澳洲某鋰輝石礦石選礦工藝設(shè)計

仵曉丹

（北京東方燕京工程技術(shù)有限責任公司）

目前，鋰礦石是全球最熱門的礦石，是新能源背景下的戰(zhàn)略性礦石，是新能源汽車行業(yè)發(fā)展的基石。

鋰作為重要的能源金屬，在高能鋰電池、受控熱核反應(yīng)以及陶瓷和玻璃制造等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用，在政治、環(huán)境、經(jīng)濟等多重因素推動下，鋰礦資源的戰(zhàn)略地位越來越突顯［1］。

世界上已知的含鋰礦物有150多種，最重要的有4 種，即磷鋁石（Li2O 含量7%～9%）、鋰輝石（Li2O 含量6%～7%）、含鋰透長石（Li2O 含量3.5%～4.5%）和鋰云母（Li2O 含量3%～4%）。目前，鋰輝石是生產(chǎn)鋰化合物的主要有用礦物［2］。

澳大利亞某鋰輝石礦石是一種典型的難選花崗偉晶巖型礦石，為了有效開發(fā)利用該礦石，開展了系統(tǒng)的選礦試驗研究，并結(jié)合大量的生產(chǎn)實踐，確定了高效生產(chǎn)工藝流程。

1 原礦性質(zhì)

礦樣中主要礦物為石英，其次是鈉長石、鉀長石、云母以及鈉閃石，有用礦物為鋰輝石，云母中伴有少量鋰云母。礦石主要化學成分分析見表1。

從表1 可知，礦樣中主要有價成分為Li2O，鐵含量較高，將是影響鋰精礦品質(zhì)的主要有害雜質(zhì)，礦石中有微量鈮鉭礦物。

2 試驗結(jié)果與分析

根據(jù)國內(nèi)外鋰輝石礦石的生產(chǎn)實踐，該礦石宜采用正浮選工藝回收鋰礦物［3-5］。探索試驗表明，礦樣中易浮雜質(zhì)較多，且磨礦產(chǎn)品中有一定量的原生泥、次生泥及鐵礦物，因此，宜先采用脫除礦泥、鐵磁性礦物及易浮脈石礦物等措施，作為鋰輝石浮選前的準備作業(yè)，盡可能消除干擾因素對鋰輝石富集的負面影響，為獲得理想的精礦指標創(chuàng)造條件。

2.1 單一預(yù)先脫泥閉路浮鋰流程試驗

單一預(yù)先脫泥閉路浮鋰試驗流程見圖1，結(jié)果見表2。

從表2 可以看出，采用圖1 所示的流程進行單一預(yù)先脫泥閉路浮鋰試驗，可以獲得Li2O 品位5.27%、回收率72.02%的鋰精礦。

2.2 預(yù)先脫除易浮礦物閉路浮鋰流程試驗

單一預(yù)先脫除易浮脈石礦物閉路浮鋰試驗流程見圖2，結(jié)果見表3。

從表3 可以看出，采用圖2 所示的流程進行單一預(yù)先脫除易浮脈石礦物閉路浮鋰試驗，可以獲得Li2O品位5.40%、回收率71.24%的鋰精礦。

2.3 直接浮鋰閉路流程試驗

直接浮鋰閉路試驗流程見圖3，結(jié)果見表4。

從表4 可以看出，采用圖3 所示的流程進行直接浮鋰試驗，可以獲得Li2O 品位4.91%、回收率79.19%的鋰精礦。

2.4 直接浮鋰鋰精礦磁選脫鐵試驗

直接浮鋰鋰精礦中含有一定量的鐵礦物，需進行磁選脫除，1次磁選試驗結(jié)果見表5。

從表5 可以看出，從弱磁選除鐵到強磁選除鐵，鋰精礦含鐵大幅度下降，Li2O 回收率僅小幅度下降；繼續(xù)顯著提高強磁選磁場強度，鋰精礦含鐵和Li2O回收率下降均不再明顯。因此，適當?shù)拇胚x工藝可有效脫除浮選鋰精礦中的鐵礦物，提高鋰精礦品位，且損失在磁選精礦中的鋰回收率較低。綜合考慮，確定除鐵磁選的磁場強度為0.6 T。

2.5 全流程試驗

試驗研究結(jié)果表明，鋰輝石礦石含泥、易浮物、磁性礦物較多的情況下，采用預(yù)先脫泥、優(yōu)先浮選脫除易浮礦物或先直接浮選鋰再脫除浮選鋰精礦中的鐵磁性礦物，均有利于提高鋰輝石精礦質(zhì)量。據(jù)此進行了全流程試驗，試驗流程見圖4，試驗結(jié)果見表6。

從表6 可以看出，采用圖4 所示的磨礦—脫泥—弱磁除鐵—浮選—強磁除鐵流程處理礦石，可獲得Li2O 品位為5.71%、含F(xiàn)e2O32.56%、Li2O 回收率為71.27%、Fe2O3回收率12.40%的鋰精礦。

3 工藝設(shè)計

3.1 破碎工藝

外購鋰輝石礦石粒度為50～0 mm，根據(jù)礦石給礦粒度以及處理能力，設(shè)計工藝為兩段一閉路破碎流程，即采用進口中腔型圓錐破碎機對礦石進行開路破碎，產(chǎn)品中的+12 mm 粒級用進口細腔型圓錐破碎機進行再破碎，兩段破碎機的產(chǎn)品合并進行篩分，篩下12～0 mm產(chǎn)品為最終入磨產(chǎn)品。設(shè)計的碎礦工藝流程見圖5，該流程不僅結(jié)構(gòu)簡單、配置方便，而且占地面積小。

3.2 磨礦工藝

選礦試驗研究結(jié)果表明，磨礦細度為-0.074 mm占70%時，可得到很好的浮選工藝指標。因此，設(shè)計磨礦細度為-0.074 mm占70%。

對于規(guī)模較小的選礦廠來說，磨礦細度-0.074 mm 含量不超過70%，原則上可選用1段磨礦，從而簡化流程、節(jié)約投資；對于大中型選礦廠來說，磨礦細度-0.074 mm 含量不超過70%，原則上宜選用2 段磨礦。

根據(jù)該選礦廠的設(shè)計處理能力為3 000 t/d，因此，磨礦工藝宜采用2段連續(xù)閉路磨礦流程。根據(jù)磨礦能力平衡，確定一段磨礦細度為-0.074 mm 占50%，二段磨礦細度為-0.074 mm 占70%。一段磨礦采用水力旋流器為分級設(shè)備，不僅細粒級分級效果較優(yōu)，而且節(jié)省廠房和投資；二段磨礦分級系統(tǒng)的分級為預(yù)先、檢查分級，既確保二段磨礦濃度，又減少合格粒級過磨，從而實現(xiàn)較好的磨礦效果。

3.3 浮選工藝

鋰輝石因礦石類型、構(gòu)造和嵌布粒度等不同，選礦工藝有所差異，主要的選礦工藝為浮選工藝，偶有重介質(zhì)選礦或重磁浮中某兩三種工藝的聯(lián)合選礦工藝［6］?；诟∵x或以浮選為主的聯(lián)合工藝是鋰輝石選別的最有效工藝［7］，探索試驗重點研究了預(yù)先脫泥—浮選工藝、堿法不脫泥浮選工藝、反浮選工藝和微細粒聚團浮選工藝。

根據(jù)探索試驗結(jié)果，確定設(shè)計工藝流程為脫泥—磁選—浮選—強磁聯(lián)合工藝流程。

該流程是基于礦石含泥較多，適當脫泥有助于優(yōu)化浮選過程，因此，優(yōu)先剔除礦泥對于改善后續(xù)浮選效果至關(guān)重要，故而在浮選前設(shè)計采用水力旋流器對磨礦產(chǎn)品進行脫泥。

磁選工藝作為提高鋰精礦質(zhì)量的重要輔助措施，常與浮選法、重選法聯(lián)合使用，以提高精礦質(zhì)量［8］。設(shè)計優(yōu)先采用弱磁工藝將強磁性礦物雜質(zhì)去除，減少鐵磁性雜質(zhì)對后續(xù)浮選工藝的影響；最后對浮選鋰精礦進行弱磁性礦物的脫出，達到提高精礦品質(zhì)的目的。因此，在浮選前后分別進行弱磁選和強磁選。

3.4 磨浮工藝全流程

該鋰輝石礦石經(jīng)磨礦、脫泥、除鐵，然后在堿性礦漿中進行浮選，浮選精礦采用濕式強磁選機進行除鐵。設(shè)計磨選試驗流程見圖6，設(shè)計指標見表7。

從礦石中含有一定量的云母及鋰云母，且它們可浮性較好的角度考慮，浮鋰前先脫云母有利于提高精礦品位，但對鋰回收率有較顯著的影響?；诖?，設(shè)計預(yù)留了脫云母作業(yè)，現(xiàn)場可以根據(jù)礦石含云母的情況，在保證滿足精礦產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化。設(shè)計的脫云母工藝為1粗1精浮選工藝。

4 結(jié)論

（1）澳大利亞某鋰輝石礦石是一種典型的難選花崗偉晶巖型礦石，有用礦物除了鋰輝石，還有少量鋰云母及微量的鈮鉭礦物；礦樣中的主要脈石礦物為石英，其次是鈉長石、鉀長石、云母以及鈉閃石，少量的含鐵礦物將是影響鋰精礦品質(zhì)的主要有害雜質(zhì)礦物。

（2）通過開展系統(tǒng)的單一預(yù)先脫泥浮鋰試驗、預(yù)先脫除易浮礦物再浮鋰試驗、直接浮鋰試驗及直接浮鋰鋰精礦磁選脫鐵試驗，最終確定了兩段連續(xù)閉路磨礦、脫泥、弱磁選除鐵、堿性礦漿中浮鋰、浮選精礦強磁選再除鐵的磨選流程，并在浮鋰前預(yù)留了浮云母工藝。該流程通過優(yōu)先脫泥除鐵，并對浮選鋰精礦進行強磁選再除鐵，可大大改善鋰輝石精礦指標；設(shè)計的精礦Li2O品位為5.50%、回收率為70%。

（3）粒度為50～0 mm 的外購鋰輝石礦石采用兩段一閉路常規(guī)破碎流程處理，可以用盡可能少的設(shè)備達到較細的產(chǎn)品粒度（12～0 mm）；采用兩段連續(xù)磨礦流程，可有效提高磨礦效率，較少過磨和欠磨，為浮選提供合適粒度的給礦。