偉晶巖型鋰輝石礦堿溶蝕?浮選試驗研究①

汪 泰， 鄒堅堅， 王 威， 李漢文， 李沛?zhèn)悾?楊凱志， 胡 真

（1.廣東省科學(xué)院資源利用與稀土開發(fā)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(chǎn)開發(fā)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(tài)環(huán)境研究中心， 新疆 烏魯木齊 830011）

鋰廣泛應(yīng)用于新能源、核能和航空航天等行業(yè)，是我國戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬［1］。 我國鹽湖鹵水鋰儲量大，但鎂鋰比高達40 以上，提取難度大［2］，偉晶巖型鋰礦成為重要的鋰礦來源［3-4］。 近年來，川西、南疆地區(qū)厘定出多條超大型偉晶巖鋰鈹多金屬礦床［5-6］，是未來我國稀有金屬生產(chǎn)重要潛在基地。

浮選法是礦石提鋰的主要選別方法［7］。 我國學(xué)者研發(fā)的“三堿二皂一油”藥劑制度、“堿法不脫泥”選別工藝，利用堿溶蝕預(yù)處理調(diào)控鋰輝石和長石礦物表面性質(zhì)，不僅增加了鋰輝石礦物表面活性位點，而且在長石等脈石礦物表面生成硅酸鈉等親水物質(zhì)，增大了鋰輝石與長石等礦物的可浮性差異［8］。 本文以新疆某偉晶巖型鋰輝石礦為研究對象，開展了浮選試驗研究，著重考察了磨礦細度、堿溶蝕預(yù)處理以及浮選捕收劑組合對鋰輝石浮選指標的影響，為偉晶巖型鋰輝石礦浮選開發(fā)提供技術(shù)依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)及試驗方法

1.1 礦石性質(zhì)

對試樣進行了化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。

表1 試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分數(shù)）／%

從表1 可知，原礦中Li2O 品位達到1.65%，伴生有價礦物鉭鈮含量較低，雜質(zhì)元素Fe 含量為0.42%，脈石礦物元素主要為SiO2和Al2O3，合計含量達到88.42%。

采用顯微鏡和MLA 對原礦進行了礦物含量測定，結(jié)果見表2。

表2 原礦礦物組成（質(zhì)量分數(shù)）／%

從表2 可知，樣品中鋰礦物種類多達7 種，以鋰輝石為主；存在少量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。

1.2 試驗方法

鋰輝石浮選分為正浮選和反浮選兩種［9-10］。 基于該礦樣礦石性質(zhì)特點，本文擬定了鋰輝石正浮選流程，首先考慮鋰輝石浮選磨礦細度，然后研究堿溶蝕預(yù)處理、組合捕收劑調(diào)控礦物表面對鋰輝石浮選的影響，原則工藝流程見圖1。

圖1 原則工藝流程

試驗所用碳酸鈉、氫氧化鈉均為分析純，氧化石蠟皂（731）、環(huán)烷酸皂、油酸鈉、水楊羥肟酸、GYHN 均為工業(yè)純（其中GYHN 為廣州粵有研礦物資源科技有限公司＆廣東省科學(xué)院資源綜合利用研究所自主研發(fā)的新型皂類捕收劑）；試驗用水為自來水。 所用磨礦機為XMQ-Φ240×90A 錐形球磨機，浮選機為XFD 型單槽浮選機。

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 磨礦細度對鋰輝石浮選指標的影響

磨礦不僅是選廠的主要能耗作業(yè)，也會直接影響有價礦物的分離和產(chǎn)品質(zhì)量。 粒度較粗時，粗粒鋰輝石和未能解離的鋰輝石難隨泡沫上浮，影響鋰輝石浮選指標；粒度過細又會造成鋰輝石等礦物過磨，在細泥中損失較多［11-12］。 在粗選調(diào)整劑碳酸鈉和氫氧化鈉用量各1 000 g／t、捕收劑氧化石蠟皂和環(huán)烷酸皂用量各400 g／t 條件下，考查了磨礦細度對鋰浮選指標的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細度對鋰輝石浮選指標的影響

圖2 結(jié)果表明，增加磨礦細度有利于鋰回收，當磨礦細度-0.074 mm 粒級含量超過71.6%時，回收率基本趨于穩(wěn)定，繼續(xù)增加磨礦細度，精礦Li2O 品位降低。因此選擇磨礦細度-0.074 mm 粒級占71.6%進行后續(xù)試驗。

2.2 堿溶蝕處理對鋰輝石浮選指標影響

堿溶蝕預(yù)處理改善鋰輝石與長石等脈石礦物表面性質(zhì)，兩者可浮性差異增大，有利于浮選分離。 在捕收劑氧化石蠟皂用量400 g／t、環(huán)烷酸皂用量400 g／t 條件下，分別考查了碳酸鈉（氫氧化鈉用量1 000 g／t）和氫氧化鈉（碳酸鈉用量1 000 g／t）等不同堿溶蝕預(yù)處理對鋰輝石浮選指標的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 結(jié)果表明，碳酸鈉對鋰輝石浮選影響十分明顯，當用量超過1 000 g／t 時，會導(dǎo)致鋰回收率明顯下降；氫氧化鈉對提高鋰回收率有利，當用量超過1 000 g／t時，回收率基本趨于平穩(wěn)，但氫氧化鈉過量也會使其他脈石礦物上浮，影響精礦Li2O 品位。

圖3 堿溶蝕預(yù)處理對鋰輝石浮選指標的影響

2.3 鋰輝石浮選捕收劑篩選及對比

在鋰輝石浮選中，傳統(tǒng)單一捕收劑包括十二胺、油酸、油酸鈉、氧化石蠟皂（731）、環(huán)烷酸皂和苯甲羥肟酸等。 傳統(tǒng)單一捕收劑雖然價格低、來源廣，但其選擇性較差，而且藥劑用量大，尤其對于礦物種類較多的實際礦石，單一捕收劑難以獲得良好指標。 不同捕收劑按照一定比例組合使用，發(fā)生共吸附、疏水端加長，產(chǎn)生正協(xié)同作用，比單一捕收劑具有更好的捕收效果。新型皂類捕收劑GYHN 對鋰輝石具有選擇性好、耐低溫等特點。 固定731 用量400 g／t，考查了731 分別與水楊羥肟酸、油酸鈉、環(huán)烷酸皂和GYHN 組合對鋰輝石浮選的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 組合捕收劑對鋰輝石浮選指標的影響

圖4 結(jié)果表明，水楊羥肟酸對鋰輝石浮選效果較差；油酸鈉具有良好的捕收能力，但選擇性不佳，精礦Li2O 品位較低；與環(huán)烷酸皂相比，GYHN 表現(xiàn)出更好的選擇性，且同等藥劑用量下，鋰回收率更高。 最終選擇GYHN 與731 組合作捕收劑，用量均為400 g／t。

2.4 全流程試驗研究

基于條件試驗研究結(jié)果，開展了鋰輝石浮選閉路試驗研究，試驗流程見圖5，結(jié)果見表3。

圖5 鋰浮選閉路試驗流程

從表3 可知，閉路試驗?zāi)塬@得鋰精礦Li2O 品位5.52%、回收率82.90%的技術(shù)指標；鉭鈮礦物在鋰精礦中得到富集。 通過堿溶蝕處理、組合浮選捕收劑作用，即使未脫泥也取得了良好的分離指標，進一步表明了試驗選擇的工藝參數(shù)可靠、工藝流程穩(wěn)定。

表3 鋰浮選閉路試驗結(jié)果

3 結(jié) 論

1） 浮選回收偉晶巖型鋰輝石礦，關(guān)鍵是鋰輝石和長石等鋁硅酸鹽脈石礦物的分離。

2） 堿溶蝕預(yù)處理可以改善鋰浮選與鋁硅酸礦物的可浮性差異，需控制好碳酸鈉、氫氧化鈉用量；氧化石蠟皂（731）與GYHN 組合使用能發(fā)揮正協(xié)同作用，強化對鋰礦物的浮選回收。

3） 通過閉路試驗進一步驗證了工藝流程穩(wěn)定性和可靠性，在不脫泥情況下，最終獲得了Li2O 品位5.52%、回收率82.90%的鋰精礦。