剛果（金)某鋰輝石選礦試驗(yàn)研究

摘要：剛果（金）某鋰輝石Li2O品位0.86 %，屬于低品位難選鋰礦石。為實(shí)現(xiàn)該鋰輝石高效綜合利用，對(duì)其開(kāi)展浮-磁聯(lián)合試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明：在磨礦細(xì)度-0.074 mm占比75.0 %，碳酸鈉用量500 g/t，氯化鈣用量140 g/t，氫氧化鈉球磨機(jī)內(nèi)用量700 g/t、浮選槽內(nèi)用量200 g/t，捕收劑組合A（氧化石蠟皂與油酸質(zhì)量比為1∶3）用量1 650 g/t條件下進(jìn)行一粗兩掃三精一磁閉路試驗(yàn)，可獲得Li2O品位為5.67 %、Li2O回收率為77.71 %的脫磁產(chǎn)品，Li2O品位為4.51 %、Li2O回收率為10.51 %的磁性產(chǎn)品。試驗(yàn)指標(biāo)良好，為鋰輝石資源綜合利用提供重要參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鋰輝石；組合捕收劑；選別流程；浮-磁聯(lián)合；藥劑添加地點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TD923 文章編號(hào)：1001-1277（2024）09-0052-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20240911

引 言

鋰作為一種關(guān)鍵戰(zhàn)略資源，在新興科技領(lǐng)域如新材料、高效能源和航空航天應(yīng)用較為廣泛［1-3］。鋰輝石是鋰主要來(lái)源之一，其高效利用一直備受關(guān)注。然而，隨著采礦的不斷深入，優(yōu)質(zhì)易選鋰輝石日益稀缺，如何提高低品位難選鋰輝石資源綜合利用率逐漸成為研究熱點(diǎn)［4-7］。

目前，浮選法是回收鋰輝石中鋰的主要方法，其藥劑制度通常為油酸類及其組合藥劑作捕收劑，碳酸鈉或氫氧化鈉等作pH調(diào)整劑，氯化鈣或氯化鎂等作活化劑［8-9］。然而，鋰輝石通常與硅酸鹽類脈石礦物（云母、長(zhǎng)石、石英等）緊密共生。由于這兩類礦物具有相似可浮性［4-6］，且礦漿中“難免離子”會(huì)對(duì)浮選過(guò)程產(chǎn)生干擾［7］，導(dǎo)致鋰輝石資源綜合利用較為困難。為實(shí)現(xiàn)鋰輝石高效綜合利用，本文以剛果（金）某Li2O品位0.86 %的低品位難選鋰輝石為原料，對(duì)其開(kāi)展選礦試驗(yàn)研究，以期為鋰輝石資源綜合利用提供參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)原料、設(shè)備與藥劑

1.1 試驗(yàn)原料

以剛果（金）某鋰輝石為試驗(yàn)原料。為確保試驗(yàn)所用礦樣具有代表性，采用如下制備方法：采用顎式破碎機(jī)對(duì)礦石進(jìn)行粗碎，而后細(xì)碎篩分獲得-3 mm合格粒級(jí)產(chǎn)品，采用堆錐法混勻后再割環(huán)縮分。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)所用設(shè)備如表1所示。

1.3 試驗(yàn)藥劑

試驗(yàn)所用藥劑如表2所示。

2 浮選條件試驗(yàn)

每次取礦樣500 g，在礦漿濃度32 %、浮選機(jī)單槽體積1.5 L、葉輪轉(zhuǎn)速1 992 r/min固定條件下，以碳酸鈉、氫氧化鈉為pH調(diào)整劑，氯化鈣為活化劑，氧化石蠟皂或油酸為捕收劑的藥劑制度下開(kāi)展浮選條件試驗(yàn)，考察藥劑制度對(duì)浮選指標(biāo)的影響。

2.1 捕收劑條件試驗(yàn)

2.1.1 捕收劑種類

在捕收劑用量1 200 g/t，碳酸鈉用量500 g/t，氫氧化鈉用量700 g/t，氯化鈣用量100 g/t藥劑制度下開(kāi)展一次粗選試驗(yàn)，考察捕收劑種類對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程如圖1所示（組合A為氧化石蠟皂+油酸，組合B為氧化石蠟皂+環(huán)烷酸，

組合C為油酸+環(huán)烷酸；藥劑質(zhì)量比均為1∶1），試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知：當(dāng)捕收劑用量為1 200 g/t時(shí)，綜合考慮粗精礦中Li2O品位與Li2O回收率，組合A為捕收劑的回收效果最好。捕收劑油酸經(jīng)一次粗選同樣可以獲得較好浮選指標(biāo)，但經(jīng)多次驗(yàn)證試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，油酸為捕收劑時(shí)所得浮選指標(biāo)缺乏穩(wěn)定性。究其原因，雖然油酸類捕收劑選擇性強(qiáng)，但存在捕收能力弱、分散性較差、溫度適應(yīng)能力較低等問(wèn)題。此外，對(duì)礦漿pH較為敏感，無(wú)論是過(guò)高的堿性條件還是偏低的酸性條件，均會(huì)導(dǎo)致油酸捕收能力的顯著下降。而捕收劑組合A成功解決了油酸單獨(dú)使用時(shí)存在的諸多問(wèn)題，氧化石蠟皂的存在有效彌補(bǔ)了油酸在低溫和礦漿pH波動(dòng)情況下的捕收缺陷，增強(qiáng)了整個(gè)體系的適應(yīng)性，使得浮選過(guò)程更加穩(wěn)定［10-11］。因此，選用捕收劑組合A為本次試驗(yàn)捕收劑。

2.1.2 捕收劑藥劑配比

在捕收劑組合A用量1 200 g/t，碳酸鈉用量500 g/t，氫氧化鈉用量700 g/t，氯化鈣用量100 g/t藥劑制度下開(kāi)展一次粗選試驗(yàn)，考察捕收劑組合A中氧化石蠟皂與油酸配比對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知：隨著氧化石蠟皂添加比例逐漸增加，所得粗精礦中Li2O品位與Li2O回收率均呈現(xiàn)曲折變化趨勢(shì)。在氧化石蠟皂與油酸質(zhì)量比為1∶3時(shí)，所得浮選指標(biāo)最為優(yōu)異，故后續(xù)均采用氧化石蠟皂與油酸質(zhì)量比為1∶3進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1.3 捕收劑用量

在碳酸鈉用量500 g/t，氫氧化鈉用量700 g/t，氯化鈣用量100 g/t，氧化石蠟皂與油酸質(zhì)量比為1∶3的藥劑制度下開(kāi)展一次粗選試驗(yàn)，考察捕收劑用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知：隨著捕收劑用量增加，粗精礦中Li2O品位呈現(xiàn)曲折變化趨勢(shì)，而Li2O回收率呈先升高后降低趨勢(shì)。綜合考慮，捕收劑用量以1 000 g/t為宜。

2.2 氫氧化鈉條件試驗(yàn)

2.2.1 氫氧化鈉用量

礦漿pH對(duì)于油酸類藥劑捕收性能影響較為明顯，該類藥劑通常在堿性條件下對(duì)鋰輝石中鋰的浮選效果較好［12-13］。故在碳酸鈉用量500 g/t，氯化鈣用量100 g/t，捕收劑組合A用量1 000 g/t 藥劑制度下，考察氫氧化鈉用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知：隨著氫氧化鈉用量增加，粗精礦中Li2O品位與Li2O回收率均呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)。Li2O品位在氫氧化鈉用量900 g/t時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)，而Li2O回收率在氫氧化鈉用量700 g/t時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)。綜合考慮浮選指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)效益，氫氧化鈉用量以700 g/t為宜。

2.2.2 氫氧化鈉添加地點(diǎn)

在碳酸鈉用量500 g/t，氫氧化鈉用量為700 g/t、作用時(shí)間為20 min，氯化鈣用量100 g/t，捕收劑組合A用量1 000 g/t 藥劑制度下，考察氫氧化鈉添加地點(diǎn)對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

由表3可知：在球磨機(jī)內(nèi)提前加藥可極大提升粗精礦中Li2O品位與Li2O回收率，可獲得Li2O品位3.80 %、Li2O回收率82.88 %的粗精礦。故后續(xù)試驗(yàn)氫氧化鈉添加地點(diǎn)定為球磨機(jī)內(nèi)。

2.2.3 氫氧化鈉作用時(shí)間

在碳酸鈉用量500 g/t，氫氧化鈉用量為700 g/t、作用時(shí)間為20 min，氯化鈣用量100 g/t，捕收劑組合A用量1 000 g/t 藥劑制度下，考察氫氧化鈉在球磨機(jī)內(nèi)作用時(shí)間對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4可知：隨著氫氧化鈉在球磨機(jī)內(nèi)作用時(shí)間增加，粗精礦中Li2O品位呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，而Li2O回收率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。綜合考慮，氫氧化鈉在球磨機(jī)內(nèi)作用時(shí)間選擇11 min。此時(shí)，粗精礦Li2O品位為3.80 %、Li2O回收率為82.41 %。

2.2.4 氫氧化鈉攪拌時(shí)間

在碳酸鈉用量500 g/t，氫氧化鈉用量為700 g/t，氯化鈣用量100 g/t，捕收劑組合A用量1 000 g/t 藥劑制度下，考察氫氧化鈉在浮選槽內(nèi)攪拌時(shí)間對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

由表5可知：隨著氫氧化鈉攪拌時(shí)間增加，粗精礦中Li2O品位與Li2O回收率均有所提升，故氫氧化鈉攪拌時(shí)間延長(zhǎng)有利于粗精礦Li2O品位與Li2O回收率的提升。綜上所述，氫氧化鈉攪拌時(shí)間選擇20 min。

2.3 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

在碳酸鈉用量500 g/t，球磨機(jī)內(nèi)氫氧化鈉用量700 g/t、作用時(shí)間11 min，浮選槽內(nèi)氫氧化鈉用量200 g/t、攪拌時(shí)間20 min，氯化鈣用量100 g/t，捕收劑組合A用量1 000 g/t 藥劑制度下，考察磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知：隨著磨礦細(xì)度增加，粗精礦中Li2O品位與Li2O回收率均呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)。綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益及浮選指標(biāo)，磨礦細(xì)度選擇-0.074 mm占比75.0 %。

3 浮-磁聯(lián)合流程綜合試驗(yàn)

3.1 浮-磁聯(lián)合與單一浮選流程對(duì)比

研究表明，浮選精礦可通過(guò)磁選進(jìn)一步提升精礦品位［14］。因此，在上述條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，按方案1（一粗一精一磁）、方案2（一粗兩精一磁）開(kāi)展浮-磁聯(lián)合試驗(yàn)，并分別與方案3（一粗一掃一精）、方案4（一粗一掃兩精）即單一浮選試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)流程如圖7所示，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

由表6可知：經(jīng)過(guò)一粗一精一磁開(kāi)路流程，可獲得Li2O品位為5.37 %、Li2O回收率為41.65 %的脫磁產(chǎn)品及Li2O品位為4.41 %、Li2O回收率為8.72 %的磁性產(chǎn)品；經(jīng)過(guò)一粗兩精一磁開(kāi)路流程，可獲得Li2O品位為5.42 %、Li2O回收率為26.59 %的脫磁產(chǎn)品及Li2O品位為4.32 %、Li2O回收率為9.11 %的磁性產(chǎn)品；經(jīng)過(guò)一粗一掃一精的開(kāi)路流程，可獲得Li2O品位為4.45 %、Li2O回收率為49.16 %的精礦；經(jīng)過(guò)一粗一掃兩精開(kāi)路流程，可獲得Li2O品位為5.20 %、Li2O回收率為33.92 %的精礦。綜上所述，精選次數(shù)增加有利于提高精礦Li2O品位，且浮-磁聯(lián)合流程較單一浮選試驗(yàn)流程的浮選指標(biāo)更為優(yōu)異，故后續(xù)采用浮-磁聯(lián)合流程進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2 浮-磁聯(lián)合流程閉路試驗(yàn)

上述開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果表明，增加精選次數(shù)有利于提高浮選指標(biāo)，故在磨礦細(xì)度-0.074 mm占比75.0 %，碳酸鈉用量500 g/t，氯化鈣用量140 g/t，氫氧化鈉球磨機(jī)內(nèi)用量700 g/t、浮選槽內(nèi)用量200 g/t，捕收劑組合A（氧化石蠟皂與油酸質(zhì)量比為1∶3）1 650 g/t條件下，采用不同精選次數(shù)的浮-磁聯(lián)合流程開(kāi)展閉路試驗(yàn)，分別驗(yàn)證方案一（一精）、方案二（二精）、方案三（三精）試驗(yàn)流程對(duì)浮選指標(biāo)的影響，為現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)選出最佳試驗(yàn)流程。試驗(yàn)流程如圖8所示，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

由表7可知：隨著精選次數(shù)增加，脫磁產(chǎn)品的Li2O品位逐漸升高，經(jīng)一粗兩掃三精一磁閉路試驗(yàn)可獲得Li2O品位為5.67 %、Li2O回收率為77.71 %的脫磁產(chǎn)品，Li2O品位為4.51 %、Li2O回收率為10.51 %的磁性產(chǎn)品。

4 結(jié) 論

1）氧化石蠟皂+油酸的組合捕收劑較單一油酸浮選性能更為優(yōu)越，其最佳質(zhì)量比為1∶3。該組合捕收劑有效彌補(bǔ)了單一油酸捕收劑環(huán)境適應(yīng)能力弱、分散性較差等缺陷，增加了捕收效果的穩(wěn)定性。

2）浮-磁聯(lián)合流程是提升浮選精礦品位的有效途徑。經(jīng)過(guò)一粗兩掃三精一磁閉路試驗(yàn)可獲得Li2O品位為5.67 %、Li2O回收率為77.71 %的脫磁產(chǎn)品，Li2O品位為4.51 %、Li2O回收率為10.51 %的磁性產(chǎn)品，研究為該類礦石的綜合利用提供重要參考依據(jù)。

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Experimental study of the beneficiation of a spodumene in the DRC

Zhang Shuchao，Dai Ding，Sheng Tao

（Zhejiang Huayou Cobalt Co.，Ltd.）

Abstract：A spodumene from the Democratic Republic of Congo （DRC） has a Li2O grade of 0.86 %，classifying it as a low-grade and refractory lithium ore.To achieve efficient and comprehensive utilization of this spodumene，a joint flotation-magnetic separation test was conducted.The results indicate that under the conditions of grinding fineness of -0.074 mm accounting for 75.0 %，the addition of 500 g/t sodium carbonate，140 g/t calcium chloride，700 g/t sodium hydroxide in the ball mill，and 200 g/t sodium hydroxide in the flotation cell，along with 1 650 g/t of reagent combination A （a mixture of oxidized paraffin soap and oleic acid in a mass ratio of 1∶3），a closed-circuit test with roughing once，scavenging twice，cleaning three times，and magnetic separation once produced a non-magnetic product with a Li2O grade of 5.67 % and a Li2O recovery rate of 77.71 %.Additionally，a magnetic product with a Li2O grade of 4.51 % and a Li2O recovery rate of 10.51 % was obtained.The test results are favorable，providing a valuable reference for the comprehensive utilization of spodumene resources.

Keywords：spodumene;combined collector;beneficiation process;flotation-magnetic separation;reagent addition locations