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第6 2 卷第4 期 2010 年11 月 有色金属 N o n f e i “ r o u M e t a l s V o L6 2 .N o .4 N o v .20lO 某低品位铌一钽多金属矿中锂的可利用性 李艳峰1 ,邓雁希2 ,王玲1 1 .北京矿冶研究总院,北京1 0 0 0 7 0 ;2 .中国地质大学 北京 ,北京1 0 0 0 8 3 摘 要某低品位铌.钽多金属矿中伴生组分锂含量 L i 0 为0 .3 9 %,已达工业回收品位。工艺特性研究表明,矿石中锂的 赋存状态复杂,其中仅有4 3 .5 4 %的锂以锂辉石形式存在,其次以透锂长石及锂云母等形式存在,透锂长石与其他长石相似的可浮 性,使得大部分透锂长石基本进入尾矿。而回收锂云母的同时白云母及黑云母也进入锂精矿,大大降低锂精矿的品位,表明矿石中 的锂较为难选。 关键词工艺矿物学;锂;工艺特性;赋存状态 中图分类号T D 9 1 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 l 2 0 1 0 0 4 0 0 8 5 0 7 作为具有极高战略价值的锂,主要以硅酸盐 占6 7 % 及磷酸盐 占2 1 % 的形式存在。所研究 的锂矿石中锂主要以锂辉石、透锂长石形式存在,其 次为锂云母和锂白云母,其他少量的锂矿物有磷锂 铝石、锰磷锂矿及铁磷锂矿等。根据矿石中锂的工 艺特性,进行了锂辉石浮选探索试验。经过一粗两 扫后,浮选尾矿中锂 L i ,0 含量降至0 .1 8 %,这部 分尾矿可以作为最终尾矿丢弃,但是粗精矿经过两 次精选锂,精矿含锂品位 L i ,0 仅1 .3 0 %,一次浮 选作业的富集比约为1 .5 ,而五次精选后,锂精矿品 位没有得到明显提高,表明该矿样属于难选矿石,要 想获得理想的锂辉石精矿比较困难。 1矿石化学性质 原矿矿石中钽、铌、锡、锂及铍的含量分别为 0 .0 1 7 l %,0 .0 2 1 9 %,0 .0 8 8 %,0 .3 9 %及0 .0 1 7 %。 铌、钽达到工业可利用品位,锡、锂、铍均稍低于工业 综合回收品位。原矿样化学成分及锂的化学物相分 别见表1 和表2 。 表1 原矿样化学成分 T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fo r e 表2 锂的化学物相 T a b l e2P h a s ea n a l y s i so fl i t h i u mi no r e 锂的矿物组成及相对含量如表3 所示。矿石中 锂矿物主要为锂辉石、透锂长石,其次为锂云母、锂 白云母,其他有极少量的磷锂铝石、锰磷锂矿、铁磷 收稿日期2 0 1 0 0 4 1 4 作者简介李艳峰 1 9 6 9 一 ,女,天津市人,工程师。硕士。主要从事 工艺矿物学等方面的研究。 锂矿,锂的矿物组成复杂。 表3 锂矿物的组成及相对含量 T a b l e3M i n e r a lc o m p o s i t i o no fl i t h i u mm i n e r a l 矿物名称含量/%矿物名称 含量/% 锂辉石 2 .6 3 磷锂铝石 透锂长石3 .3 3锰磷锂矿0 .3 2 锂云母、锂白云母0 .9 4 铁磷锂矿 2 锂的赋存状态‘ 矿样中锂主要以独立矿物形式存在,锂的矿物 种类复杂,因确定各锂矿物中L i O 的含量对评估矿 石质量非常重要,单矿物的化学定量分析确定矿样 中锂辉石、白云母等矿物中L i O 的含量分别为 6 .4 0 %和0 .3 9 %,锂的赋存状态见表4 。 万方数据 8 6 有色金属第6 2 卷 表4 锂在原矿样中的平衡分配计算结果 T a b l e4D i s t r i b u t i o no fl i t h i u mi no r e 注云母包括锂云母、锂白云母、白云母与黑云母,云母中锂的 含量通过提取云母单矿物后化学分析获得。 从表4 看出,原矿样中仅有4 3 .5 4 %的锂以锂 辉石形式存在,其余3 7 .5 6 %的锂以透锂长石形式 存在,1 0 .5 9 %以锂云母、锂白云母形式存在,还有 8 .3 l %以磷锂铝石等锂的磷酸盐形式存在。 可见锂辉石是最主要的回收矿物,从技术角度 可知透锂长石及磷锂铝石等磷酸盐矿物回收困难, 而云母类矿物的回收将严重影响锂精矿品位。因 此,对于该矿样来说,若能单独选出锂辉石,精矿最 高品位为6 .4 0 %,回收率只有4 3 .5 4 %,而实际上从 硅酸盐矿物之间的分选效率来看很难实现。 3 锂矿物的嵌布特征 3 .1 锂辉石 锂辉石 L i A l [ S i 0 。] 以具有高的折射率、浅褐 色及发育的柱状解理为特征。扫描电镜能谱分析中 由于超轻元素L i 不能显示,故只有A l ,S i ,0 ,有时也 显示含少量的K 和N a 等元素。矿物学资料显示, 硅氧四面体中无A l 代替S i ,A l 可被F e 和M n 等代 替,L i 可被K 和N a 等代替,锂辉石中L i ,0 含量一 般在5 .8 %~7 .1 %之间变化,L i ,0 会随一价离子 如N a 和K 的类质同象代换而降低。x 射线能谱 分析表明,该矿样中锂辉石常含少量K ,N a ,M n ,C a , M g 等元素,它的典型x 射线能谱见图1 。 u 3 2 ’掣u 3 a ■f l ●●l ●~■岬●‘ ‘。“”。”2 嘴甜 A Lj j川I 2 ∞4 ∞。∞ 。盘r ’0 。0 0 1 2 N1 4 0 41 60 0GIVkV ”∞知呻 U Ⅺr 口’- 2 ∞ 3 ∞E 忡r 口●∞k O V 5 。∞.’呻“∞。’“ t ⋯ - d 2 q”●* .●* 4 ‰M 1 0 “ 2 45 7岫a ■r _ ●●q ”一一“椰’絮裂 嚣L S e e s 1 4 七 【c .肛l 晰 一 2 钿4 h ‘h 。热,日 池1 抽’‘“’‘“1 ‘”“E 崎r 计。∞ 3 ∞ ‘‰r 0 ∞k e y ‘舯 7 肿 ‘舯’棚 ”1 图l锂辉石的典型X 射线能谱 常含微量K ,N a 。M n ,C a ,M g 等 F i g .1T y p eX r a ys p e c t r u mo fs p o d u m e n e ’锂辉石在矿石中主要呈粗粒嵌布,也有部分呈 细粒柱状集合体嵌布于石英与长石粒间或包裹于石 英中,粗粒锂辉石常受应力作用产生压碎现象,后期 长英质细脉充填交代时导致其粒度变细且嵌布关系 变得复杂,在粗粒锂辉石颗粒边缘或裂隙处,经常可 见因交代作用发生的蚀变,从镜下特征看其产物主 要是白云母 可能含L i 、石英和长石。综合样中锂 辉石的产出特征见图2 ~图5 。 万方数据 第4 期李艳峰等某低品位铌.钽多金属矿中锂的可利用性 8 7 3 .2 透锂长石 透锂长石由于在目前浮选技爿F 与钠长石及正 长石等其他长石类矿物分离困难,所以其中的锂很 难回收。透锂长石分子式为L i [ A 1 S i 。O 。。] ,其中锂 可被钾、钠、钙等代替。x 射线能谱分析表明该矿样 中透锂长石成分也比较稳定,其理论锂 L i O 含量 为4 .3 6 %,透锂长石的典型X 射线能谱见图6 。 Q 一石英;S p d 一锂辉石;A b 一钠长石 图2 综合样中粗粒锂辉石 F i g .2 C o a r s ec o l u m n a rs p o d u m e n ei n o r es a m p l e Q 一石英S p d 一锂辉石;A b 一钠长石 图3 综合样中的中粒锂辉石 F i g .3 Mi d d l ec o l u m n a rs p o d u m e n ei no r es a m p l e 偏光显微镜下透锂长石与共生矿物锂辉石区 别是透锂长石的折射率小,不见辉石式解理。与石 英可根据它有解理、负低突起、二轴晶相区别。与正 长石区别在于干涉色较高,且为正光性。矿样中透 锂长石常呈中粗粒状集合体,常与其他长石、白云 母、石英、锂辉石等共生在一起。透锂长石粒度分布 范围一般为0 .0 3 0 一1 .0 m m 。 3 .3 云母类矿物 矿样中云母类矿物包括锂云母、锂白云母、白云 母及黑云母,浮选工艺中无法相互分离,故综合描 S p d 一锂辉石;B t 一黑云母;A b 一钠长石 图4 综合样中的细粒锂辉石 F i g .4 F i n es p o d u m e n ei nc o m p o s i t es a m p l e s Q 一石英;S p d 一钾辉石;M s 一白云母 图5 原矿样石英中的锂辉石 F i g .5 F i n es p o d u m e n ei nq u a r t zi no r e 图6 透锂长石的典型X 射线能谱 F i g .6 T y p eX r a ys p e c t r u mo fp e t a t i t e 述。锂云母分子式为K { L i 一,A l 。 。[ A l 。S i 。一。O 。。] O H ,F } ,其中z 0 ~0 .5 。扫描电镜能谱分析时 不能显示L i ,但据矿物学资料,锂云母中“的取代 会导致A l 的降低,故通过对比能谱中A 1 /S i 强度 比,可判断是否为锂云母或白云母中是否含“。矿 万方数据 8 8 有色金属第6 2 卷 样中自云母及锂云母、锂白云母的的x 射线能谱图见图7 和图8 。 图7 矿样中自云母x 射线能谱 不含L i ,A I /S i 强度比值相对高 F i g .7X r a ys p e c t r u mo fm u s c o v i t ei nc o m p o s i t es a m p l e s 图8 矿样中锂云母、锂自云母x 射线能谱 含L i ,A I /S i 强度较白云母中小 ’F i g .8X r a ys p e c t r u mo fl e p i d o l i t ea n dm u s c o v i t ei nc o m p o s i t es a m p l e s 云母类矿物主要呈大鳞片状嵌布,其次呈细鳞 片状嵌布,还有一部分是交代长石、锂辉石时形成 的。大鳞片状云母在标本上肉眼即可见到,其鳞片 最大可达近lc m ,其中大部分呈无色,少部分显浅紫 色或褐色,显微镜下呈完整的片状集合体产出,粒度 分布范围一般为0 .1 2 .0 r a m ,磨矿时易于单体解 离,见图9 。小鳞片状云母主要嵌布于石英、长石粒 间或充填于锂辉石的裂隙,这部分云母分布广泛,粒 度一般分布于0 .0 0 5 0 .0 5 0 m m ,磨矿过程中较难 与共伴生矿物充分解离,影响矿物之间的浮选分离 效果,见图1 0 和图1 l 。 浮选回收锂时,云母类矿物的回收对提高回收 率有一定贡献,但它的回收将明显降低锂精矿中 L i 0 的含量,要想获得合格的锂精矿,在浮选过程 中,必须抑制云母类矿物使其不会进入锂辉石精矿 或从锂辉石精矿中分离出来。 Q 一石英;M s 一白云母 图9白云母类矿物 F i g .9A g g r e g a t i o no fm u s c o v i t e 万方数据 第4 期李艳峰等某低品位铌一钽多金属矿中锂的可利用性 8 9 Q 一石英;A b 一钠长石;M s 一白云母 图1 0 长石裂隙中的白云母类矿物 3 .4 磷锂铝石 磷锂铝石分子式为L i A l P O 。 O H ,F 。磷锂 铝石常呈致密块状或土状集合体嵌布于长石、石英 等矿物粒间,嵌布粒度以中细粒为主,其典型X 射 线能谱图见图1 2 。 A b 一钠长石;S r t 一绢云母 图l l细鳞片状集合体产出的绢云母 F i g .11 F i n es c a l e l i k ea g g r e g a t i o no fs e f i c i t e 图1 2 矿样中磷锂铝石的特征X 射线能谱 F i g .1 2T y p eX r a ys p e c t r u mo fM o n t e b r a s i t ei nc o m p o s i t es a m p l e s 3 .5 锰磷锂矿一铁磷锂矿 锰磷锂矿.铁磷锂矿是锂的磷酸盐矿物,分子式 为L i F e ,M n [ P O 。] ,F e 与M n 为完全类质同象,根 据M n F e 和M n F e 分为锰磷锂矿和铁磷锂矿,常 呈致密块状、细粒状或土状集合体嵌布于长石、云 母、石英等矿物粒间,嵌布粒度以中细粒为主,其典 型x 射线能谱图见图1 3 。 4 矿石中锂矿物的粒度嵌布特征 采用M L A 矿物解离分析仪 测定2 ~0 r a m 综合 样中锂辉石的产出粒度,统计结果见表5 ,结果显示, 锂辉石的粒度粗,8 5 .4 0 %分布在0 .0 7 4 m m 以上。 5 原矿样不同磨矿产品中锂矿物的 解离度特征 对磨矿细度一0 .0 7 4 m m 分别占6 0 %,7 0 %, 8 0 %的综合样,采用M L A 矿物解离分析仪 考查锂 辉石、云母及透锂长石等矿物的单体解离特征,结果 见表6 一表9 。 由此可知,当磨矿细度为一0 .0 7 4 m m 占6 0 %时, 锂辉石单体解离很充分,透锂长石和锂云母单体解离 也比较充分锂辉石、锂云母及透锂长石的单体解离度 随着磨矿细度的增加变化很小,说明这些矿物的产出 粒度较粗,在较粗磨矿细度条件下即获得了较好的解 离,此后继续提高磨矿细度时解离度的增加幅度变小 而单体粒度则变细,而且镜下观察证明会使石英、长 石类矿物出现过磨现象,影响矿物的分选效果,因为 万方数据 有色金属 第6 2 卷 其余透锂长石主要与其他长石连生,锂云母主要与其他云母连生,可以作为矿物分选给料。 图1 3 矿样中锰磷锂矿- 铁磷锂矿的特征x 射线能谱 F i g .1 3 “ r E p eX r a ys p e c t r u mo fL i t h i o p h i l i t e T r i p h y l i t ei nc o m p o s i t es a m p l e s 表5 原矿2 0 r a m 综合样中锂辉石 表7不同磨矿细度产品中云母的单体解离特征 产出粒度统计结果Table 7L i b e r a t i o nd e g r e eo fm i c ai nd i f f e r e n t T a b l e5P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fs p o d u m e n ei no r e g n d i n gf i n e n e s ss a m p l e s 粒级/r a m 锂辉行 含量/%累计/% 表6 不同磨矿细度产品中锂辉石的单体解离特征 T a b l e6L i b e r a t i o nd e g r e eo fs h o d u m e n ei n d i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s ss a m p l e s 表8 不同磨矿细度产品中透锂长石的 单体解离特征 T a b l e8L i b e r a t i o nd e g r e eo fp e t a l i t ei nd i f f e r e n t g n d i n gf i n e n e s ss a m p l e s 表9 不同磨矿细度产品中各锂矿物的 单体解离度统计结果 T a b l e9L i b e r a t i o nd e g r e eo fm i n e r a l sc o n t a i n i n gL i i n d i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s ss a m p l e s 。,, 磨矿细度/矿物的单体解离度/% 一7 4 1 , t m %锂辉石锂云母透锂长石 万方数据 第4 期李艳峰等某低品位铌一钽多金属矿中锂的可利用性 9 l 6结论 原矿样中锂矿物种类复杂,仅有d 3 .5 4 %的锂 以锂辉石形式存在,其余3 7 .5 6 %的锂以透锂长石 形式存在,1 0 .5 9 %以锂云母、锂白云母形式存在,还 有8 .3 1 %以磷锂铝石等锂的磷酸盐形式存在。可 回收的锂矿物主要为锂辉石,从技术角度透锂长石 参考文献 及磷锂铝石等磷酸盐矿物回收困难,而提取的云母 类纯矿物含锂 L i ,0 仅为0 .3 9 %,云母与锂辉石一 起回收将严重影响锂精矿品位,若能单独选出锂辉 石,精矿品位最高为6 .4 0 %,回收率最高为 4 3 .5 4 %,实际上,由于硅酸盐矿物之间的分选效率 一般较差,很难达到理想效果。 [ 1 ] 郑纬平,王向东,彭齐鸣,陈正炎,赵元艺,戴自希,曾问渠.锂的资源、生产、应用与市场[ J ] .中国有色金属学报,2 0 0 1 , 1 l s 1 2 1 2 4 . 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