鋰輝石選礦工藝概述

1.1鋰輝石選礦工藝研究現(xiàn)狀鋰輝石選別受到諸多因素的影響，如：礦石類型、礦物共生組合、嵌布特征及礦石品位等，需采用不同的選礦工藝流程。在鋰輝石的選礦實踐中，目前鋰輝石的選別方法主要有浮選法、手選法、熱裂法、重懸浮液法、磁選法及聯(lián)合選礦法等。1浮選法鋰輝石的主要選別方法是浮選法。調(diào)漿作業(yè)過程中浮選機的攪拌強度、礦漿溫度以及調(diào)整劑的配比是影響鋰輝石浮選的重要三大因素?，F(xiàn)今我國鋰輝石的浮選方法是通過添加"三堿兩皂"進(jìn)行選別。"三堿",即氫氧化鈉、碳酸鈉和硫化鈉，它們的用量、加入位置、選別過程中所用水中Ca2+的濃度等都對鋰輝石浮選的有著重要的影響。影響浮選指標(biāo)的關(guān)鍵因素是礦漿中碳酸根離子、氫氧根離子、鈣離子的濃度比，因此，調(diào)整劑的用量隨所用水的軟硬不同而有所改變。在最佳pH為弱堿性的礦漿環(huán)境中，采用油酸及其皂類就能很容易浮起表面純凈的鋰輝石。"兩皂”，即環(huán)烷酸皂及氧化石蠟皂，它們是鋰輝石浮選常用捕收劑，其用量也隨著水的軟硬不同而相應(yīng)有所改變。在水質(zhì)較硬的情況下，環(huán)烷酸皂不利于浮選，當(dāng)水質(zhì)較軟時，使用環(huán)烷酸皂可以使鋰輝石回收率獲得明顯增加。因為礦物表面常遭受風(fēng)化及浮選過程中礦漿中的云母污染，使鋰輝石的可浮性變差，同時礦漿中的一些溶鹽離子如鎂離子、鐵離子以及鈣離子等，它們不僅使鋰輝石得到活化，同時也使脈石礦物得到了活化，使鋰輝石與脈石礦物的浮游性差異不明顯。因此，對于各種鋰輝石礦石，在選擇適宜的捕收劑和選礦工藝之前應(yīng)先對其物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究分析。正浮選和反浮選兩種工藝流程是目前在工業(yè)上用來選別鋰輝石的主要方法。浮選法正浮選一般采用陰離子捕收劑，通過將已被磨細(xì)的礦石加入強堿性的堿性介質(zhì)中，進(jìn)行高濃度的強攪拌，在多次擦洗并脫泥后，最后添加陰離子捕收劑進(jìn)行鋰輝石的直接選別。由于加入的氫氧化鈉和礦漿中的硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鈉一”自生水玻璃",這是一種無機抑制劑，能有效抑制硅酸鹽類脈石礦物，因此，在浮選過程可不需加入抑制劑。該工藝過程中，鋰輝石的堿性活化是選別中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過NaOH處理高濃度下的原礦漿，然后將礦液和礦物與堿的作用產(chǎn)物脫出，此時鋰輝石由于表面侵出SiO2而被活化，而脈石礦物由于其表面的活化陽離子〔Cu2+、Ca2+、Fe3+等生成難溶化合物從礦物表面排除而被抑制。洗礦脫泥后采用陰離子捕收劑浮選鋰輝石。為了更好地抑制脈石礦物，可添加水玻璃、栲膠、木質(zhì)素及乳酸等調(diào)整劑。新疆可可托海稀有金屬鋰輝石礦石，通過在浮選機中進(jìn)行高強度攪拌、擦洗礦物表面爾后進(jìn)行脫泥，脫泥尾礦在中性偏弱堿性環(huán)境下采用陽離子捕收劑優(yōu)先浮選云母，浮云母尾礦用Na2CO3和NaOH作組合調(diào)整劑調(diào)漿，在礦漿pH=10.5~11.5條件下，選用用氧化石蠟皂作捕收劑浮選鋰輝石，在原礦含Li2O1.76%的情況下獲得含Li2O5.65%~6.38%的鋰輝石精礦，回收率為80.78%。孫蔚等人對某鋰輝石礦進(jìn)行實驗室小型試驗研究，通過磨礦細(xì)度、浮選機攪拌強度、調(diào)整劑配比、選別過程中調(diào)整劑與捕收劑用量之間同浮選所有不同水質(zhì)的關(guān)系以及浮選藥劑的加入地點等方面進(jìn)行對比試驗，確定最佳條件，在原礦Li2O品位1.42%的情況下，最終獲得Li2O含量6.05%,回收率85.92%的鋰輝石精礦。試驗結(jié)果顯示，攪拌作業(yè)與氫氧化鈉有關(guān)，隨著氫氧化鈉用量的增加，攪拌時間可以相應(yīng)縮短，同時回收率也逐漸增加。一定程度上提高浮選機的作業(yè)強度,鋰輝石精礦的品位和回收率都能也獲得一定程度的提高。不同水質(zhì)下的調(diào)整劑試驗表明，水中Ca2+濃度較高時，NaOH不宜加入磨機中，并且攪拌作業(yè)中NaOH用量也不宜多；在水質(zhì)較軟的情況下，向礦漿中加入NaOH后，活化作用明顯。同時，進(jìn)行的Na2CO3試驗表明，鋰輝石精礦的品位隨著Na2CO3用量的增加而明顯上升，當(dāng)Na2CO3用量超過一定范圍時，鋰輝石精礦的回收率有所降低。嚴(yán)更生等人針對某建成后的鋰輝石選廠，出現(xiàn)鋰輝石難于選別的情況，通過加強選鋰前礦漿的攪拌擦洗、添加鋰輝石活化劑氯化鈣以及改變捕收劑等辦法，改善鋰輝石可浮選，最終取得了較好的選別指標(biāo)。實驗室小型試驗采用組合捕收劑即油酸鈉：731為7:3,Na2CO3、NaOH作調(diào)整劑，采用柴油穩(wěn)定泡沫，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074mm含量80%時，鋰輝石平均含量16.00%的情況下，最終獲得的精礦中鋰輝石含量為72.65%,回收率達(dá)76.00%的較好指標(biāo)。②反浮選反浮選工藝是采用石灰和糊精調(diào)漿，在pH值10.5~11.0的條件下用陽離子捕收劑反浮選石英、長石、云母等硅酸鹽類脈石礦物。為了獲得合格鋰輝石精礦，將含有某些鐵礦物的槽內(nèi)產(chǎn)品濃密后用氫氟酸調(diào)漿處理，再選用脂肪酸類捕收劑一樹脂酸皂進(jìn)行精選，獲得的槽內(nèi)產(chǎn)品就是鋰輝石精礦。在美國金絲山鋰輝石選礦廠就采用反浮選流程，他們以石灰為pH調(diào)整劑，在堿性介質(zhì)中添加鋰輝石抑制劑抑制鋰輝石礦物，選取陽離子捕收劑反浮選出脈石礦物，獲得的鋰輝石精礦即為槽內(nèi)產(chǎn)品，該產(chǎn)品達(dá)到化工級產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。為提高鋰輝石精礦產(chǎn)品質(zhì)量，可將上述精礦產(chǎn)品進(jìn)行精選，為了使鋰精礦中Fe的含量得到降低，通過添加HF、樹脂酸鹽，最后加入起泡劑脫除鐵礦物，如此獲得的鋰輝石精礦達(dá)到陶瓷鋰輝石標(biāo)準(zhǔn)，即可作為陶瓷工業(yè)的原料。優(yōu)先脫除的脈石礦物而獲得的泡沫精礦可進(jìn)一步進(jìn)行分離，分別獲得云母、長石以及石英等精礦產(chǎn)品，在原礦含Li2O1.5%左右的情況下，獲得的鋰輝石精礦含 Li2O高于6.00%,回收率70.00%?75.00%。2手選法根據(jù)礦物自身的形狀或顏色等外部特征與硅酸鹽類脈石礦物進(jìn)行分離的方法是手選法。對于粗粒結(jié)晶結(jié)合體，即鋰輝石與鋰云母，通過手選可以獲得很好的鋰輝石精礦。目前美國南達(dá)科塔州的埃特礦床的鋰輝石礦石仍采用此法進(jìn)行選別。XX金川縣李家溝鋰輝石礦采用手選法對礦石進(jìn)行預(yù)處理，即在粗碎之后通過手選作業(yè)將部分廢石剔除。人工手選揀出較為簡易，手選不但可提高入選礦石品位，降低選礦成本，同時也有助于提高鋰浮選指標(biāo)。但該方法效率低下，且不適于細(xì)粒浸染礦石。3熱裂法通過加熱、冷卻等措施，能對某些礦物進(jìn)行選擇性的破壞，這就是熱裂法。鋰輝石礦物在加熱過程中其晶體會發(fā)生轉(zhuǎn)變，即同素異形體的轉(zhuǎn)變。一些脈石礦物與鋰輝石礦物性質(zhì)不同，在加熱過程中晶體未發(fā)生變化，因此，用此法選別鋰輝石是可行的。但此方法僅限于礦石組分良好的情形，如若礦石中存在大量具有和鋰輝石同樣晶體性質(zhì)的脈石礦物，如鈉長石、方解石和云母等，那么采用此方法就難以得到合格的鋰輝石精礦。XX甘孜洲茹江縣的甲基咔鋰輝石礦區(qū)采用熱裂法對該鋰輝石進(jìn)行選礦試驗研究，試驗結(jié)果顯示，在礦石粒度-55?±0.2mm，溫度1050±50°C，恒溫時間30?40min的工藝條件下進(jìn)行電爐焙燒，在原礦含Li2O2.0%左右的情況下，可獲得精礦中Li2O品位為6?8%，回收率達(dá)到80%。但因此法焙燒需要在很高的溫度下進(jìn)行，不能綜合回收其它有用金屬組分，因此，在現(xiàn)實生產(chǎn)中存在一定的局限性。4重懸浮液法由于鋰輝石礦物與脈石礦物的密度不同，利用該性質(zhì)對其進(jìn)行選別，此法即為重懸浮液或重液選礦法。鋰輝石單礦物密度為3.10?3.20g/cm3,而與鋰輝石礦物共生的脈石礦物〔長石、石英、白云母等的密度約為2.6g/cm3，雖然這一密度差對于用搖床和跳汰機選別無法進(jìn)行，但對于某些類型的鋰礦石是可行的。常用的懸浮液有磁鐵礦、三溴甲烷、硅鐵等。在保證懸浮液的粘度保持最小的同時，該懸浮液比重能夠保持不變，最終可得到的鋰輝石精礦質(zhì)量很高。陶家榮等人對某鋰輝石礦采用重介質(zhì)法進(jìn)行的選礦工業(yè)試驗，結(jié)果表明，當(dāng)重介質(zhì)系統(tǒng)的介質(zhì)密度為2.95?3.0kg/L，鋰輝石樣品的粒級為-3+1mm時，采用一粗一精流程，在原礦含Li2O2.95%的情況下，即可獲得品位為7.06%，總回收率為87.47%的鋰輝石精礦。廖明和等人認(rèn)為，重懸浮液法不僅簡單實際而且同時也直觀、效果顯著，是鋰輝石有效選別的一種預(yù)可選性考查方法。采用此法可使我們了解到鋰輝石礦物在不同粒度條件下的單體解離情況以及鋰輝石礦物從脈石礦物中分離的精度，進(jìn)而快速作出該礦石的可選性初步評價，提供下步擴大選礦試驗的依據(jù)。XX贛縣鋰輝石礦礦脈侵入于石英云母片巖之中，礦脈十條有余已被控制，每條脈長一百五十到三百米之間，厚三到十五米，是典型的花崗偉晶巖型鋰輝石礦床。鋰輝石、石英、白云母、絹云母及粗粒晶體鉀鈉長石是礦石的主要成分，且含有微量鈮鉭鐵礦，鋰輝石含量一般百分之十到百分之三十，其中富礦段達(dá)百分之四十五以上，對應(yīng)Li2O含量最低為0.7%，最高達(dá)3.44%。根據(jù)此礦床的特性，在V10、V25、V26三條脈礦中，分別進(jìn)行取樣，其中V10、V25脈礦的試樣是原生到弱風(fēng)化礦石，另外，V26為原生富礦石〔單樣重約5kg,同時選取+0.125mm粒級部分,其產(chǎn)率分別為86.0%、88.8%、92.6%，將此部分作為重液分選的試樣。該試驗采用的重液為分析純?nèi)寮淄?，其密度?.891與2.889g/cm3之間，用于同鋰輝石共生的脈石礦物＜鉀鈉長石、石英、白云母、絹云母，密度為2.6g/cm3左右〉分離。分選步驟如下：首先在室溫下，向250mL玻璃燒杯中倒入重液〔約170mL，然后向重液中放入約50g的礦樣，用玻璃棒攪拌1min左右，溶液靜置、分層后用140目的不銹鋼對其進(jìn)行篩選，取出沉物〔精礦及浮物〔尾礦，對獲得的精尾礦進(jìn)行洗滌并烘干，稱重，最后將精尾礦磨細(xì)化驗。試驗獲得了Li2O品位在6.1%與6.9%之間，回收率最低66.7%，最高達(dá)94%的鋰輝石精礦。在采用最佳分選的粒度〔0.28~1mm條件下，鋰輝石精礦Li2O品位達(dá)6.72%?7.0%，回收率83%?95%。隨后開展了擴大浮選試驗研究，最終獲得的合格鋰輝石精礦回收率達(dá)70%以上。A.B.索薩等對細(xì)晶偉晶巖形式的葡萄牙北部花崗巖鋰輝石礦石進(jìn)行處理，并進(jìn)行了浮選及重介質(zhì)選別試驗，以獲得合格的鋰輝石精礦和長石精礦。他們采用溴仿作為重液,將礦樣〔其粒度為2.00?6.70mm分成四種不的粒級級別進(jìn)行試驗，最后獲得的鋰輝石精礦含Li2O5.00%左右，回收率為39.0%?61.0%，達(dá)到玻璃級的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。此法雖不受溫度影響，同時可在較粗粒度下進(jìn)行，但目前重懸浮液選礦限于工藝較復(fù)雜及成本較高等問題而不能實際應(yīng)用。5磁選法提高鋰輝石精礦質(zhì)量的通常采用磁選法，該法通常用于去除礦石礦物中的弱磁性鐵鋰云母或含F(xiàn)e的其他雜質(zhì)。由于通常采用浮選法獲得的鋰輝石精礦中有時Fe含量較高，可采用磁選法對該鋰輝石精礦進(jìn)行處理，獲得低鐵鋰輝石，以提高鋰輝石精礦的品級。若需對鋰輝石粗精礦去除弱磁性雜質(zhì)，可采用此法。6聯(lián)合選礦法當(dāng)前采用單一的選礦方法很難從貧、細(xì)、雜的鋰輝石礦物中得到合格的鋰輝石精礦，聯(lián)合選礦法及選冶聯(lián)合工藝由此產(chǎn)生，如：浮選一磁選工藝〔XX某地的鋰輝石礦、新疆可可托海稀有金屬鋰輝石礦；浮選一重選一磁選聯(lián)合工藝〔澳大利亞基瓦里公司的格林普什鋰輝石礦、XX某鋰多金屬礦；選礦一化學(xué)處理聯(lián)合工藝〔加拿大鉭礦業(yè)的旦科偉晶巖礦；選一冶聯(lián)合工藝〔美國福特公司所屬的北卡羅萊納州鋰輝石偉晶巖礦床等。新疆可可托海鋰輝石礦石，經(jīng)碎磨和脫泥后，以氧化石蠟皂與環(huán)烷酸皂作組合捕收劑，NaOH作pH調(diào)整劑，在堿性礦漿中采用一粗一精浮選工藝流程進(jìn)行選別，浮選鋰輝石粗精礦用濕式強磁選機除鐵，在含Li2O為1.14%的情況下，獲得含Li2O為6.44%、Fe2O3為0.39%的陶瓷級鋰輝石精礦。XX省某鋰輝石礦在XX省冶金研究所專家們的研究下獲得了很大的進(jìn)展。在常溫下浮選鋰輝石，浮選鋰輝石粗精礦采用反浮選脫去脈石礦物，獲得的精礦中Li2O品位為5.91%、Fe2O3為1.44%,爾后通過高梯度磁選機脫除含鐵礦物，在原礦含Li2O為1.33%、Fe2O3為1.02%的情況下，最終獲得的鋰輝石精礦中Li2O品位為6.15%、Fe2O3含量為0.24%的低鐵鋰輝石精礦。澳大利亞基佤俚〔Cwalia公司的格峰普仕〔Greenbusbse鋰輝石礦，原礦石含Li2O4.01%，該礦石中鐵雜質(zhì)存在于電氣石中，且礦物組成簡單，通過采用浮重磁聯(lián)合工藝流程，最終可獲得兩種玻璃級鋰輝石精礦，它們的指標(biāo)分別為：Li2O為4.8%、Fe2O3為0.4%和Li2O大于7.5%、含F(xiàn)e2O3小于0.1%。1.3.3 鋰輝石選礦藥劑研究現(xiàn)狀1鋰輝石捕收劑鋰輝石浮選通常采用的捕收劑包括脂肪酸及其皂類等陰離子捕收劑，如氧化石蠟皂、環(huán)烷酸皂、塔爾油、油酸、烷基硫酸鹽及黃酸鹽等，同時胺類陽離子捕收劑也是鋰輝石浮選的有效捕收劑。另外，一些燃料油如柴油等也常與脂肪酸類捕收劑組合使用，被當(dāng)作輔助捕收劑。國內(nèi)新疆可可托海公司稀有金屬公司礦業(yè)公司鋰選廠用〔氧化石蠟皂+環(huán)烷酸皂浮選鋰礦物，國外一些主要的鋰選礦廠幾乎都用油酸或塔爾油作捕收劑。尋找對鋰礦物捕收能力強、選擇性好的多官能團(tuán)藥劑是當(dāng)前捕收劑研究工作的主要方向。據(jù)報道，中南大學(xué)研制成功的新型藥劑YZB-17，高效能、選擇性好、起泡性強，代替氧化石蠟皂和環(huán)烷酸皂浮選新疆可可托海稀有金屬礦的鋰輝石，小型試驗和工業(yè)試驗表明，在藥劑用量相同的條件下，鋰輝石精礦回收率提高了9.46%，提高了選礦效率。組合用藥也是浮選藥劑研究的熱點°XX省冶金研究所研制開發(fā)了PF系列捕收劑，在金川公司選礦廠的研究結(jié)果表明：PF組合捕收劑與氧化石蠟皂相比，在低溫條件下，當(dāng)精礦品位相當(dāng)時，其回收率基本保持不變；新疆可可托海公司稀有金屬公司鋰選廠將環(huán)烷酸皂和氧化石蠟皂組合使用提高了選別指標(biāo)；美國金絲山選廠采用塔爾油和乙二醇組合使用；還有一些新型捕收劑組合使用的報道，如螯合捕收劑與油酸組合使用也取得了令人滿意的指標(biāo)。2脈石礦物抑制劑許多花崗偉晶巖礦床中，脈石礦物多為硅酸鹽類礦物。硅酸鹽類脈石礦物對鋰輝石礦石的影響如下：首先是電性作用，易在鋰輝石表面形成云母罩蓋，影響其回收；另外，易在鋰輝石表面吸附并隨之一起浮起，影響精礦質(zhì)量。所以，脈石抑制劑的研究一直是鋰輝石礦浮選藥劑研究的一個重要方面。國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)中使用的硅酸鹽類脈石礦物抑制劑主要有NaF、Na2S、草酸、酒石酸、檸檬酸、水玻璃、淀粉、木素磺酸鹽、六偏磷酸鈉等。然而，這些藥劑的選擇性和溫定性較差，且藥劑用量及環(huán)保等方面都存在較大的問題。如：Na2S是當(dāng)前新疆可可托海稀有金屬礦浮選實踐中用到的一種選擇性抑制劑，由于Na2S很容易受氧化而失效，造成工藝操作復(fù)雜，生產(chǎn)波動性大，且Na2S具有一定的毒性，該藥劑無法滿足現(xiàn)今的環(huán)保要求。1.2鋰輝石回收困難的原因20世紀(jì)五、六十年代國內(nèi)外對鋰輝石浮選原理及選別工藝的研究較多，也較為充分，近十幾年來，國內(nèi)外對選礦基本原理以及對具體礦石選別性質(zhì)的研究突飛猛進(jìn)，取得了巨大的成果，但對鋰輝石的研究較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他礦石的選別性質(zhì)的研究。歸納起來，目前鋰輝石回收實踐中可能存在的困難主要有以下三點：1捕收劑仍采用效能低下的傳統(tǒng)型藥劑。在鋰輝石浮選工業(yè)實踐中常用的捕收劑有：脂肪酸及其皂類〔731、環(huán)烷酸皂、油酸、塔爾油等，