四川李家溝鋰輝石礦重-浮聯(lián)選工藝研究及工業(yè)試驗

李文平 趙 磊 包 易 代剛永 馮興收

（1.煙臺金元礦業(yè)機械有限公司；2.山東金都工程設(shè)計咨詢有限公司）

鋰作為一種戰(zhàn)略資源，具有極高的電化學(xué)活性、比熱容、氧化還原電位等有益性質(zhì)，廣泛用于電池、醫(yī)療、熱核聚變等領(lǐng)域［1-3］。我國鋰資源豐富，鋰儲量占世界的22.9%，但由于資源品質(zhì)及技術(shù)的不足，使我國高成品鋰資源長期依賴進口。目前，鋰輝石礦應(yīng)用的選礦工藝大多采用單一浮選工藝，即礦石破碎磨礦浮選粗選后分別進行精選和掃選的模式，該種選別方式是國內(nèi)鋰輝石礦生產(chǎn)廠家的主要生產(chǎn)工藝；但該工藝尾礦Li2O含量普遍偏高，基本在0.4%～0.5%，生產(chǎn)回收率普遍偏低在60%～70%。目前，四川、新疆等地鋰輝石礦浮選生產(chǎn)該種現(xiàn)象尤為突出，偏低的生產(chǎn)回收率直接影響了資源利用率和企業(yè)的經(jīng)濟效益［4-7］。

四川鋰輝石礦成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，資源豐富，在全國乃至全世界占有重要地位，其中金川縣李家溝鋰輝石礦資源現(xiàn)探明Li2O儲量50.2萬t，資源儲量大，在川西鋰輝石礦資源中具有一定的代表性。為合理開發(fā)該資源，提高選礦回收率，降低生產(chǎn)成本，促進礦產(chǎn)資源有效利用，對該礦進行了重介質(zhì)選礦與浮選試驗研究。

1 礦石性質(zhì)

該礦石中的含鋰礦物主要為鋰輝石，相對含量15%；脈石礦石主要有石英57%，鉀長石6%，鈉長石9%，白云母11%及少量鋰云母、黑云母、絹云母、蛇紋石、方解石等，金屬礦物較少。綜合原礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

注：Ta、Nb含量單位為g/t。

鋰輝石多為柱狀或板柱狀集合體，顆粒粗大，最大可達20 mm，經(jīng)破碎后部分鋰輝石可以單體解離，部分與石英、長石礦物連生，較難解離，部分解離的鋰輝石有利于后續(xù)的重介質(zhì)選礦工藝回收。

2 單一浮選及重浮聯(lián)選小型試驗

2.1 單一浮選試驗

原礦采用單一浮選工藝回收鋰輝石，磨礦細度-0.074 mm 75%，采用1粗1掃3精工藝流程（圖1）。單一浮選閉路試驗可獲得精礦產(chǎn)率17.62%，Li2O品位5.11%，Li2O回收率82.62%的試驗指標。單一浮選工藝的優(yōu)點是選礦工藝比較簡單，便于操作和管理；缺點是鋰輝石屬于比較難浮的礦物，粒度大于0.3 mm的鋰輝石幾乎不可浮選，一般鋰輝石需磨至0.15 mm以下，浮選效果才會好。

2.2 重浮聯(lián)選試驗

2.2.1 試驗參數(shù)

煙臺金元礦業(yè)機械有限公司技術(shù)中心通過借鑒澳大利亞鋰輝石礦的重介質(zhì)選礦生產(chǎn)實踐，并結(jié)合礦石性質(zhì)，確定了選礦工藝流程。礦樣經(jīng)顎式破碎機及輥磨機破碎后，通過振動篩分級，最終產(chǎn)品為6～0.5 mm、-0.5 mm 2種產(chǎn)品，控制-0.5 mm粒級含量，其中6～0.5 mm粒級占85.04%，該破碎產(chǎn)品作為重介質(zhì)旋流器選礦試驗的原礦樣，6～0.5 mm粒級采用重介質(zhì)旋流器選礦工藝回收粗顆粒鋰輝石，產(chǎn)出高質(zhì)量鋰輝石精礦，重介質(zhì)選礦的中礦產(chǎn)品與原礦-0.5 mm細粒級合并采用再磨—浮選工藝回收細粒級鋰輝石，通過重-浮聯(lián)合工藝取得了良好的鋰輝石選礦技術(shù)指標。重介質(zhì)工藝流程見圖2，小型試驗結(jié)果見表2。

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2.2.2 重浮聯(lián)選試驗指標

原礦采用重介質(zhì)選礦（6～0.5 mm）與浮選（重介質(zhì)中礦+破碎-0.5 mm細粒級）流程進行選礦試驗，得到了產(chǎn)率18.14%、精礦Li2O品位5.08%、Li2O回收率84.15%的綜合指標。

2.2.3 重浮聯(lián)選工藝流程優(yōu)缺點

重浮聯(lián)選工藝流程優(yōu)點：①重介質(zhì)選礦工藝可優(yōu)先回收礦石中單體解離的粗顆粒鋰輝石，可實現(xiàn)“能收早收、能拋早拋”原則，不加選礦藥劑排出的尾礦粒度大，對水質(zhì)和環(huán)境污染小；②可減少后續(xù)浮選工藝入選礦量的31.47%，降低磨浮工藝生產(chǎn)成本；③綜合選礦指標高，Li2O回收率達84.15%，比單一浮選提高4.1個百分點。重浮聯(lián)選工藝的缺點是工藝相對比較復(fù)雜。

3 選廠流程概況及改造

3.1 原有選礦廠概況

原選礦廠位于金川縣李家溝附近，海拔3 300～3 500 m，選廠規(guī)模500 t/d，選廠采用破碎—棒磨—重選鉭鈮—脫泥—磨礦—浮選—精礦脫水工藝，已停產(chǎn)多年。選廠破碎篩分采用兩段一閉路，粗碎為1臺PE-500×750顎式破碎機，細碎為1臺PYZ-1200圓錐破碎機，篩分為1臺YK1440圓振動篩，產(chǎn)品粒度-15 mm。選廠生產(chǎn)工藝指標原礦Li2O品位0.96%～1.09%，浮選精礦Li2O品位5.12%～5.25%，尾礦Li2O品位0.35%～0.42%，回收率63.13%～66.23%。

3.2 現(xiàn)有流程改造

為減少工程改造投資，且滿足500 t/d的重浮聯(lián)選工業(yè)試驗，利用原有破碎系統(tǒng)新增1臺DG1 000×600單電機高壓輥磨機，將YK1440圓振篩換成2YKR2142圓振篩，破碎篩分系統(tǒng)由原來兩段一閉路改為三段兩閉路流程，最終輥磨產(chǎn)品粒度為-8 mm，進入原選廠粉礦倉。粉礦倉內(nèi)礦石經(jīng)皮帶給入1臺ZKX1530直線振動篩，篩孔尺寸0.6 mm×4.0 mm，篩上產(chǎn)品（0.5～8 mm）經(jīng)帶式輸送機給入重選作業(yè)，篩下產(chǎn)品（-0.5 mm）及重選中礦約300 t/d進入磨浮作業(yè)。磨礦選別采用原設(shè)備，新增箱式壓濾機進行脫水，實現(xiàn)尾礦干排堆放。

3.3 重介質(zhì)選礦工藝

3.3.1 重介質(zhì)選礦工藝參數(shù)自動控制系統(tǒng)

為了使重介選別過程能夠順利進行，必須對重介質(zhì)選別作業(yè)的各個環(huán)節(jié)實施有效控制，保證密度、水量、壓力等參數(shù)在可控范圍內(nèi)，具體為：①在控制室顯示重介系統(tǒng)的各工藝參數(shù)，如密度、液位、分流量、加水量、入料壓力等；②系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)合格介質(zhì)的密度，使其穩(wěn)定在給定值；③通過調(diào)節(jié)分流量使合格介質(zhì)中的礦泥含量保持在適宜范圍；④介質(zhì)桶液位設(shè)上、下限報警；⑤在顯示器上動態(tài)顯示設(shè)備工藝流程圖；⑥顯示各主要工藝參數(shù)的歷史趨勢圖；⑦系統(tǒng)設(shè)自動、手動2種控制方式。

3.3.2 重介質(zhì)選礦工藝流程

（1）分選和脫水作業(yè)。經(jīng)破碎和分級后的0.5～8.0 mm原礦直接給入三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，在一定密度和壓力作用下進重選系統(tǒng)分選，一次分選出鋰精礦、中礦和尾礦3種產(chǎn)品，經(jīng)皮帶運輸機將產(chǎn)品運至相應(yīng)工藝進行后續(xù)處理，產(chǎn)品質(zhì)量通過皮帶秤計量。精礦產(chǎn)品經(jīng)固定篩進行首次脫介，再經(jīng)直線振動篩進行二次脫介及脫水后成為最終精礦產(chǎn)品。中礦產(chǎn)品經(jīng)弧形篩進行首次脫介，再經(jīng)直線振動篩進行二次脫介及脫水后進入浮選前的磨礦作業(yè)。尾礦產(chǎn)品經(jīng)弧形篩進行首次脫介，再經(jīng)直線振動篩進行二次脫介及脫水后輸送至尾礦堆場。

（2）介質(zhì)回收作業(yè)。精礦經(jīng)脫介固定篩，篩下物作為合格介質(zhì)液循環(huán)使用，精礦直線振動篩稀介質(zhì)段篩下物進入磁選機。中礦和尾礦脫介弧形篩篩下物主要作為合格懸浮液，與中礦、尾礦直線振動篩合格介質(zhì)段篩下物一起進入合格介質(zhì)桶循環(huán)使用。根據(jù)工藝需要，分流出其中的一部分合格介質(zhì)與中礦、尾礦直線振動篩稀介質(zhì)段篩下物一起進入磁選機。磁選機回收的硅鐵介質(zhì)進入合格介質(zhì)桶循環(huán)使用，排出的少量0.5 mm以下礦泥和水通過自流進入磨礦分級作業(yè)。

3.4 浮選工藝

浮選工藝采用目前生產(chǎn)常用的1粗2掃3精工藝，即磨礦分級細度-0.074 mm含量70%～80%，進行1粗2掃得到尾礦，3次精選得到精礦。

4 重浮聯(lián)選工業(yè)試驗及應(yīng)用

4.1 重介質(zhì)選礦運行參數(shù)

首先對重介系統(tǒng)進行帶水試機，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，在帶水循環(huán)情況下逐漸添加介質(zhì)鐵粉至密度2 400 kg/m3，待壓力、密度穩(wěn)定后進行帶礦分選試驗，按照入選壓力0.06～0.15 MP、密度2 000～2 400 kg/m3進行調(diào)整投料分選至產(chǎn)出合格產(chǎn)品，并根據(jù)選別指標對旋流器各參數(shù)進行相應(yīng)調(diào)整，以最終取得理想的工藝指標。重介質(zhì)工業(yè)試驗指標見表3。

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由表3可知，重選尾礦產(chǎn)率26.71%～27.85%，尾礦Li2O品位0.32%～0.40%，直接拋尾處理；精礦產(chǎn)率8.28%～9.19%，Li2O品位5.58%～5.66%，重選回收率50.14%～51.19%，重選精礦作為精礦外售，重選尾礦可作為建筑材料外售，中礦產(chǎn)率39.66%～40.05%，Li2O品位1.05%～1.40%進磨礦浮選流程，可減少約36%的原礦量進入后續(xù)磨礦浮選作業(yè)，降低了用電負荷、鋼球消耗和藥劑耗量，大大降低了生產(chǎn)成本。

4.2 浮選工藝

礦石破碎分級粒度0.5 mm以下及重選中礦經(jīng)球磨機磨至-0.074 mm含量70%～80%，浮選礦漿濃度35%～40%。浮選指標見表4。

由表4可知，浮選工藝獲得的精礦Li2O品位為5.12%～5.25%，尾礦Li2O品位0.35%～0.42%，回收率為63.13%～66.23%。

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4.3 重浮聯(lián)合選礦工藝綜合指標

重浮聯(lián)選工藝流程見圖3，重浮聯(lián)合工藝工業(yè)指 標見表5。

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由表5可知，重浮聯(lián)選新工藝獲得的精礦產(chǎn)率15.81%～17.00%，Li2O品位5.30%～5.48%，Li2O回收率76.60%～80.74%，大幅高于現(xiàn)有鋰輝石礦單一浮選生產(chǎn)回收率。

5 結(jié)語

（1）通過對四川李家溝鋰輝石礦重介質(zhì)選礦與浮選選礦聯(lián)合工藝工業(yè)試驗研究，根據(jù)不同礦石性質(zhì)各有效成分密度差大小分布，研發(fā)專門的重介質(zhì)選礦旋流器和特定的選礦技術(shù)條件，對鋰輝石礦的重介質(zhì)選礦具有良好的效果。在實踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)礦石密度分布性質(zhì)，通過對入選壓力、密度、旋流器出入口徑和插入深度的對位組合條件調(diào)整，分選效果好，礦石有效成分分選密度差小，適應(yīng)性廣。

（2）應(yīng)用重介質(zhì)選礦與浮選選礦的聯(lián)合工藝工業(yè)試驗研究表明，該工藝對礦石的選礦回收率有很大的提高，同時能大幅節(jié)省電耗和藥劑消耗，降低生產(chǎn)成本，有效提高資源利用率。