偉晶巖型鋰輝石礦堿溶蝕?浮選試驗(yàn)研究①

汪 泰， 鄒堅(jiān)堅(jiān)， 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(kāi)發(fā)研究所，廣東 廣州 510650； 2.稀有金屬分離與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 廣州 510650； 3.廣東省礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬［1］。 我國(guó)鹽湖鹵水鋰儲(chǔ)量大，但鎂鋰比高達(dá)40 以上，提取難度大［2］，偉晶巖型鋰礦成為重要的鋰礦來(lái)源［3-4］。 近年來(lái)，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(lái)我國(guó)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(guó)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(zhǎng)石礦物表面性質(zhì)，不僅增加了鋰輝石礦物表面活性位點(diǎn)，而且在長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)象，開(kāi)展了浮選試驗(yàn)研究，著重考察了磨礦細(xì)度、堿溶蝕預(yù)處理以及浮選捕收劑組合對(duì)鋰輝石浮選指標(biāo)的影響，為偉晶巖型鋰輝石礦浮選開(kāi)發(fā)提供技術(shù)依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)及試驗(yàn)方法

1.1 礦石性質(zhì)

對(duì)試樣進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

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

從表1 可知，原礦中Li2O 品位達(dá)到1.65%，伴生有價(jià)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(jì)含量達(dá)到88.42%。

采用顯微鏡和MLA 對(duì)原礦進(jìn)行了礦物含量測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 原礦礦物組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

從表2 可知，樣品中鋰礦物種類多達(dá)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(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石。

1.2 試驗(yàn)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(diǎn)，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(xì)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(duì)鋰輝石浮選的影響，原則工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 原則工藝流程

試驗(yàn)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(yàn)用水為自來(lái)水。 所用磨礦機(jī)為XMQ-Φ240×90A 錐形球磨機(jī)，浮選機(jī)為XFD 型單槽浮選機(jī)。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 磨礦細(xì)度對(duì)鋰輝石浮選指標(biāo)的影響

磨礦不僅是選廠的主要能耗作業(yè)，也會(huì)直接影響有價(jià)礦物的分離和產(chǎn)品質(zhì)量。 粒度較粗時(shí)，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(biāo)；粒度過(guò)細(xì)又會(huì)造成鋰輝石等礦物過(guò)磨，在細(xì)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(xì)度對(duì)鋰浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)鋰輝石浮選指標(biāo)的影響

圖2 結(jié)果表明，增加磨礦細(xì)度有利于鋰回收，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)含量超過(guò)71.6%時(shí)，回收率基本趨于穩(wěn)定，繼續(xù)增加磨礦細(xì)度，精礦Li2O 品位降低。因此選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占71.6%進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.2 堿溶蝕處理對(duì)鋰輝石浮選指標(biāo)影響

堿溶蝕預(yù)處理改善鋰輝石與長(zhǎng)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(duì)鋰輝石浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 結(jié)果表明，碳酸鈉對(duì)鋰輝石浮選影響十分明顯，當(dāng)用量超過(guò)1 000 g／t 時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋰回收率明顯下降；氫氧化鈉對(duì)提高鋰回收率有利，當(dāng)用量超過(guò)1 000 g／t時(shí)，回收率基本趨于平穩(wěn)，但氫氧化鈉過(guò)量也會(huì)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(duì)鋰輝石浮選指標(biāo)的影響

2.3 鋰輝石浮選捕收劑篩選及對(duì)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(jià)格低、來(lái)源廣，但其選擇性較差，而且藥劑用量大，尤其對(duì)于礦物種類較多的實(shí)際礦石，單一捕收劑難以獲得良好指標(biāo)。 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(zhǎng)，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(duì)鋰輝石具有選擇性好、耐低溫等特點(diǎn)。 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(duì)鋰輝石浮選的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 組合捕收劑對(duì)鋰輝石浮選指標(biāo)的影響

圖4 結(jié)果表明，水楊羥肟酸對(duì)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(yàn)研究

基于條件試驗(yàn)研究結(jié)果，開(kāi)展了鋰輝石浮選閉路試驗(yàn)研究，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，結(jié)果見(jiàn)表3。

圖5 鋰浮選閉路試驗(yàn)流程

從表3 可知，閉路試驗(yàn)?zāi)塬@得鋰精礦Li2O 品位5.52%、回收率82.90%的技術(shù)指標(biāo)；鉭鈮礦物在鋰精礦中得到富集。 通過(guò)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(biāo)，進(jìn)一步表明了試驗(yàn)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(yàn)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(zhǎng)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(qiáng)化對(duì)鋰礦物的浮選回收。

3） 通過(guò)閉路試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)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。