某鋰輝石礦選礦工藝流程改造

陳少學(xué)

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山243000;2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽馬鞍山243000;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243000)

鋰資源是一種重要的能源金屬，是各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要物質(zhì)之一［1］。近幾年，新能源汽車(chē)呈爆炸式增長(zhǎng)，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)包括新能源汽車(chē)核心部件的電池，并逐步延伸至上游的鋰資源開(kāi)發(fā)［2］，從而引起了鋰金屬消費(fèi)劇增。國(guó)內(nèi)不同類(lèi)型的鋰礦床及產(chǎn)地不同的鋰輝石組分級(jí)性質(zhì)差別大，礦物中Li2O含量低，導(dǎo)致鋰輝石分選工藝較為復(fù)雜［3-6］。目前鋰輝石的選別方法主要有浮選法、重懸浮液與重液選礦法以及磁選法等［7］。江西贛州的某鋰輝石礦山，配套建有一座選廠(chǎng)，共有2條生產(chǎn)線(xiàn)，其中有1條在2006年建成，持續(xù)生產(chǎn)至2011年停產(chǎn);企業(yè)后來(lái)并列新增加了1條生產(chǎn)線(xiàn)，于2010年底建成，由于缺乏選礦試驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝錯(cuò)誤等原因，前期調(diào)試一直未成功，從而未正常生產(chǎn)過(guò)，基本處于廢置狀態(tài)。礦山于2011年尾礦庫(kù)服務(wù)年限已至等原因，主管部門(mén)臨時(shí)停電后，企業(yè)陷入停產(chǎn)狀態(tài)。2015年3月某化工企業(yè)收購(gòu)了該礦山，企業(yè)希望在充分利用現(xiàn)有的選礦設(shè)備基礎(chǔ)上，適當(dāng)添加部分選礦設(shè)備，在嚴(yán)控投資額的前提下，完成新工藝流程改造。企業(yè)在停產(chǎn)期間委托國(guó)內(nèi)科研院所進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究，試驗(yàn)取得了較好的指標(biāo)。

1 選廠(chǎng)現(xiàn)狀

選廠(chǎng)前期單線(xiàn)可年處鋰輝石原礦約6.6萬(wàn)t。原礦Li2O品位0.81%，可獲得精礦Li2O品位4.76%、回收率70.54%的生產(chǎn)指標(biāo)。老生產(chǎn)線(xiàn)破碎系統(tǒng)為三段開(kāi)路流程，產(chǎn)品粒度－30 mm;新生產(chǎn)線(xiàn)破碎系統(tǒng)為兩段一閉路流程，產(chǎn)品粒度－20 mm。兩種破碎產(chǎn)品混合共用一個(gè)粉礦倉(cāng)。兩條生產(chǎn)線(xiàn)的球磨機(jī)均為MQG2130，老線(xiàn)配沉沒(méi)式螺旋分級(jí)機(jī)(2FG－12)進(jìn)行閉路磨礦，新線(xiàn)配高堰式螺旋分級(jí)機(jī)(2FG－12)進(jìn)行閉路磨礦，磨礦粒度控制在－0.076 mm占70%。分級(jí)機(jī)的溢流進(jìn)入自制脫泥斗進(jìn)行脫泥，脫泥后進(jìn)入攪拌槽添加浮選藥劑后進(jìn)行攪拌，經(jīng)攪拌后進(jìn)行云母預(yù)選，脫去云母的礦漿經(jīng)攪拌添加浮選藥劑后，進(jìn)入2粗3精1掃的鋰輝石浮選作業(yè)，浮選精礦通過(guò)濃縮機(jī)和外濾式真空過(guò)濾機(jī)脫水后得到最終的鋰輝石精礦。浮選尾礦通過(guò)弱磁、強(qiáng)磁除鐵得到長(zhǎng)石精礦，長(zhǎng)石用目前的帶式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，長(zhǎng)石脫水效果不佳。細(xì)泥、云母和弱強(qiáng)磁的精礦為最終的尾礦送至尾礦庫(kù)堆存?，F(xiàn)場(chǎng)選礦工藝原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)選礦工藝原則流程Fig.1 M ineral processing principle flow chart of the scene

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研，結(jié)合選礦試驗(yàn)，分析得出以下結(jié)論:①對(duì)于該鋰輝石礦磨礦細(xì)度是取得良好指標(biāo)的關(guān)鍵因素，目前的磨礦分級(jí)設(shè)備是無(wú)法滿(mǎn)足獲得更好選礦指標(biāo)的磨礦細(xì)度(－0.076 m 85%)的要求;②為了取得良好的浮選效果，浮選前脫泥非常重要。而目前現(xiàn)場(chǎng)脫泥設(shè)備是類(lèi)似自制的斜板脫泥斗，脫泥效果不佳;③預(yù)先浮選云母設(shè)備能力不足，目前單系列僅有3臺(tái)1.2 m3浮選機(jī)用于預(yù)先浮選云母，經(jīng)核算浮選能力不足，因此造成云母浮選效果不佳;④鋰輝石浮選流程不合理，目前采用2粗3精1掃的浮選流程，該流程中2次粗選精礦直接給入1次精選作業(yè)。該部分精礦品位較低，勢(shì)必降低1次精選入浮品位，影響精選作業(yè)指標(biāo)，同時(shí)3次精選次數(shù)偏少。

2 改造方案

針對(duì)目前的選廠(chǎng)現(xiàn)狀，將原有的2條生產(chǎn)線(xiàn)整合成1條新線(xiàn)。破碎系統(tǒng)將老線(xiàn)的三段開(kāi)路破碎產(chǎn)品送至新線(xiàn)的篩分機(jī)進(jìn)行預(yù)先篩分，篩上(+12 mm)產(chǎn)品返回老線(xiàn)的圓錐破碎機(jī)(S75BX)進(jìn)行二次細(xì)碎。改造后的流程為四段一閉路破碎，最終破碎粒度－12 mm。

粉礦通過(guò)皮帶機(jī)給入舊線(xiàn)的球磨機(jī)(MQG2130)進(jìn)行磨礦，與螺旋分級(jí)機(jī)(2FG－12)形成閉路磨礦，溢流產(chǎn)品控制在－0.076 mm占70%。溢流產(chǎn)品利用新增的水力旋流器脫泥，主要脫去－0.02 mm的尾泥。經(jīng)過(guò)脫泥的礦漿自流至攪拌槽添加藥劑后進(jìn)入云母預(yù)選作業(yè)，云母預(yù)選作業(yè)由原來(lái)的一次粗選改成1次粗選(SF1.2 4臺(tái))和1次精選作業(yè)(SF1.2 2臺(tái))，由于云母易浮，增加一次精選作業(yè)有利于降低云母預(yù)選帶走的Li2O回收率。云母粗選與精選的尾礦合并一起進(jìn)入高頻細(xì)篩(HGZS－22－1807ZII)進(jìn)行控制分級(jí)，篩上產(chǎn)品返回至球磨進(jìn)行再磨作業(yè)，篩下粒度控制在－0.076 mm 85%。篩下自流至現(xiàn)有的自制濃縮斗進(jìn)行二次脫泥，脫泥斗的底流自流至攪拌槽添加藥劑后進(jìn)入鋰輝石浮選作業(yè)，鋰輝石浮選作業(yè)由原來(lái)的2粗3精1掃作業(yè)改成1粗4精1掃流程。經(jīng)過(guò)浮選后的鋰輝石精礦利用原有的濃縮機(jī)和外濾式真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾得到最終的鋰輝石精礦。浮選的尾礦進(jìn)入攪拌槽添加藥劑后進(jìn)行長(zhǎng)石浮選，浮選尾礦再送至現(xiàn)有的弱磁和強(qiáng)磁除鐵得到長(zhǎng)石粉。增加長(zhǎng)石浮選主要是為了除去微細(xì)粒含鐵云母以及部分弱磁性礦物，確保長(zhǎng)石中Fe2O3含量低于0.2%。長(zhǎng)石利用現(xiàn)場(chǎng)閑置的濃縮機(jī)和外濾式真空過(guò)濾機(jī)脫水后得到最終的長(zhǎng)石精礦。旋流器脫泥、濃縮斗脫泥、云母精礦、長(zhǎng)石浮選精礦和弱強(qiáng)磁的精礦合并一起形成最終的尾礦，尾礦通過(guò)泵送至300 m外的現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)閑置15 m周邊齒輪濃縮機(jī)進(jìn)行濃縮作業(yè)，經(jīng)過(guò)濃縮的底流通過(guò)隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾作業(yè)得到最終尾礦，可通過(guò)汽車(chē)外運(yùn)堆存。改造后選礦工藝原則流程見(jiàn)圖2。

3 效果分析

(1)利用現(xiàn)有的破碎設(shè)備，在不進(jìn)行大的改造前提下，只需改變一條皮帶即可實(shí)現(xiàn)四段一閉路的破碎流程。雖然流程結(jié)構(gòu)相對(duì)較長(zhǎng)，但是破碎最終粒度由原來(lái)的－30 mm降至－12 mm，有利于降低磨礦能耗。

(2)由于現(xiàn)場(chǎng)條件場(chǎng)地和投資的限制，沒(méi)有條件增加二段磨機(jī)，在這種情況下，利用高頻細(xì)篩進(jìn)行控制分級(jí)能夠有效的控制鋰輝石入磨粒度，提高浮選效果，對(duì)于提高鋰輝石浮選指標(biāo)具有重要的意義。

(3)新增一段水力旋流器脫泥作業(yè)，能夠高效的脫除原礦中的原生泥和磨礦中產(chǎn)生的次生泥，可以彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)自制脫泥斗效果不佳的狀況，給浮選創(chuàng)造良好的條件。

圖2 改造后選礦工藝原則流程Fig.2 M ineral processing principle flow chart after reformation

(4)通過(guò)本次選廠(chǎng)恢復(fù)生產(chǎn)及技術(shù)改造，精礦品位可從原來(lái)Li2O品位4.76%提高至5.0%以上，回收率由原來(lái)的70.54%提高至73%以上，提高了鋰輝石選礦指標(biāo)，并能夠有效保證長(zhǎng)石的質(zhì)量。

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