澳大利亚某锂辉石矿预先脱泥—浮选试验研究.pdf

2 0 1 9 年第6 期有色金属 选矿部分 6 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 l 一9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 6 ．0 1 3 澳大利亚某锂辉石矿预先脱泥一浮选试验研究 于福顺蒋曼1 ，王建磊2 ，李军2 ，安峰文2 ，潘迪来3 1 ．山东理工大学环境与资源工程学院，山东淄博2 5 5 0 0 0 ； 2 ．山东华特磁电科技股份有限公司，山东临朐2 6 2 6 0 0 ； 3 ．新疆富蕴恒盛铍业有限责任公司，新疆富蕴8 3 6 1 0 0 摘 要澳大利亚某进口锂辉石矿含有较多的矿泥，对浮选作业产生不利影响，试验采用水力沉降法、浮选法等不同方 法对锂辉石矿进行预先脱泥，考察了不同方法的脱泥效果及对后续锂辉石浮选的影响。研究发现以十二烷基硫酸钠作为浮 选药剂对锂辉石矿进行浮选脱泥取得了最佳的脱泥效果，脱除的矿泥量大、含锂品位低、矿泥中锂的损失小，脱泥后再浮选锂 辉石，获得的锂辉石粗精矿品位有了很大程度的提高。预先脱泥后的锂辉石矿经过一次粗选两次精选三次扫选的浮选流程， 可获得良好的选矿指标。闭路试验表明．该进口锂辉石矿原矿I ．i 2 含量为1 ．4 2 ％，经预先脱泥一浮选锂辉石选别流程处理 后，获得的锂辉石精矿I 』z 品位为5 ．8 3 ％，I 。1 2 回收率为7 8 ．5 4 ％。 关键词锂辉石；脱泥；十二烷基硫酸钠；浮选 中图分类号T D 9 5 5 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号l6 7 l 一9 4 9 2 2 0 1 9 0 6 一0 0 6 9 一0 4 S t u d yo nP r e - d e s l i m i n g - f l o t a t i o nT e s t so fS p o d u m e n eO r ei nA u s t r a l i a Y UF u s h I l n l ～，Jl A N GM n n l ，W A N G i n n l e i2 ，L lJ 札n2 ，A NF e } l Ⅵe n2 ，P A ND i l a i ’3 j ．S f o o Zo 厂E ”u i r o ”，n P 卵￡n “ dR 已s o “，．f P 5P 7 2 9 i 行P P ，．i 竹g ，S n 行d o ”gL 砌i 铆已r s i ￡yo 厂T P f 以o f o g y ， Z i 6 0S n 九d o n g2 5 5 0 0 0 ，国i 门口； 2 ．S 盘起d o 行gH “口z P 彳口g 挖P f o P Z P f f r i f i f j ，S 丁L f d ．，L j 行g “S 口段d o 船g2 6 2 6 0 0 ，C i 刀口； 3 ．X i 行J i n 咒gF “y “以H P 行g s P n gB P r y 2 Z i “7 nJ 九d “s f ，．yC J ．，L ￡d ．，F “y “行X i 行j i 口行g8 3 6 j 0 0 ，C i ”以 A b s t r a c t S p o d u m e n eo r ei m p o r t e df r o mA u s t r a l i ac o n t a i n sa1 a r g ea m o u n to fs l i m e ，w h i c hh a sa n e g a t i v ei m p a c to nf l o t a t i o n ．D i f f e r e n tm e t h o d ss u c ha sh y d r a u l i cs e d i m e n t a t i o na n df l o t a t i o nw e r eu s e df o r p r e d e s l i m i n gs p o d u m e n eo r e ． T h ed e s l i m i n ga c t i o n so fd i f f e r e n tm e t h o d sa n dt h e i re f f e c t so ns u b s e q u e n t s p o d u m e n ef I o t a t i o nw e r ei n v e s t i g a t e d ． I t i sf o u n dt h a td e s I i m i n go fs p o d u m e n eo r eb yf l o t a t i o nw i t hs o d i u m d o d e c y ls u l f a t ea sr e a g e n ta c h i e v e st h eb e s td e s l i m i n ge f f e c t ．T h ed e s l i m i n ga m o u n ti sl a r g e ，w h j l el i t h i u m g r a d eo ft h ed i s c a r d e ds l l m ei sl o w ， h e n c et h el i t h i u ml o s si nt h es l u d g ei ss m a l 王； a n dt h eg r a d eo fr o u g h s p o d u m e n ec o n c e n t r a t eo b t a i n e db yf l o t a t i o na f t e rd e s l i m i n gc a nb ei m p r o v e dg r e a t l y ． A f t e rp r e d e s l i m i n g ， s p o d u m e n eo r ec a no b t a i ng o o db e n e f i c i a t i o ni n d e x e st h r o u g ha f l o t a t i o np r o c e s so fo n er o u g h i n g ，t w o c l e a n i n ga n dt h r e es c a v e n g i n g ． C 1 0 s e dc i r c u i tt e s ts h o w st h a tt h ec o n t e n to fL i 2Oi nt h i si m p o r t e d s p o d u m e n eo r ei s1 ．4 2 ％． A f t e rp r e d e s l i m i n g f l o t a t i o np r o c e s s ，I 也Og r a d eo ft h ec o n c e n t r a t ei s5 ．8 3 ％， a n d7 8 ．5 4 ％o fL i 20 r e c o v e r yc a nb ea c h i e v e di ns p o d u m e n ec o n c e n t r a t e ． K e yw o r d s s p o d u m e n e ；d e s l i m i n g ；S D S ；f l o t a t i o n 锂是一种重要的战略资源，被广泛用作高能电 池材料、火箭导弹和宇宙飞船的燃料、玻璃陶瓷添加 剂、机械部件润滑剂、合金生产中的脱氧剂和脱硫剂 等，具有其它元素不同替代的重要作用‘1 。2 ] 。目前全 世界范围内的探明锂储量为14 0 0 万t 以金属锂当 量计 ，其中盐湖中赋存的卤水锂约占总资源量的 8 0 ％左右，矿石锂占总资源量的2 0 ％左右‘”] 。随着 电动汽车及电子通讯行业的迅猛发展，全世界范围 内对锂的需求越来越迫切Ⅲ1 。我国锂矿资源丰富， 锂资源总量为3 2 0 万t ，居世界第二位‘川。我国的锂 基金项目山东省自然科学基金项目 Z R 2 0 1 6 E E M l 9 ；国家自然科学基金资助项目 5 1 8 0 4 1 8 8 收稿日期2 0 1 9 一0 5 1 7修回日期2 0 1 9 1 0 一1 1 作者简介于福顺 1 9 7 7 ～ ，男，山东淄博人，博士，讲师，主要从事稀有金属矿浮选理论及工艺研究。 通信作者蒋曼 1 9 8 5 一 ，女，山东济宁人，博士。讲师，主要从事矿物材料及矿山废水处理技术研究。 万方数据 7 0 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第6 期 资源也以卤水锂为主，卤水锂主要分布在青海和西石矿石品质相对较差、矿石成份复杂、含泥量偏高，造 藏，卤水杂质含量高，开发难度大[ 8 ] 。矿石锂主要分成选矿指标低下，很多企业甚至生产难以为继[ 1 引。 布在四川、江西和新疆三省，其中四川甘孜州呷基卡本文以澳大利亚某矿区进口锂辉石矿为研究对 地区的锂辉石资源储量总规模居亚洲第一[ 9 ] ，但由象，对矿石性质开展研究，通过预先脱泥和锂辉石浮 于处于高海拔地区，受气候、交通、民族矛盾等问题选试验，确定最佳的选矿流程和药剂制度，得到较好 的影响，一直没有得到有效开发。的精矿品位和回收率指标，以期对同类矿山生产企 目前，我国每年锂资源消费量 以碳酸锂计 达到业起到一定的借鉴作用。 萎 兰上兰主羹篡慧譬篡箕等士 麓弯1 矿石性质 消费国[ 10 | 。但锂资源自给率只有不到2 0 ％，有8 0 ％ ‘ 7 一一掣‘ 以上的锂资源供应依赖进口[ 1 1 | ，进口的锂资源产品中澳大利亚某矿区进口锂辉石矿样外观呈土灰 有8 0 ％为产自澳大利亚的锂辉石原矿和精矿，其余色，粒度大小不一，有大量的细泥质矿物存在，对混 2 0 ％为智利和阿根廷的盐湖锂产品[ 12 | 。目前国内有匀、缩分后的试验原矿进行多组分化学组成分析及 十余家企业从澳大利亚进口锂辉石原矿，在国内进行X 射线粉晶衍射分析，分析结果分别见表1 和图1 ， 选矿处理，由于对澳大利亚锂辉石矿石性质研究较由此得出锂辉石矿石中的主要矿物组成及含量如 少，选矿试验开展不充分，加上进口的澳大利亚锂辉表2 所示。 表1锂辉石矿样多组分化学分析 T a b l e1 M u l t i c o m p o s i t i o na n a l y s i so fs p o d u m e n eo r e ／％ 2 纠f 。1 图l锂辉石矿石X 射线粉晶衍射图 F i g ．1 X R D p a t t e r no fs p o d u m e n eo r e 表2 T a b l e2 由表1 、图1 和表2 可知，澳大利亚进口锂辉石 矿石的主要有用矿物是锂辉石，“0 含量为 1 ．4 2 ％，属中等品位锂矿石，矿石中其它矿物组成较 多，脉石矿物主要为长石、石英、白云母、赤铁矿等。 原矿中有大量原生细粒级矿泥存在，并含有在破碎 磨矿过程中容易泥化的绿泥石等矿物。由于矿泥具 有极大的比表面积和吸附活性，在浮选过程中消耗 大量的浮选药剂，并且矿泥容易吸附在其它矿物表 面，形成罩盖作用，造成矿物浮选选择性的下降，因 此大量矿泥的存在，往往会严重干扰矿石的正常浮 选。对此类锂辉石的浮选，需考虑预先脱泥，以消除 矿泥的不利影响[ 14 | 。 锂辉石矿石中的主要矿物组成及含量 M i n e r a lc o n s t i t u e n t sa n dc o n t e n to fs p o d u m e n eo r e ／％ 2试验研究 2 ．1 预先脱泥对浮选影响试验 试验考察了在对锂辉石进行浮选作业之前预先 脱泥对浮选效果的影响，采用水力沉降法、浮选法等 多种脱泥方法进行对比试验。其中水力沉降法脱泥 是通过斯托克斯沉降公式计算出一2 0 “m 的泥质矿 物在不同沉降时间对应的沉降高度，并用虹吸法将 该粒级的矿泥脱除。 斯托克斯沉降公式为 可一旦一垫{ 善出．d z 1 fl 石“ 式中u 为颗粒的沉降速度，单位为m ／s ； 为沉 降距离，单位为m ；￡为沉降时间，单位为s ；A 为固体 万方数据 2 0 1 9 年第6 期于福顺等澳大利亚某锂辉石矿预先脱泥一浮选试验研究 7 l 颗粒的密度，单位为k g ／甜；p 『为流体密度，单位为 k g ／m 3 ；g 为重力加速度，单位为N ／k g ；d 为固体颗 粒的直径，单位为m ；肚为流体粘度，单位 为N s ／m 2 。 当水作为流体介质时，口 o ．0 0 1N s ／m 2 ， I D r 1o O ok g ／m 3 ，锂辉石矿石中的主要脉石矿物为 长石和石英，其密度为2 ．7 0 左右，即p r 27 0 0k g ／m 3 ， 将上述参数代人公式，经过计算得出，2 0 灶m 的泥质 矿物在水中的沉降时间与沉降高度关系式为 矗 O ．0 0 03 7 02 f 2 式中高度 的单位为m ，时间￡ 的单位为s 。 取沉降时间为3m i n ，则对应的沉降高度为 0 ．0 6 7m 。 采用水力沉降法预先脱泥的试验过程为原矿 加入20 0 0g ／t 用量的N a 。C 0 。，放入棒磨机在固体 含量为8 0 ％的磨矿浓度下磨至矿石粒度为一7 4 “m 占7 0 ％，将磨好的矿浆置人沉降槽中稀释至固体浓 度为2 5 ％，充分搅拌2m i n 后静置3m i n ，然后将距 离液面6 7m m 之上的矿浆用虹吸法吸出，吸出产物 即为脱除的一2 0 “m 泥质矿物。将脱泥后的矿石加 入浮选药剂后进行浮选，浮选药剂中N a O H 起活化 作用及调节矿浆p H 值作用，C a C l 为活化剂，Y D A 为试验室自制混合捕收剂。浮选完成后将矿泥、精 矿、尾矿分别过滤、烘干、称重、化验。试验流程如图 2 所示。 原矿 N a 2 C 0 320 0 0 精矿 尾矿 m i n ，下同 图2 水力沉降法预先脱泥一浮选锂辉石试验流程 F i g ．2 F l o w s h e e to fs p o d u m e n ef l o t a t i o nt e s t sw i t h p r e d e s l i m i n gb yh y d r a u l i cs e d i m e n t a t i o n 浮选法预先脱泥的试验是将水力沉降脱泥改为 浮选脱泥，即充分搅拌后加入不同类别浮选药剂 起 泡剂 ，调浆2m i n 后充气浮选，其余条件与图2 相 同。为了便于进行对比分析，试验还考察了不脱泥 直接浮选的选矿效果，即取消预先脱泥作业，其余条 件不变。不脱泥直接浮选、水力沉降法脱泥以及浮 选法脱泥的对比试验结果见表3 。 表3预先脱泥对锂辉石浮选影响试验结果 T a b l e3E f f e c t so fp r e d e s l i m i n g o ns p o d u m e n ef l o t a t i o n ／％ 浮选法 M I B C6 0g ／t 矿泥 精矿 尾矿 原矿 矿泥 精矿 尾矿 原矿 矿泥 精矿 尾矿 原矿 浮选法 S D S6 0g ／t 浮选法 油酸钠6 0g ／t 由表3 可知，预先脱泥后再进行锂辉石浮选的 整体选矿指标优于不脱泥直接浮选的选矿指标，精 矿品位有了很大幅度的提升，其中效果最好的是采 用十二烷基硫酸钠 S D S 作为脱泥浮选药剂的试 验，浮选所得锂辉石精矿品位和回收率都高于其他 各组预先脱泥再浮选锂辉石试验方案。因此试验确 定预先浮选脱泥再选锂辉石作为最佳试验方案，所 用脱泥浮选药剂为十二烷基硫酸钠，在此基础上进 行锂辉石的精选及扫选试验。 2 ．2 预先脱泥一浮选开路试验 确定了锂辉石预先脱泥一浮选的试验方案后， 下步试验考察了脱泥后的锂辉石浮选条件试验，对 粗选、精选和扫选流程及药剂制度进行了试验探讨， 并确定出最佳的锂辉石预先脱泥一浮选全流程开路 试验，试验流程及条件见图3 ，试验结果见表4 。 万方数据 7 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第6 期 原矿 N a 2 C 0 320 0 0 中矿5 尾矿 图3预先脱泥一浮选全流程开路试验流程 F i g ．3 F l o w s h e e to fo p e n c i r c u i tt e s t sa d o p t i n gd e s l i m i n ga n df l o t a t i o ns c h e m e 表4预先脱泥一浮选全流程开路试验结果 T a b l e4R e s u l t so fo p e n c i r c u i tt e s t s a d o p t i n gd e s I i m i n ga n df l o t a t i o ns c h e m e／％ 由表4 可知，采用预先脱泥一浮选流程，经过一 次粗选两次精选三次扫选开路浮选处理后得到的锂 辉石精矿产品，其L i 0 品位可达5 ．8 7 ％，回收率 5 2 ．0 6 ％，有大量的锂分布于中矿产品中，这部分锂 可望在闭路循环中进入精矿产品，从而使精矿产品 中锂的回收率得到提升。 2 ．3 预先脱泥一浮选闭路试验 在全流程开路试验的基础上，采用一次粗选两 次精选三次扫选，中矿循序返回的浮选流程，进行了 预先脱泥一浮选锂辉石闭路试验，试验结果见表5 。 表5预先脱泥一浮选锂辉石闭路试验结果 T a b I e5R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t s a d o p t i n gd e s l i m i n ga n df l o t a t i o ns c h e m e／％ 闭路试验数据表明，采用S D S 做起泡剂进行预 先浮选脱泥后，经一次粗选两次精选三次扫选，中矿 循序返回流程浮选锂辉石，可获得锂辉石精矿L i 0 品位为5 ．8 3 ％，L i 。0 回收率为7 8 ．5 4 ％的良好指标。 3结论 1 澳大利亚某进口锂辉石矿L i O 含量为 1 ．4 2 ％，磨矿后的矿浆中含有大量微细粒级矿泥，对 浮选锂辉石带来不良影响，需在浮选前进行脱泥 处理。 2 试验考察了利用水力沉降法、松醇油浮选、 M I B C 浮选、S D S 浮选、油酸钠浮选等多种方法进行 脱泥，并进行效果对比。试验研究发现以S D S 为浮 选药剂进行浮选脱泥所获得的效果最佳。 下转第1 1 0 页 万方数据 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第6 期 3结论 1 该铜锌混合精矿含C u4 ．5 2 ％、Z n4 1 ．8 6 ％； 其中硫化铜中的铜占总铜的9 8 ．4 5 ％，硫化锌中的锌 占总锌的9 8 ．7 6 ％；筛析结果表明，铜和锌在各粒级 中的分布相对均匀；铜矿物单体解离度测试结果表 明，铜的解离度随着粒级变细而提高，该试样的铜矿 物总解离度达到8 7 ．9 4 ％。 表6闭路试验指标 T a b l e6 R e s u l t so fl o c k e d c i r c u i tt e s t ／％ 2 采用B K 3 0 2 为捕收剂的抑锌浮铜方案，通过 一次粗选、三次扫选和三次精选浮选工艺获得铜精 矿和锌精矿，实验室闭路试验指标具体为铜精矿含 C u2 0 ．6 7 ％、Z n6 ．1 2 ％，铜回收率8 5 ．2 5 ％；锌精矿 含Z n5 0 ．0 5 ％、C uo ．8 2 ％，锌回收率9 7 ．2 7 ％。 3 该方案与现场的生产工艺相比，优点有1 回 收了锌精矿中的铜，铜精矿品位2 0 ．6 7 ％，回收率 8 5 ．2 5 ％；2 提高了锌精矿的品位，锌精矿品位从 4 1 ．8 6 ％提高到5 0 ．0 5 ％，回收率9 7 ．2 7 ％；3 对于国 内外类似的铜锌资源矿山，具有较大的借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 田树国．崔立凤，王中海．低品位锌精矿综合回收铜工艺 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 8 3 2 2 2 5 ． [ 2 ] 余世磊，王亚明，汪宽，等．多金属原生硫化矿铜锌分离试 验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 17 1 1 4 1 9 ，9 0 ． [ 3 ] 陈建华，李宁钧，曾冬丽．铜锌混合精矿浮选分离试验研 究[ J ] ．中国矿业，2 0 1 1 1 1 7 8 8 0 ． [ 4 ] 匡敬忠，贾帅，李成，等．某铜锌矿石铜锌分离浮选工艺研 究[ J ] ．金属矿山，2 0 1 3 1 7 6 7 9 ． [ 5 ] 朱一民，周菁，张晓峰，等．内蒙古某难选铜锌硫化矿浮选 分离试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 4 4 9 一1 2 ． [ 6 ] 王世辉．某铜矿铜锌分离新_ [ 艺和新药剂的研究[ J ] ．有 色金属，2 0 1 1 ．6 3 2 2 1 4 2 1 8 ． 上接第7 2 页 3 采用预先脱泥一锂辉石浮选流程进行闭路试 验，最终可得锂辉石精矿I ．i O 品位为5 ．8 3 ％，I 丘O 回收率为7 8 ．5 4 ％的良好指标。 参考文献 厂1 ] B G A L ET A D E S S E ，F 1 D E I ．EM A K U E I ， B R I S A I 。B I JA N I C ．T h eb e n e f i c i a t i o no fl i t h i u mm i n e r a l sf r o mh a r d r o c ko r e s Ar e v i e w [ J 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r i c ea n dd e p l e t i o no ft h ee x t r a c t a b l eg e o l o g i c a l r e s o u r c e s诵t ht h eL I T H I U Mn 1 0 d e l [ J ] ．R e s o u r c e s ， C o n s e r v a t i o na n dR e c y c l i n g ，2 0 1 6 ，1 1 4 1 1 2 1 2 9 ． [ 7 ] H A H A N ，I ，I uz N G w E I ，z H A F u Q u A N ．M a t e r i a l fJ o wa n a l y s i so f1 i t h i u mi nc h i n a [ J ] ．R e s o u r c e sP 0 1 i c y ， 2 0 1 7 ，5 1 1 0 01 0 6 ． [ 8 ] 冉敬文，刘鑫，裴军，等．我国锂资源开发的生产工艺现状[ J ] ． 广州化工，2 0 16 ，4 4 1 3 4 5 ． [ 9 ] 刘丽君，王登红，刘喜方，等．国内外锂矿主要类型、分布 特点及勘查开发现状[ J ] ．中国地质，2 0 1 7 ，4 4 2 2 6 3 2 7 8 ． [ 1 0 ] 马哲，李建武．中国锂资源供应体系研究现状、问题与 建议[ J ] ．中国矿业，2 0 1 8 ，2 7 1 0 卜7 ． [ 1 1 ] 胡赞．典型矿石提锂丁艺介绍及经济效益分析[ J ] ．盐科 学与化工，2 0 1 9 。4 8 3 5 8 ． [ 1 2 ] 李冰心，张振花．中国锂产业概况[ J ] ．中国有色金属， 2 0 1 8 2 4 04 1 ． [ 1 3 ] 朱加乾，徐宝金，宋学文，等．西澳某锂辉石矿石浮选试 验[ J ] ．金属矿山，2 0 1 8 ，5 0 5 7 1 2 7 1 3 0 ． [ 1 4 ] 朱加乾，黄丽亚，陈波．澳洲某锂辉石选矿试验研究及生 产实践[ J ] ．有色金属 选矿部分 ．2 0 1 8 6 5 15 6 ． 万方数据