基于强化预处理工艺的某锂矿浮选试验研究①

钱志博， 于 洋， 周少珍

(矿冶科技集团有限公司 矿物加工科学与技术国家重点实验室,北京100160)

锂及锂化物具有独特优良的物理性质以及化学性质,广泛应用于高能电池、合成橡胶、合金、空调、医药和焊接等领域,因此锂及锂化物已逐渐成为新兴的战略资源［1-2］。

含锂矿物的多样性造成含锂矿石性质差异较大,使得含锂矿石分选工艺复杂［3］。 含锂矿物以锂辉石和锂云母为主,还有一些如透锂长石、锂磷铝石等；与之紧密共生的脉石矿物主要有石英、长石、云母、方解石、白云石、磷灰石、铌钽铁矿、铌钽锰矿、磁铁矿、高岭石等［4-6］。

本文针对国内某含锂矿石进行了传统工艺的选别回收,结果表明锂精矿Li2O 品位较低。 为此采用预处理工序,预先脱除磁性脉石和易浮脉石之后再进行含锂矿物的浮选,并采用新型捕收剂BK317-2(为淡黄色油状液体,由矿冶科技集团有限公司研制),浮选效果得到改善,锂精矿Li2O 品位获得提升。

1 原矿性质

对某含锂矿石进行了化学多元素分析,结果如表1 所示。 结果表明该含锂矿石中Li2O 含量为1.05%,具有回收价值。 Ta2O5、Nb2O5、K2O 和Na2O 含量均已达到回收利用标准,但本文不作详细研究。

表1 原矿化学多元素分析结果（质量分数）/%

矿石中含锂矿物主要为锂辉石,其次为含锂白云母,另有少量锂磷铝石、锂绿泥石和锂电气石等。 钽铌矿物绝大部分为铌钽铁矿(主要为铌锰矿和钽锰矿),偶见铌钽铀矿。 其他矿物主要为石英、钾长石和钠长石,另有少量黑电气石、方解石、白云石、磷灰石、高岭石和微量的斜长石、绿帘石、金云母、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、磷铁锰矿、黄铁矿、毒砂、石榴子石、榍石、透辉石、透闪石、绿柱石、锆石、金红石、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等。

锂辉石是矿石中最主要的含锂矿物,也是要回收的对象。 对锂精矿进行化学分析发现其中Li2O、K2O和Na2O 含量分别为4.15%、1.06%和0.69%,通过化学分析及矿物自动测量手段确定产品中锂辉石含量为79.5%,杂质矿物为钠长石和钾长石,另见微量的锂绿泥石、锂磷铝石和锂电气石等含锂矿物。 消除杂质矿物及其他含锂矿物的影响,锂辉石中Li2O 含量为5.22%,因此,该矿区的锂精矿中Li2O 含量较难超过5.22%。

2 含锂矿物选别探索性试验

不经过预处理工序,直接按照常规工序一粗三精两扫的闭路试验流程开展含锂矿物选别探索性试验,采用油酸作捕收剂［7-9］,流程如图1 所示,结果见表2。从表2 可以看出,锂精矿Li2O 品位仅为2.84%,与该矿区纯锂辉石矿物的Li2O 品位5.22%还相差较大。

图1 选锂探索性试验流程

表2 选锂探索性试验结果

对锂精矿进行了形貌分析,如图2 所示。 可见产品中的杂质矿物主要为铌钽铁矿、电气石、方解石、石英和钾长石,另有少量白云石、磷灰石、金云母及钙铝榴石等。 这些杂质矿物主要以单体形式产出,其粒度主要分布于0.020 ～0.080 mm。 从这些脉石矿物来看,它们一旦与锂精矿一起上浮,便很难再次分开。 因此,接下来拟在浮选回收含锂矿物之前预先脱除磁性脉石和易浮脉石,以期减少后续锂浮选的压力,提升锂精矿品质。

图2 未经预处理所得锂精矿形貌

3 强化预处理选别回收含锂矿物试验

3.1 磁性脉石脱除试验

考虑到图1 试验流程中锂精矿含有铌钽铁矿、电气石以及少量金云母,这些矿物均可采用磁选方法进行预先脱除。 按照含锂矿物浮选的磨矿细度进行不同磁场强度的磁性脉石(主要是铌钽铁矿)脱除试验,结果如表3 所示。

表3 不同磁场强度的磁性脉石脱除试验结果

从表3 可以看出,磁选能够有效富集钽铌矿物。随着磁场强度增强,钽铌矿物脱除率逐渐升高。 当场强为1.1 T 时,钽铌矿物脱除率基本稳定。 经测定,磁场强度1.1 T 时磁性脉石中含Li2O 1.25%,接近原矿Li2O 品位,此时损失的Li2O 回收率为5.74%。 综合考量,此处进行磁性脉石的脱除是值得的。

3.2 易浮脉石脱除试验

脱除易浮脉石的常用方法是采用油酸等脂肪酸类捕收剂在弱碱性条件下捕收方解石和磷灰石,同时可脱除部分细泥矿物。 接下来在原矿磁选脱除钽铌矿物之后进行了易浮脉石的脱除试验研究,试验流程见图3,结果见表4(以CaO 和P2O5的脱除量为参考标准)。

图3 浮选脱除易浮脉石试验流程

表4 浮选脱除易浮脉石试验结果

表4 结果表明,随着油酸用量增加,易浮脉石脱除率逐渐提高,但锂回收率损失也逐渐增加。 综合考量,选定油酸用量210 g/t 较为合适。

3.3 BK317-2 用量试验

传统捕收剂油酸存在捕收能力强、选择性差的缺点,在捕收含锂矿物的同时,还会夹带残余的磁性脉石以及易浮脉石,拉低Li2O 品位。 为了解决该问题,采用新型含锂矿物捕收剂BK317-2 进行浮选,其用量试验结果如图4 所示。 BK317-2 是脂肪酸类与酯类的复合体,能在改善捕收能力的同时提高其选择性。

图4 BK317-2 用量试验结果

从图4 可以看出,当粗选阶段BK317-2 用量为800 g/t 时,Li2O 回收率较高,此时Li2O 品位为2.05%。接下来,按照粗选BK317-2 用量800 g/t 开展含锂矿物工艺流程选别试验。

3.4 推荐工艺流程选别试验及结果

基于以上条件试验获得的较优药剂指标及相关参数,开展了含锂矿物的磁选-浮选闭路流程选别试验,试验流程如图5 所示,结果见表5。 预先脱除磁性脉石、易浮脉石,采用BK317-2 作捕收剂,经过一粗三精两扫浮选,锂精矿Li2O 品位达到4.15%,较表2 中锂精矿Li2O 品位2.84%有较大提升。

图5 推荐流程

表5 推荐流程试验结果

预处理-浮选所得锂精矿形貌如图6 所示。 对比发现,图6 中的杂质矿物较图2 有较大程度减少,说明强化脱除磁性脉石、易浮脉石等预处理工艺有利于锂精矿Li2O 品位的提升。

图6 经预处理所得锂精矿形貌

4 结 语

1) 某低品位含锂矿石中锂辉石蚀变作用较强,锂辉石纯矿物Li2O 品位仅为5.22%,说明该矿石中含锂矿物与其他矿物交代作用强烈,逐渐锂云母化、黏土矿物化,可浮性也因此变差。

2) 在含锂矿物浮选之前脱除铌钽铁矿等磁性脉石和方解石、磷灰石等易浮脉石,不仅能够减少后续锂浮选的压力,还能提升锂精矿品质。

3) BK317-2 较传统含锂矿物捕收剂油酸选择性更好、泡沫更加充实、流动性好,有必要进一步加以应用和研究。

4) 尽管采用强化预处理-浮选工艺回收含锂矿物,锂精矿中仍然存在一定含量的以硅酸盐为主的脉石。 有必要在后续工作中探索添加反浮选工序并结合选锂尾矿进行长石、石英分步回收的可行性。