贵州六枝地区沉积型锂矿中锂的赋存状态研究.pdf

2 0 2 1 年第2 期有色金属 选矿部分 1 。 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 2 1 ．0 2 ．0 0 1 贵州六枝地区沉积型锂矿中锂的赋存状态研究 惠博，龚大兴，陈伟，赖杨 中国地质科学院矿产综合利用研究所，成都6 1 0 0 4 1 摘要通过矿相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、x 射线衍射分析、能谱元素面分析等多种手段综合研究贵州六枝 地区沉积岩型锂矿中锂的赋存状态。样品为综合样，L i 2 0 含量为o ．6 3 ％。样品中主要矿物为锂绿泥石 2 1 ．1 0 ％ 、石英 1 8 ．4 8 ％ 、方解石 1 9 ．1 0 ％ 、黄铁矿 5 ．8 6 ％ 以及其他等。样品具典型的黏土结构，矿物粒度微细。平衡配分结果显示，锂 绿泥石理论“2 0 含量3 ．1 2 ％，分布率为9 6 ．4 8 ％。这表明锂绿泥石是锂的主要载体矿物，通过回收锂绿泥石可以有效地回收 矿石中的锂元素，但由于锂绿泥石粒度微细，难以通过传统选矿工艺对锂绿泥石进行有效富集，因此建议通过冶金方式对锂 进行提取，但应特别注意矿石中硫元素在冶金过程中对环境的影响。 关键词沉积型锂矿；工艺矿物学；赋存状态 中图分类号T D9 1文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 1 0 2 一0 0 0 1 一0 4 S t u d vo nt h eO c c u r r e n c eo fL i t h i u mi nS e d i m e n t a r vL i t h i u m D e p o s i t si nL i u z h iA r e aG u i z h o uP r o v i n c e H 己玎B o ，G O N G D 口z i 咒g ，C H E NW 8 i ，L A J 么咒g I 行s ￡i 芒“f 8o 厂M 甜Z f i 夕M r 夕o s PU ￡i Z i z n ￡i o 咒。厂M i 咒8 r 以ZR e s o 甜r f e s ， C 五i 咒e s eA c a d 8 7 孢yG e o Z o g i c 口ZS c i e 咒c 8 s ，C 五P 挖g d 乱6 】O D 4 】，C i 咒口 A b s t r a c t T h eo c c u r r e n c es t a t eo f1 i t h i u mi ns e d i m e n t a r yr o c kt y p e1 i t h i u md e p o s i t si nL i u z h ia r e ao f G u i z h o u p r o v i n c e w a sc o m p r e h e n s i v e l ys t u d i e d b y m e a n so f m i n e r a l o g i c a lm i c r o s c o p e ，s c a n n i n g e l e c t r o n “c r o s c o p e ， e l e c t r o np r o b em i c r o a n a l y s i s ，X r a yd i f f r a c t i o na n de n e r g yd i s p e r s i v ee l e m e n ts u r f a c ea n a l y s i sa n d o t h e rm e a n s ．T h es a m p l ei sac o m p r e h e n s i v es a m p l e ，w i t hO ．6 3 ％c o n t e n to fL i 2O ．T h em a i nm i n e r a l si nt h es a m p l e a r e1 i m o n i t ec h l o r i t e 2 1 ．1 0 ％ ，q u a r t z 1 8 ．4 8 ％ ，c a l c i t e 1 9 ．1 0 ％ ，p y r i t e 5 ．8 6 ％ a n do t h e r s ．T h es a m p l e h a sat y p i c a lc l a ys t r u c t u r ea n df i n em i n e r a lp a r t i c l es i z e ．T h er e s u l t so fe q u 订i b r i u mc o m p o s i t i o ns h o wt h a tt h e t h e o r e t i c a lL bOc o n t e n to fl i t h i u mc h l o r i t ei s3 ．1 2 ％a n dt h ed i s t r i b u t i o nr a t ei s9 6 ．4 8 ％，w h i c hs h o w st h a t1 i Ⅱl o 血t e i st h e 衄i nc a r r i e rr 1 1 i n e r a lo f1 i t h i u r l l ．B yr e c o v e r i n gl i m o 血t e ，t h el i t h i u me l e m e mi nt h eo r ec a nb ee f f e c t i v e l y r e c o v e r e d ．H o w e v e r ，d u et ot h ef i n es i z eo f1 i m o m t e ，i ti sd i m c u l tt oe f f e c t i v e l ye n r i c hl i m o 血t et h r o u g ht h et r a d i t i o n a l b e n e f i c i a t i o np r o c e s s ．T h e r e f o r e ，i ti ss u g g e s t e dt oe X t r a c tl i t h i 啪b ym e t a l l u r g y ，b u ts p e c i a la t t e n t i o ns h o u l db ep a i d t ot h ee n 、7 i r o n m e m a l i m p a c to fs u l f u re l e m e mi nt h eo r ed u r i n gt h em e t a l l u r g yp r o c e s s ． K e yw o r d s s e d i m e n t a r yl i t h i u mo r e ；p r o c e s sm i n e r a l o g y ； o c c u r r e n c es t a t e 锂矿资源是一种战略资源，全球储量相当丰富， 但分布不均，近9 8 ．4 3 ％的探明储量集中于玻利维亚、 智利、阿根廷、美国、中国以及澳大利亚等少数国家。 目前全球超过6 0 ％的锂矿资源尚未得到勘探开发，潜 在资源量十分巨大[ 1 。2 ] 。根据锂矿资源的赋存状态，一 般可将锂矿床划分为盐湖卤水型锂矿床、伟晶岩型锂矿 床和沉积型锂矿床三种类型。锂矿作为重要的战略资 源，广泛应用于化工、冶金、玻璃和陶瓷等传统产业，随 着高端装备制造、战略性新兴产业和核电等产业的快速 发展，锂产品需求将呈爆发式增长[ 3 ] 。本文选取贵州六 枝地区沉积型锂矿，对其进行了详细的工艺矿物学研 究，基本查明了其中锂的赋存状态，以期为评估该沉积 收稿日期2 0 2 0 一0 4 一0 9 基金项目贵州毕节一六盘水地区能源资源基地综合地质调查项目 D D 2 0 1 8 9 5 0 7 作者简介惠博 1 9 8 4 一 ，男，陕西西安人，博士，高级工程师，主要从事工艺矿物学和金属矿床学研究。 通信作者龚大兴 1 9 8 6 一 ，男，四川成都人，博士，高级工程师，主要从事沉积矿产研究。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第2 期 矿产资源开发利用可行性提供科学依据。 1 物质组成 1 ．1 化学组成 采用电感耦合等离子体质谱 I C P M S 和化学 滴定法，对样品进行了定量分析 表1 。结果表明， 矿石中L i 。O 含量为o ．6 3 ％，超过了花岗伟晶岩类矿 床边界品位L i O0 ．4 0 ％，超过了碱性长石花岗岩类矿 床边界品位L i 。Oo ．5 0 ％，应注意矿床类型评价[ 4 ] 。 表1多组分分析结果 T a b l e1 M u l t i c o m p o n e n ta n a l y s i sr e s u l t s／％ 1 ．2 矿物组成 采用薄片鉴定、电子探针和X 射线能谱等手段， 确定了矿石中矿物的类型和含量 图1 、表2 。 图1样品X 射线衍射 X R D 分析结果 F i g ．1A n a l y s i sr e s u l t so fs a m p l e X r a yd i f f r a c t i o n X R D 表2矿物组成和工艺分类 T a b l e2M i n e r a lc o m p o s i t i o na n d p r o c e s sc l a s s i f i c a t i o n／％ 2 工艺粒度 对样品中的主要矿物锂绿泥石、黄铁矿、石英进 行了粒度分析 表3 。锂绿泥石7 5 肚m 累计筛下占 比9 2 ．9 1 ％，1 0 肚m 以下累计占比2 2 ．8 5 ％。黄铁矿 7 5 肛m 累计筛下占比7 1 ．5 9 ％，1 0 肛m 以下累计占比 1 6 ．2 1 ％。石英7 5 肛m 累计筛下占比5 4 ．9 ％，1 0 肛m 以下累计占比4 ．3 ％。 表3主要矿物工艺粒度分析 T a b l e3 P r o c e s s i n gg r a i ns i z ea n a l y s i s o fm a i nm i n e r a l s 主要矿物工艺特征 3 ．1 锂绿泥石 锂绿泥石 C o o k e i t e 是一种不常见的矿物，显微 镜下多具有类似绿泥石的异常干涉色。锂绿泥石是 矿石中的有用矿物，多呈团块状、丝缕状、浸染状分 布。化学组成L i A l O H 。{ A 1 。[ A l S i 。O ，。] 0 H 。 。 晶体结构单斜晶系，n 。一o ．5 1 3n m ，6 0 O ．8 9 3n m ，c o 一0 ．2 8 7n m ；口一9 8 。4 57 ；Z 一4 。主要粉晶 谱线2 ．3 2 1 0 0 、4 ．7 0 9 0 、3 ．5 2 9 0 、1 4 ．1 8 0 。属 二八面体型绿泥石。形态晶体呈假六方板状，常呈 鳞片状集合体。物理性质白色，淡黄、浅绿至玫瑰红 色。玻璃光泽，解理面上呈珍珠光泽，条痕无色，透 明，解理 0 0 1 极完全，解理片具挠性，硬度2 ．5 ，比重 2 ．6 5 ～2 ．7 0 ，显微镜下无色，二轴晶 2 V o 。～ 8 0 。。N g 一1 ．5 8 9 ～1 ．6 0 0 ，N m 一1 ．5 7 9 ～1 ．5 8 4 ， N p 一1 ．5 7 2 ～1 ．5 7 6 。差热分析在1 5 0 ℃时有一小 的吸热效应，5 9 5 ℃时有较大的吸热效应，在8 6 0 ℃ 有一小放热效应[ 5 ] 。 锂绿泥石粒度微细，通过光学显微镜很难进行 详细观察，因此采用电子显微镜，通过背散射图像对 其形貌特征和嵌布关系进行研究 图2 a 。镜下锂绿 泥石主要以丝缕状、纤维状分散分布于石英等矿物 构孔隙中，其与黏土矿物、单斜绿泥石、铁锂云母等 矿物交织在一起，难以完全分辨。 万方数据 2 0 2 1 年第2 期惠博等贵州六枝地区沉积型锂矿中锂的赋存状态研究 3 图2锂绿泥石和黄铁矿扫描电子显微镜和能谱分析 F i g ．2 S E Ma n dE D Sa n a l y s i so fl i m o n i t ea n dp y r i t e 通过能谱探针对典型测区的锂绿泥石进行了成 分分析，由于锂元素较轻，无法直接测试出其含量， 本处参考锂绿泥石的理论成分，锂绿泥石理论含 L i 2 03 ．1 2 ％ 表4 。 表4锂绿泥石化学成分 T a b l e4C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fc o o k e i t e ／％ 化学成分含量化学成分含量 S i 0 2 3 3 ．4 L i 2 0 3 ．1 2 T i 0 2N a 2 0 O ．0 9 A 1 2 0 3 4 7 ．4 7K 2 0 F e 2 0 3 F F e 0O ．7 1H 2 0 1 4 ．9 8 M n 0H 2 0O ．2 3 M g O O ．2 C a O0 ．4 5 总计 1 0 0 ．6 5 3 ．2 黄铁矿 黄铁矿在样品中分布广泛，主要呈两种形态分 布一种是草莓状黄铁矿集合体，由若干黄铁矿微晶 集合体组成；另一种是星点状黄铁矿，主要是黄铁矿 微晶赋存在其他矿物的孔隙中，此类黄铁矿与黏土 矿物等层状硅酸盐矿物紧密共生，粒度极其微细，难 以通过磨矿进行解离 图2 b 。 通过X 射线能谱对黄铁矿典型测区进行了成分 分析，结果表明黄铁矿含铁4 8 ．9 1 ％，含硫5 1 ．0 9 ％ 表5 。 表5 T a b l e5 黄铁矿和石英化学成分 C h e m i c a lc o m p o s i t i o no f p y r i t ea n dq u a r t z ／％ 3 ．3 石英 样品中石英含量较高，通过电子显微镜，对石英 的嵌布特征进行了微观分析。样品中的石英主要分 为两种一种呈大颗粒的石英碎屑，但含量较低；另 一种呈微细粒石英碎屑，为主要石英类型，其在样品 中广泛分布，与黏土矿物等层状硅酸盐矿物紧密共 生，解离难度相对较大 图2 a 、2 b 。 采用X 射线能谱对黄铁矿典型测区进行了成分 分析 表5 ，结果表明石英含硅4 6 ．7 4 ％，含氧 5 3 ．2 6 ％。 4 锂的赋存状态 元素的赋存状态研究是矿石物质组成特性研究 中必不可少的一个组成部分，同时也是一项细致而 又复杂的工作[ 6 ’9 ] 。通过对典型区域进行X 射线面 分析，结果表明，硫元素和铁元素重叠较好，硫元素 可以很好地指示黄铁矿；硅元素富集点较明显，可以 较好地指示石英；钛元素富集点较明显，可以较好地 万方数据 4 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第2 期 指示金红石和锐钛矿；钾、钠、镁和钙元素富集特征 不明显，无法指示特征矿物；锂元素无法检测，故没 有富集点，根据其理论组成推测其与铝元素具有良 好的叠加效果。 通过一系列分析，基本明确了样品中锂的赋存 状态，确定了其载体矿物主要为锂绿泥石和铁锂云 母，锂绿泥石理论L i 。O 含量3 ．1 2 ％，计算得出L i 。O 在锂绿泥石中的分布率为9 6 ．4 8 ％，铁锂云母中的分 布率为3 ．5 2 ％，参考化学分析结果，L i 。O 的绝对平 衡系数为1 0 8 ．2 5 ％ 表6 ，基本查清了样品中锂的 赋存状态。 表6锂的平衡与配分 T a h l e6R a l a n c ea n dd i s t r i b l 】t j o n o f1 i t h i u m／％ L i 2 0 绝对配分一O ．6 8 2 L i 2 0 分量总和 ／O ．6 3 0 原矿L i 2 0 一1 0 8 ．2 5 5结论 矿石基本性质为黏土岩型锂矿。L i 。O 含量为 0 ．6 3 ％，主要矿物包括锂绿泥石 2 1 ．1 ％ 、黏土矿物 伊利石、地开石和高岭石 2 7 ．1 ％ 、石英 1 8 ．4 8 ％ 、黄铁矿 5 ．8 6 ％ 和方解石 1 9 ．8 4 ％ 。 平衡配分结果显示，锂绿泥石理论L i 。O 含量 3 ．1 2 ％，分布率为9 6 ．4 8 ％。这表明锂绿泥石是锂的 主要载体矿物，通过回收锂绿泥石可以有效地回收矿 石中的锂元素，但由于锂绿泥石粒度微细 7 5 “m 累计 筛下占比9 2 ．9 1 ％，1 0 肚m 以下累计占比2 2 ．8 5 ％ ，难 以通过传统选矿工艺对锂绿泥石进行有效的富集，因 此建议通过冶金方式对锂进行提取，但应特别注意矿 石中硫元素在冶金过程中对环境的影响。 参考文献 [ 1 ] [ 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r o u sM e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n gS e c t i o n ， 2 0 2 0 1 15 ． 万方数据