四川甲基卡地区锂辉石选矿工艺试验研究.pdf

3 0 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 d o i 1 0 3 9 6 明．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 1 ．0 0 8 四川甲基卡地区锂辉石选矿工艺试验研究 杨磊 新疆有色金属研究所，鸟鲁木齐8 3 0 0 0 0 摘 要根据四川甲基卡地区锂辉石矿物特点，增加预先除杂、剪切搅拌作业，重新制定流程结构，采用新型药剂组 合，验证了低温条件下锂辉石浮选新药剂的适用性，较大幅度地提高了该类型锂辉石矿的选矿指标。 关键词锂辉石；预先除杂；剪切搅拌；药剂组合；回收率 中图分类号T D 9 5 5文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 1 0 0 3 0 - 0 5 R e s e a r c ho nt h eM i n e r a lP r o c e s s i n go fS p o d u m e n eo fJ i a j i k aA r e ao fS i c h u a n 翻ⅣGL e i ∞删a n yR e s e a r c hI n s t i t u t eo fN o n - f e F F O U SM e t a l s ，U r u m c h i8 3 0 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t B a s e do nt h eo r ec h a r a c t e r i s t i co fs p o d u m e n eo fJ i a j i k aa r e ao fS i c h u a n ，t h r o u g ha d d i n gt h e o p e r a t i o no fp r e - r e m o v a lo ft a i l i n g sa n ds h e a ra g i t a t i o n ，t h ep r o c e s ss t r u c t u r ew a sr e - d e t e r m i n e d ，a d o p t i n gan e w c o m b i n a t i o no fr e a g e n t s ，t h ea d a p t i o no ft h en e wr e a g e n t sw a sv e r i f i e da tl o wt e m p e r a t u r e ，t h ef l o t a t i o ni n d e xo f s p o d u m e n ew a sg r e a t l yi m p r o v e d ． K e yw o r d s s p o d u m e n e ；t a i l i n g sp r e - r e m o v a l ；s h e a ra g i t a t i n g ；r e a g e n t sc o m b i n a t i o n ；r e c o v e r y 我国是重要的锂资源大国，已探明的锂矿资源 工业储量位于全球第二，主要分布在四川、江西、 新疆、青海、西藏、湖北、河南、湖南及福建等 地‘1 引。 受国外卤水提取碳酸锂供应以及矿石提锂高成 本的影响，严重制约着锂矿石的开采。2 0 世纪9 0 年代，新疆的柯鲁木特矿由于采矿成本高关闭停产， 新疆可可托海3 号脉由于锂资源的贫化于1 9 9 9 年 底闭坑。近几年来受政治、环境和经济激励等因素 的影响，电动汽车锂电池以及陶瓷玻璃制造业的快 速发展，锂需求量大幅增长。新疆可可托海稀有金 属矿、四川马尔康锂矿、金川锂矿等矿山陆续恢复 生产‘] 。 四川甘孜州甲基卡地区地域辽阔，锂矿产资源 非常丰富，是我国重要的资源型省区之一。目前在 该地区已建成投产具备代表性的某锂矿石选矿企 业，选厂海拔43 0 0m ，气候寒冷，常年温度在 1 0 ℃以下，该矿山目前选矿处理能力为l0 0 0t ／d ， 锂原矿品位1 ．2 ％。1 ．4 ％，锂精矿品位5 ．5 ％。5 ．8 ％， 收穰日期2 0 1 2 1 2 1 3修回日期2 0 1 3 1 1 - 2 6 作者简介杨磊 1 9 7 3 一 。男，新疆乌鲁木齐人，高级工程师。 选矿回收率7 5 ％左右。 随着信息产业、绿色能源、核聚变发电等领域 的高速发展，锂被称为2 1 世纪的能源金属。锂离 子电池的能量密度很高、对环境无污染，被称为绿 色能源。作为重要锂资源产地的甲基卡地区，加强 锂选矿技术研究和资源利用技术开发很有必要。因 此对甲基卡地区某试验样品进行了较为详细的实验 室选矿试验研究，获得的试验成果与其现场应用的 传统选矿工艺相比，锂精矿品位提高至6 ．0 9 ％，锂 回收率达8 5 ．2 8 ％。 1矿石性质 该多金属矿石为花岗伟晶岩成矿，矿样的矿物 定量和多元素分析结果见表1 。2 。样品中的有益元 素为L i 、N b 、T a 、S n ，除锂元素外，钽铌、锡元 素含量低于综合回收最低工业品位要求。赋存这些 元素的矿物主要为锂辉石、钽铌铁矿、铌钽铁矿、 锡石，除此外，还分布有微量的软锰矿、褐铁矿、 钛铁矿、黄铁矿等金属矿物，脉石矿物主要为石英、 万方数据 2 0 1 4 年第1 期杨磊四川甲基卡地区锂辉石选矿工艺试验研究 3 l 长石 包括斜长石和钾长石 、白云母，微量磷灰 石、硅灰石、锆石、石榴石、萤石、碳酸盐等。 样品中有价元素种类较多，但赋存矿物较单 一，经检测分析发现 锂元素主要赋存于锂辉石 9 7 ．4 6 ％ 和白云母 2 ．5 4 ％ 中； 钽、铌元素主要赋存于钽铌铁矿 1 0 0 ％ 中； 锡元素主要赋存于锡石 1 0 0 ％ 中。 原矿中锂辉石、锡石的单体解离程度较高，单 体含量分别为8 5 ％和9 2 ％，钽铌铁矿、白云母的 单体解离程度不高，但也分别在6 6 ％和5 9 ％左右， 且均集中分布于一7 4 “m 产品中。 从这些矿物的嵌生状态看，锂辉石的单体颗粒 约有9 2 ％，平均粒度在0 ．1 4m m 左右，其中约有 5 0 ％的单体颗粒平均粒度在0 ．0 8m m 左右，与其它 矿物连生的颗粒中，约7 ．9 ％的平均粒度在0 ．0 4 m m 以上。样品中锂辉石多为半自形一自形结晶颗 粒，粒度相对较大，多分布于1 ．5 - 0 ．0 1m i l l ，伟晶 岩中锂辉石与长石交织分布，其内部微裂隙较发 育，沿裂隙多有重晶石、锡石出现。 2 选矿试验研究 2 ．1 试验方案拟定 原矿中含L i 2 0 为1 ．2 5 ％，纯矿物采用人工挑选 后，用双目镜再次进行挑选，经玛瑙研磨机研磨后 稀盐酸清洗，再用清水漂洗干净烘干送样。化学分 析纯矿物中L i 2 0 的含量为6 ．8 7 ％，F e 2 0 ，为0 ．7 2 ％。 通过对该矿物原矿性质分析以及当地生产用水的 水质分析，对影响该矿石浮选指标的各主要因素有 1 原矿含泥较多，且混合了部分黑色脉石矿 物，根据这种情况要预先消除这些影响锂辉石浮选 的不利因素，应首先确定试验原则流程。 2 采用二碱 碳酸钠和碳酸氢钠 调整矿浆， 添加钙离子活化锂辉石。为锂辉石与脉石矿物的分 选创造良好的条件。但三者之间交互效应非常明 显，用量范围也较广，需确定三者用量范围。 3 采用强搅拌擦洗锂辉石矿物表面覆盖的矿 泥和水化膜，有利于捕收剂在锂辉石表面的吸附。 4 锂辉石浮选对作业环境的温度有较高要求， 故药剂制度的制定需适应现场常年低温条件。 针对矿石基本性质进行了探索试验，初步制定 了试验方案。根据探索试验的结果采用先选易浮矿 物再浮选锂辉石的流程，即先在p H8 ～9 条件下用 捕收剂选出部分云母、磷灰石、萤石及铁锰氧化物、 硫化物等易浮矿物，然后搅拌调浆后浮选锂辉石。 2 ．2 条件试验研究 为加强搅拌作用，试验采用X F D 一6 3 型1 ．0L 的浮选机进行易浮选别作业，浮选机转数21 0 0D 6 n i n ， 矿浆浓度控制在3 8 ％左右，与后续搅拌浓度相适 应。条件试验流程如图l 所示。 药剂 搅拌 单位 搅拌 补加 锂精矿中矿 图l 条件试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fc o n d i t i o n a lt e s t 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 2 ．2 ．1 碳酸钠添加地点试验 为了确定碳酸钠合理的添加地点，进行了添加 点试验研究，试验结果见表3 。 由表3 可以看出，锂辉石的回收率变化不大， 但精矿品位以加入磨矿作业略微高一些，故试验选 择碳酸钠加入磨矿作业。 表3碳酸钠添加地点试验结果 T a b l e3 E x p e r i m e n t a lr e s u l t so fa d d i n gl o c a t i o no f s o d i u mc a r b o n a t e，％ 2 ．2 ．2 粗选搅拌浓度试验 为了确定合适的浮选浓度，为此进行了粗选搅 拌浓度试验，试验结果见表4 。 表4粗选搅拌浓度试验结果 T a b l e4R e s u l t so fa 西嘲n gc o n c e n t r a t i o nt e s to fr o u g h i n g 肠 搅拌矿浆浓度肠产品名称产率L i 2 0 品位回收率 易浮物4 ．9 40 ．8 1 3 ．2 1 锂精矿 1 7 ．2 45 ．7 07 8 ．9 4 “ 中矿1 1 ．5 21 ．3 71 2 ．6 8 尾矿 6 6 ．3 0 0 ．1 0 5 ．1 7 原矿 1 0 0 ．01 ．2 4 51 0 0 ．0 易浮物 5 ．1 50 ．8 73 ．6 4 锂精矿 1 6 ．1 3 06 ．0 07 7 ．9 6 j ， 中矿8 ．3 01 ．5 41 0 3 8 尾矿7 0 ．5 50 ．1 48 ．0 2 原矿 1 0 0 ．01 ．2 3 11 0 0 ．0 易浮物 5 ．2 00 ．8 23 ．4 0 锂精矿 1 5 ．8 86 ．1 57 7 ．8 9 3 8 中矿 8 ．2 81 ．8 l1 1 ．9 5 尾矿 7 0 ．6 4O ．1 26 ．7 6 原矿 1 0 0 ．01 ．2 5 41 0 0 ．0 由表4 可以看出，矿浆浓度从3 0 ％变化到3 8 ％， 对锂精矿回收率影响不大，但精矿品位逐步升高， 故搅拌矿浆浓度以3 8 ％左右为宜。 2 ．2 ．3 氢氧化钠用量试验 为了确定合适的p H 条件，进行了氢氧化钠用 量试验，试验结果见表5 。 表5氢氧化钠用量试验结果 T a b l e5R e s u l t so fs o d i u mh y d r o x i d ed o s a g et e s t ／％ 由表5 可知，随着氢氧化钠用量的增加，回收 率逐渐增大，但精矿品位逐渐下降，氢氧化钠用量 在17 0 0g ／t 为宜。 2 ．2 ．4 氯化钙用量试验 调整剂氯化钙用量试验结果见表6 。 表6氯化钙用量试验结果 T a b l e6R e s u l t so fc a l c i u mc h l o r i d ed o s a g et e s t 觞 氯化钙用鱼魄t 一’ 产品名称产率L i 2 0 品位回收率 易浮物 4 ．8 40 ．8 23 ．2 2 锂精矿 1 4 ．9 86 ．0 87 3 ．8 7 2 0 0 中矿 7 ．2 21 ．6 99 ．9 0 尾矿 7 2 ．9 60 ．2 21 3 ．0 2 原矿 1 0 0 ．01 ．2 3 31 0 0 ．0 易浮物 5 ．o o0 ．8 43 ．3 8 锂精矿1 6 ．2 6 6 ．1 58 0 ．4 2 2ju 中矿 6 ．2 31 ．7 28 ．6 2 尾矿7 2 ．5 1O ．1 3 7 ．5 8 原矿1 0 0 ．0 1 ．2 4 31 0 0 ．O 由表6 可知，氯化钙用量在2 0 0g ／t 时活化效 万方数据 2 0 1 4 年第1 期杨磊四川甲基卡地区锂辉石选矿工艺试验研究 3 3 果略显不足，而用量在2 3 0g ／t 左右，回收率指标 最佳。 2 ．2 ．5 矿浆温度试验 矿浆温度试验结果见表7 。 表7矿浆温度试验结果 T a b l e7R e s u l t so fp u l pt e m p e r a t u r et e s t肠 由表7 可知，在1 6 ～2 2 ℃的搅拌水温下，浮 选指标变化不大，当温度达到2 2 ℃以上，回收率 明显上升，但锂精矿品位下降，说明捕收剂用量是 随温度变化的，在一定矿浆温度范围内适应，温度 过高捕收能力增强同时会使其它脉石矿物大量上 浮，影响精矿品位。在这种情况下需调整部分药剂 用量，控制精矿产率，亦能获得相同的浮选指标。 2 ．2 ．6 磨矿细度验证试验 表8磨矿细度验证试验结果 T a b l e8V e r i f i c a t i o nt e s to fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 肠 磨矿细度验证试验结果见表8 。 由表8 可知，从回收率与精矿品位综合考虑， 选择磨矿细度在一7 4p , m 占7 2 ％左右是合适的。 2 ．3 闭路试验 在条件试验的基础上进行了闭路试验，试验流 程为在一7 4 斗m 占7 2 ．7 2 ％的磨矿细度条件下，采 用预先除杂的两段易浮作业，预先选去易浮产物与 有害细泥，添加碳酸钠与氢氧化钠调整矿浆，氯化 钙活化，通过强化搅拌作业和使用新药剂，使用两 次粗选、两次扫选、中矿顺序返回的浮选工艺。闭路 试验流程如图2 所示，闭路试验结果见表9 。试验最 终获得精矿品位6 ．0 9 ％、回收率8 5 ．2 8 ％的良好指标。 表9闭路试验结果 r I 铀l e9R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t ，％ 原矿搅拌温度1 6 _ 1 8 ℃； 图2 闭路试验流程 F i g ．2 F l o w s h e e to fc l o s e d - c i r c u i tt e s t 万方数据 3 4 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 3 结论 1 采取预先除杂技术，针对矿石中脉石矿物 与锂辉石可浮性差异较小，易浮杂质较多的情况， 采用优先选出易浮物和有害细泥，为锂辉石选别优 化浮选环境。 2 通过剪切搅拌作业，对搅拌设备强度与方 式的改良，增强锂辉石与脉石矿物的分离效果。 3 采用新型药剂，提高药剂捕收能力，适用 性与稳定性加强，并在低温条件获得优良指标。 4 锂辉石选矿技术研究在我国稀有金属选矿 领域意义重大，其不仅代表着我国选矿技术能力的 创新，而且长期以来为该类型资源的开发利用提供 了坚实的技术基础。在新时期，新型矿山的开发利 用中，需要对该项技术补充完善创新，使其继续成 为我国领先于世界的技术手段，为锂资源的开发利 用发挥积极作用。 参考文献 [ 1 ] 孙蔚，叶强．对四川某地锂辉石矿浮选的认识[ J ] _ 新疆有色金属，2 0 0 4 ，2 7 4 2 8 3 0 ． [ 2 ] 王毓华．新型捕收剂浮选锂辉石矿的试验研究[ J ] ．矿产 综合利用，2 0 0 2 5 1 1 - 1 3 ． [ 3 ] 李承元，朱景和．国内外锂资源概况及其选冶加工工艺 综述[ J ] ．世界有色金属，2 0 0 1 8 4 - 8 ． [ 4 ] 陈胜虎，罗仙平，杨备，等．锂辉石的选矿工艺研究现 状及展望[ J ] ．现代矿业，2 0 1 0 7 5 7 ，1 2 8 ． [ 5 ] 严更生．锂辉石浮选生产实践[ J ] ．新疆有色金属， 2 0 0 7 ，3 0 1 2 7 3 0 ． [ 6 ] 陶家荣．锂辉石矿重介质选矿工业试验与研究[ J ] ．有色 金属 选矿部分 ，2 0 0 2 2 1 3 1 6 ． 、 仓仓 仓 仓 岔 岔 仓 仓 岔 僚 岔 僚 僚 岔 金 仓 仓 岔 岔 仓 岔 岔 金 金 岔 岔 僚 岔 命 岔 金 僚 仓 令 上接第8 页 高压辊磨产品的磨矿速度比传统破碎产品的磨矿速 度快。在考察一0 ．9 0 ．1 0 5h i m 粒级中的各个粒级 时，高压辊磨产品被考察的这个粒级物料增加的速 度大于传统破碎产品这个粒级物料增加的速度，其 原因是高压辊磨产品由大于这个粒级的物料被粉碎 到这个粒级的速度较快。 2 随着磨矿时间的增加，在粗级别 一3 ．2 0 ．1 0 5m l n 中，高压辊磨产品的磨矿速度的最大 值高于传统破碎产品，而且粒度越粗，磨矿速度相 差越大；细级别 - 0 ．1 0 5 0 ．0 3 8m m 中，高压辊 磨产品磨矿速度的最大值与传统破碎产品磨矿速度 的最大值相差不大。根据这个分析，高压辊磨产品 进行磨矿时会对粗级别发生选择性磨矿作用。 3 针对高压辊磨产品和传统破碎产品磨矿速 度的研究，提出“高压辊磨粗粒选择性快速磨 矿”这一概念。 参考文献 [ 1 ] T a v a r e sLM ．P a r t i c l ew e a k e n i n gi nh i g h - p m 褐u mm u g r i n d i n g [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 0 5 ，1 8 7 6 5 1 6 5 7 ． [ 2 ] T o n e sM ，C a s a l iA ．An o v e la p p r o a c hf o rt h em o d e l i n g o fh i g h - p r e s s u r eg r i n d i n gm i l s [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ， 2 0 0 9 ，2 2 1 3 1 1 3 7 1 1 4 6 ． [ 3 ] N a m i kAA ，L e v e n tE ，H a k a nB ．H i g l lp r e s s u r e g r i n d i n gm i l s H P G R a p p l i c a t i o n s i nt h ec e m e n t i n d u s t r y [ J3 ． M i n e r a l s E n g i n e e r i n g ，2 0 0 6 ，19 2 1 3 0 - 1 3 9 ． [ 4 ] P h a n i n d r aK o d a l i ，N i k h i lD h a w a n ，T o l 9 8D e p c i ，e t a 1 ． P a r t i c l ed a m a g ea n de x p o s u r ea n a l y s i si nH P G Rc r u s h i n g o fs e l e c t e dc o p p e rO r e Sf o rc o h n ml e a c h i n g [ J ] ．M i n e r a l s E n g i n e e r i n g2 0 11 。2 4 1 3 1 4 7 8 1 4 8 7 ． [ 5 ] 袁致涛，郭小飞，严洋，等．攀西钒钦磁铁矿高压辊 磨的产品特性[ J ] ．东北大学学报 自然科学版 ，2 0 1 2 ， 3 3 1 1 2 4 1 2 7 ，1 3 2 ． [ 6 ] 陈炳辰．磨矿原理[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 9 3 1 8 ． [ 7 ] M a t i j a s i cG ，K u r a j i c aS ．G r i n d i n gk i n e t i c so fa m o r p h o u s p o w d e r o b t a i n e d b ys o l g e lp r o c e s s [ J ] ．P o w d e r T e c h n o l o g y ，2 0 1 0 ，1 9 7 3 ，1 6 5 1 6 9 ． [ 8 ] O z k a nA ，Y e k e l e rM ，C M k a y aM ．K i n e t i c so f l i n e w e tg r i n d i n go f z e o l i t e i nas t e e lb a l l m i l li nc o m p a r i s o n t o d r yg r i n d i n g [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a l o fM i n e r a l P r o c e s s i n g ，2 0 0 9 ，9 0 1 ．4 6 7 7 3 ． [ 9 ] C l a u d eB a z i n ，P a t r i c i aO b i a n g ．S h o u l d t h e s l u r r y d e n s i t yi nag r i n d i n gm i l lb ea d j u s t e d a saf u n c t i o no f g r i n d i n g m e d i as i z e [ J ] ．M i n e r a l s E n g i n e e r i n g ．2 0 0 7 ， 2 0 8 8 1 0 8 1 5 ． [ 1 0 ] F u e r s t e n a uDW ，P h a t a kPB ，K a p u rPC ，e ta 1 ． S i m u l a t i o no ft h eg r i n d i n go fc o a r s 盛r l e h e t e r o g e n e o u s s y s t e m si n ab a l lm i l l [ J ] ．I n t e m a t i o n a lJ o u r n a lo f M i n e r a lP r o c e s s i n g ，2 0 11 ，9 9 1 4 3 2 3 8 ． [ 1 1 ] 侯英，丁亚卓，印万忠，等．磨矿动力学参数对磨矿速 度的影响[ J ] ．东北大学学报 自然科学版 ，2 0 1 3 ，3 4 5 7 0 8 7 1 1 ． [ 1 2 ] 段希祥．磨矿动力学参数与磨矿时间的关系研究[ J3 ． 昆明工学院学报，1 9 8 8 ，1 3 5 2 3 3 3 ． [ 1 3 ] 王力，张常法，张军，等．助磨剂对煤沥青磨矿 动力学的影响[ J ] ．山东科技大学 自然科学版 ，2 0 0 8 ， 2 7 5 2 3 2 6 ． 万方数据