.90%、Nb2O5品位29.14%、Ta2O5回收率49.50%、Nb2O5回收率58.37%的鉭鈮精礦及Sn品位41.45%、Sn回收率54.39%的錫精礦，指標良好，有效實現了伴生鉭鈮錫的綜合回收。

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4 結論

（1）偉晶巖型鋰多金屬礦床中伴生有鉭鈮錫等有價元素，鉭鈮主要以鉭鈮鐵礦形式存在，錫主要以錫石形式存在，根據礦石性質最終確定了粗磨—重選預富集—強磁選—離心分離的原則工藝流程。

（2）試驗確定重選適宜的入選粒度為-0.35 mm，螺旋溜槽粗選—搖床精選工藝實現了鉭鈮錫預富集；強磁選分離錫石與鉭鈮鐵礦的適宜條件為磁場強度800 mT、脈動頻率260次/min；Knelson離心選礦機離心分離錫石和鋰輝石的適宜條件為沖洗水量2.0 L/min、給礦濃度30%、給礦量1.0 kg/min、重力加速度50G。

（3）采用螺旋溜槽粗選—搖床精選—弱磁選—強磁選—離心重選工藝，進行全流程試驗，最終可獲得Ta2O5品位13.90%、Nb2O5品位29.14%、Ta2O5回收率49.50%、Nb2O5回收率58.37%的鉭鈮精礦及Sn品位41.45%、Sn回收率54.39%的錫精礦。