重色浮聯(lián)合選礦工藝回收某花崗巖型鋰輝石中的鋰

劉廣學(xué) 彭團(tuán)兒 劉 磊 李樹磊

（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南鄭州450006；2.自然資源部多金屬礦綜合利用評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450006；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)國(guó)家煤加工與潔凈化工程技術(shù)研究中心，江蘇徐州221116）

工業(yè)生產(chǎn)中，鋰輝石分選常用的方法有手選法、熱裂法、浮選法、磁選法、重懸浮液法等，或根據(jù)需求采用浮選—磁選、浮選—重選—磁選等聯(lián)合工藝［1-2］。近年來，隨著選礦新設(shè)備的不斷研發(fā)，光電揀選設(shè)備在選礦領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的發(fā)展［3-4］。具有代表性的色選機(jī)是根據(jù)物料光學(xué)特性的差異，利用光電探測(cè)技術(shù)將顆粒物料中的異色顆粒自動(dòng)分揀出來的設(shè)備，在糧食、食品、顏料化工等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，近年來該設(shè)備已逐步在鎢錫礦、螢石、鋅礦、銻礦、磷礦、石英、高嶺土等礦山進(jìn)行了試驗(yàn)推廣［5-9］，分選效果理想，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

隨著信息技術(shù)和新能源汽車的飛速發(fā)展，我國(guó)鋰資源消耗逐年攀升。雖然我國(guó)鋰資源較為豐富，但礦石型鋰資源多為復(fù)雜難選的低品位礦資源，回收成本高；鹵水型鋰資源因存在較多亟待解決的問題尚未形成規(guī)模，因此國(guó)內(nèi)資源已難以滿足生產(chǎn)需求，需積極拓展海外市場(chǎng)［10-11］。

本研究以國(guó)外某花崗巖型鋰輝石礦石為研究對(duì)象，基于礦石性質(zhì)，探討了重懸浮液分選、光電色選、浮選等工藝的分選效果，最終將各工藝進(jìn)行有機(jī)組合，形成了重色浮聯(lián)合工藝流程，全流程試驗(yàn)取得了理想的分選結(jié)果，研究成果對(duì)粗粒嵌布的鋰輝石礦石的工業(yè)生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 試樣性質(zhì)

國(guó)外某鋰輝石跳汰分選中礦，由國(guó)內(nèi)某企業(yè)作為進(jìn)口鋰輝石精礦附加條件購入，年進(jìn)口20～30萬t，資源規(guī)模大，礦石品位高，具有較高的開發(fā)利用價(jià)值，為本次研究的試驗(yàn)樣品。工藝礦物學(xué)研究表明，該試樣屬花崗巖型鋰輝石，主要有價(jià)礦物為鋰輝石，主要脈石礦物為長(zhǎng)石、石英和云母，還有少量角閃石、燒綠石、綠泥石和黃鐵礦等。鋰輝石粒度大部分在1 mm以上，主要脈石和連生體粒度在2 mm以上，整體嵌布粒度較粗。試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

注：帶*的品位單位為g/t。

由表1可知，試樣中Li2O含量較高，達(dá)3.60%，是主要的有價(jià)組分；鈮、鉭、鎵、銣具有較高的綜合利用價(jià)值；脈石成分主要為 SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、Fe2O3等。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 試樣粒度分析

試樣粒度上限在8 mm左右，采用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分分級(jí)，考察Li2O在各粒級(jí)的分布規(guī)律。

由表2可知，試樣中除-0.5 mm粒級(jí)Li2O品位較低，其他粒級(jí)Li2O品位與試樣接近。

2.2 重懸浮液分選試驗(yàn)

2.2.1 重懸浮液分選粒度試驗(yàn)

重懸浮液分選是一種重要的粗粒分選手段，操作方法簡(jiǎn)便，可對(duì)礦石可選性能做出預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)［12］。將原礦分別破碎至-4 mm、-6 mm和-8 mm，并將其中的-0.5 mm粒級(jí)篩除，然后對(duì)-4+0.5 mm、-6+0.5 mm和-8+0.5 mm粒級(jí)的礦石分別進(jìn)行不同密度的重液分選試驗(yàn)，試驗(yàn)工藝流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，+0.5 mm粗粒原料在密度為2.89 g/cm3的重液中，獲得Li2O含量大于6%的鋰輝石精礦較為困難；在重液密度為2.85 g/cm3時(shí)，可以獲得Li2O含量大于5.5%的鋰輝石精礦，且精礦作業(yè)回收率較高，大于88%。因此，該礦重選可選性較好，且不同粒級(jí)的分選效果較為接近，沒有必要將礦石進(jìn)一步破碎解離，可省去能耗較高的破碎環(huán)節(jié)。

2.2.2 重懸浮液拋尾試驗(yàn)

將-8+0.5 mm粒級(jí)原礦分別在密度為2.75 g/cm3和2.70 g/cm3的重液中進(jìn)行分選拋尾，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知，在2.75 g/cm3的介質(zhì)密度下，重液尾礦Li2O品位為0.49%；在2.70 g/cm3的介質(zhì)密度下，重液尾礦Li2O品位進(jìn)一步降低至0.18%，可作為尾礦丟棄。因此，在2.70 g/cm3的介質(zhì)密度下，重懸浮液分選可實(shí)現(xiàn)拋尾的目的。

2.2.3 重懸浮液分選全流程試驗(yàn)

綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了重液分選全流程試驗(yàn)，試驗(yàn)工藝流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知，原礦采用篩分分級(jí)—重懸浮液分選流程，在介質(zhì)密度為2.70 g/cm3的條件下，可以拋掉產(chǎn)率為21.76%、Li2O品位為0.18%的重液尾礦，Li2O在重液尾礦中的金屬量損失僅為1.09%；在介質(zhì)密度為2.85 g/cm3的條件下，可以獲得產(chǎn)率為53.33%、Li2O品位為5.73%、Li2O回收率為84.69%的重液精礦；而產(chǎn)率為24.91%、Li2O品位為2.06%、Li2O金屬量分布率為14.22%的中礦（重液中礦與-0.5 mm礦石的混合體）因品位仍然較高，可采用浮選等手段另行處理。

2.2.4 重介質(zhì)旋流器分選預(yù)測(cè)

選礦實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的最終目的是實(shí)現(xiàn)工業(yè)開發(fā)和應(yīng)用。重介質(zhì)旋流器分選是與重懸浮液分選相對(duì)應(yīng)的主要工業(yè)手段，具有投資少、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品有利于后續(xù)鋰鹽提取加工等優(yōu)點(diǎn)［13-14］。為了考察工業(yè)化推廣的可行性，根據(jù)重液分選試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合重介質(zhì)旋流器生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過計(jì)算機(jī)仿真模擬，對(duì)+0.5 mm礦石進(jìn)行了兩段連續(xù)重介質(zhì)旋流器分選預(yù)測(cè)，一段分選參數(shù)設(shè)定為D50=2.70 g/cm3，二段分選參數(shù)設(shè)定為D50=2.85 g/cm3，可能偏差取E=0.040，全流程預(yù)測(cè)結(jié)果見表6。

由表6可知，采用篩分分級(jí)—兩段連續(xù)重介質(zhì)旋流器分選的工藝流程，在2.85 g/cm3的分選密度下，可以獲得產(chǎn)率為52.02%、Li2O品位為5.64%、Li2O回收率為81.31%的重介精礦；在2.70 g/cm3的分選密度下，可拋棄產(chǎn)率為20.27%、Li2O品位為0.37%、Li2O金屬量分布率為2.08%的重介尾礦。因此，該礦采用重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選在技術(shù)上是可行的，有利于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)，可有效降低生產(chǎn)成本。

2.3 重液精礦色選試驗(yàn)

從外觀來看，重液精礦中主要礦物鋰輝石、斜長(zhǎng)石、石英呈淺綠色、白色或灰色等淺色，另外還有部分黑色、褐色或深灰色等深色礦物，人工挑揀后，經(jīng)工藝礦物學(xué)分析，深色礦物主要成分及含量為角閃石74%、綠泥石8%、云母8%、石英5%、斜長(zhǎng)石5%，且其粒度整體偏粗。根據(jù)礦石顏色的差異，結(jié)合色選設(shè)備特點(diǎn)，推斷重液精礦中深色和淺色礦物可采用色選機(jī)進(jìn)行分選。試驗(yàn)采用LS300型履帶式色選機(jī)，設(shè)定模式為選黑，參數(shù)設(shè)置為上側(cè)攝像機(jī)感度120，斑點(diǎn)30，下側(cè)攝像機(jī)感度115，斑點(diǎn)25，履帶轉(zhuǎn)速3.2 m/s，噴閥壓力0.8 MPa，給料機(jī)震動(dòng)頻率20 Hz。試驗(yàn)產(chǎn)品見圖3和圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

對(duì)比圖3和圖4，色選精礦和尾礦在顏色上差異明顯，精礦純度顯著提高，大部分角閃石、燒綠石等深色脈石礦物進(jìn)入色選尾礦中。表7結(jié)果表明，重液精礦經(jīng)色選機(jī)分選，可獲得Li2O品位為6.18%的高品質(zhì)精礦，Li2O作業(yè)回收率較高，達(dá)到89.23%，色選分選效果較好。

2.4 中礦浮選試驗(yàn)

工業(yè)上具有價(jià)值的鋰輝石基本上都可以用浮選法進(jìn)行回收，新型高效捕收劑的研制與工業(yè)應(yīng)用是重點(diǎn)［15］。在以上流程中，色選尾礦、重液中礦和-0.5 mm礦石（三者混合體稱為“混合中礦”，下同）的Li2O品位仍高達(dá)2%～3.57%，采用浮選工藝進(jìn)一步回收。采用自主研發(fā)的鋰輝石浮選高效捕收劑EL對(duì)混合中礦進(jìn)行了浮選試驗(yàn)研究，經(jīng)條件試驗(yàn)確定了最佳工藝參數(shù)，并完成了混合中礦的浮選閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)工藝流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8可知，混合中礦浮選可以取得較為理想的分選指標(biāo)，浮選精礦Li2O品位可達(dá)6.53%，Li2O作業(yè)回收率達(dá)91.51%。

2.5 全流程試驗(yàn)結(jié)果

綜合以上重液分選、色選、浮選試驗(yàn)，獲得了最終全流程試驗(yàn)結(jié)果，全流程試驗(yàn)工藝流程見圖6，全流程試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9可知，采用重色浮聯(lián)合工藝，在實(shí)驗(yàn)室可獲得產(chǎn)率為55.91%、Li2O品位6.25%、Li2O回收率為96.94%的鋰輝石精礦，分選指標(biāo)優(yōu)良。

3 結(jié)論

（1）根據(jù)重介質(zhì)分選入選原料條件，原礦+0.5 mm粒級(jí)采用重液分選可獲得產(chǎn)率為55.33%、Li2O品位5.73%、Li2O回收率為84.69%的鋰輝石重液精礦，重介質(zhì)旋流器分選預(yù)測(cè)結(jié)果與之契合度高，工業(yè)推廣可行性強(qiáng)。利用重介質(zhì)旋流器分選工藝規(guī)模化生產(chǎn)可有效降低生產(chǎn)成本。

（2）色選機(jī)物理分選可有效提高精礦品位，將重液分選精礦Li2O品位由5.73%提高至6.18%，精礦質(zhì)量提高一個(gè)等級(jí)。該工藝適于粗粒選礦，生產(chǎn)成本低。

（3）采用重色浮聯(lián)合工藝，僅有占原礦產(chǎn)率34.13%的礦石進(jìn)入磨礦浮選作業(yè)，最大程度地規(guī)避了高成本的磨礦環(huán)節(jié)和有污染的浮選環(huán)節(jié)，工藝流程選擇合理。