江西某低品位铁锂云母矿综合回收工艺研究.pdf

2 0 1 9 年第5 期有色金属 选矿部分 8 5 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 5 ．0 1 6 江西某低品位铁锂云母矿综合回收工艺研究 邹耀伟，张洁，丁勇 江西冶金职业技术学院，江西新余3 3 8 0 1 5 摘要为了实现江西某低品位铁锂云母矿的资源综合利用，在工艺矿物学及试验研究的基础上，提出了采用“重一 磁一浮”联合选矿工艺流程，并针对该矿泥化程度高的问题，进行了磨矿细度、脱泥、捕收剂种类及用量条件试验，确定了回收 锂、钽铌、锡、长石及铁等有价组分的全开路流程。在原矿仅含T a z 0 50 ．0 0 4 1 ％、N b z O s0 ．0 0 4 7 ％、L i z O0 ．6 3 ％的基础上，获 得了含T a z 0 51 5 ．2 8 ％、回收率3 7 ．3 5 ％的钽铌精矿，含S n4 2 ．7 6 ％、回收率3 8 ．4 8 ％的锡精矿，含L i 2 03 ．1 ％、回收率7 5 ．4 8 ％ 的锂云母精矿，并使得长石精矿达到了特级品质量标准。 关键词锂云母；联合工艺；脱泥；综合回收 中图分类号T D 9 7 1文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 5 0 0 8 5 0 5 S t u d yo nC o m p r e h e n s i v eR e c o v e r yo faL o wG r a d eZ i n n w a l d i t eO r ef r o mJ i a n g x i Z O UY a o w e i ，Z H A N GJ i e ，D j N Gy 0 行g J i a n g x iM e t a l l u r g i c a lV o c a t i o n a lC o l l e g e ，X i n y uJ i a n g x i3 3 8 0 1 5 ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt or e a l i z et h ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fz i n n w a l d i t er e s o u r c e ，a c o m b i n a t i o n p r o c e s so fG r a v i t y - M a g n e t i c F l o t a t i o nt e c h n o l o g y w a sp r o p o s e db a s e do ns y s t e m a t i cm i n e r a l o g yr e s e a r c ha n d m i n e r a lp r o c e s s i n ge x p e r i m e n t s ．I nv i e wo ft h es l i m em i n e r a l i z a t i o nd e g r e ei sh i g h ，t h eg r i n d i n gf i n e n e s s ， d e s l i m i n g ，k i n da n da m o u n to fc o l l e c t o rc o n d i t i o nt e s tw e r ec a r r i e do u t ．A n daf u l lo p e np r o c e s s f o r t h e r e c o v e r yo ft h ev a l u a b l ec o m p o n e n t ss u c ha s1 i t h i u m ，t a n t a l u ma n dn i o b i u m ，t i n ，f e l d s p a r ，a n di r o nw a s d e t e r m i n e d ．I nt h es i t u a t i o no fT a 2 0 5 0 ．0 0 4 1 ％，N b 2 0 5 0 ．0 0 4 7 ％，L i 2 00 ．6 3 ％，K 2O3 ．0 6 ％，N a 2 04 ．5 2 ％， F e 20 30 ．6 4 ％o ft h er a wo r e ，t a n t a l u m n i o b i u mc o n c e n t r a t ec o n t a i n i n gT a 20 5 15 ．2 8 ％w i t hr e c o v e r yO f 3 7 ．3 5 ％，S n4 2 ．7 6 ％w i t hr e c o v e r yo f3 8 ．4 8 ％，a n dL i 2 03 ．1 ％w i t hr e c o v e r yo f7 5 ．4 8 ％w e r eo b t a i n e d ， w h i c hm a d ef e l d s p a rc o n c e n t r a t er e a c ht h eq u a l i t ys t a n d a r do fp r e m i u mp r o d u c t s ． K e yw o r d s z i n n w a l d i t e ；c o m b i n e dp r o c e s s ；d e s l i m i n g ；c o m p r e h e n s i v er e c o v e r y 锂作为能源和轻质合金的理想材料，与我国新 能源汽车产业、储能、电子信息等新兴产业的发展紧 密相关，具有重要的战略地位[ 1 ] 。我国锂资源储量 丰富，总量占世界的2 0 ％，排世界第二，含盐湖锂、锂 辉石和锂云母三大类，其中已探明含锂矿物达1 5 0 余种[ 2 ] 。而江西储藏着世界最大的锂云母矿，氧化 锂可开采量占全国的3 1 ％，其中含钽、铌、锂、钾钠长 石等有价成分，具有重要的开采研究价值，但因其品 位低、伴生成分复杂等原因，没有得到有效开发利 用[ 3 ] 。近年来，随着锂电行业的发展，锂的需求飞速 增长，如何对这部分资源进行综合回收已成为研究 的重要课题[ 4 ’6 ] 。锂云母矿在工艺流程选择上采用 单一的选矿流程很难奏效，另外在浮选药剂使用上 仍沿用传统的氧化矿捕收剂，药剂用量大，生产成本 高，选别效果不理想‘7 培] 。为此，本文针对江西某难 选铁锂云母矿资源，研究采用“重一磁一浮”联合选 矿工艺，来实现矿石中有价成分的综合利用。 1试验部分 1 ．1 矿石性质 原矿经显微镜和M L A 矿物自动定量检测系 统 测定，其组成包括锂云母、白云母、长石、石英，钽 铌矿、锡石、磁铁矿等，其中锂云母占7 ．4 2 ％、白云母 占1 3 ．2 1 ％、长石占4 0 ．0 5 ％、石英占3 4 ．1 7 ％、钽铌 基金项目江西省教育厅科学技术研究青年项目 G J J l 7 1 4 2 3 收稿日期2 0 1 9 0 4 2 8修回日期2 0 1 9 - 0 7 0 7 作者简介邹耀伟 1 9 8 9 一 ，男，讲师，主要从事矿物加工工程专业教学与科研。 万方数据 8 6 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 矿占0 ．0 1 ％、锡石占0 ．0 5 ％、磁铁矿占0 ．0 2 ％，此 外，还包含少量的高岭石、伊利石、磷灰石、绿帘石等 脉石矿物。原矿化学多组分分析结果见表1 ，该矿 表1 T a b l e l L i 。0 品位0 ．6 3 ％，为主要回收有价元素，还可综合 回收钾钠长石、钽铌、铷和锡矿物。 原矿多元素分析结果 M u l t i ‘c o m p o s i t i o na n a l y s i sr e s u l to fr u n - - o f - m i n eo r e 组分T a 2 0 5N b 2 0 5L i z 0 S n F e z 0 3A 1 2 0 3 FK 2 0S i O zN a 2 0R b z OC s 2 0T i O z 含量／％0 ．0 0 4 1 0 ．0 0 4 70 ．6 30 ．0 5 20 ．6 41 8 ．1 53 ．0 67 1 ．7 35 ．5 20 ．2 20 ．0 10 ．0 1 原矿L i O 物相分析结果见表2 。由表2 可知， L i 。O 主要赋存在云母中，分配率为9 8 ．6 0 ％，故云母 为L i 元素的主要回收矿物。由于锂云母和白云母 可浮性无差别，只能同时回收，富集两种云母单矿物 进行化学分析，发现其中L i 。O3 ．2 0 ％、R b 。O 1 ．0 6 ％、C s 2 00 ．0 4 5 ％、F e1 ．8 3 ％、N b 2 0 50 ．0 1 8 ％、 T a 。O 。0 ．0 0 09 ％、S n0 ．0 2 6 ％。结果表明，该矿中云 母是锂、铷、铯的主要载体，云母中L i O 含量 3 ．2 0 ％，且含铁量超出一般锂云母，属于铁锂云 母矿。 表2原矿L i O 物相分析结果 T a b l e2R e s u l t so fL i 20 p h a s ea n a l y s i so fr a wo r e 1 ．2 试剂及设备 所用设备有X M Q - 2 4 0 9 0 型锥形球磨机、X F D 型单槽浮选机、5 L L 一4 0 0 旋转式螺旋溜槽、1 ．0 T 高 梯度磁选机、L Y l l 0 0 ／5 0 0 选矿摇床等。浮选药剂有 H C l ，分析纯；十二胺，化学纯；油酸，化学纯；7 3 1 ，工 业纯；X L D l 5 2 ，工业纯。其中X L D l 5 2 是一种自配 的胺类捕收剂，试验证明该药剂具有良好的溶解性 和抗低温性，能够以较低的用量满足锂云母矿高效 回收‘9 | 。 1 ．3 试验方案 钽铌矿、锡石与其他矿物间存在比重差异，采用 重选法分选钽铌锡精矿，钽铌矿和锡石存在比磁化 系数的差异，采用强磁选法分选钽铌精矿和锡精 矿[ 10 | 。云母与其他矿物可浮性存在明显差异[ 1 1 | ，采 用浮选法进行分离。该矿石易泥化，且矿泥容易对 云母浮选产生强烈影响[ 1 2 。13 | ，因此在浮选前进行脱 泥，为确保浮选尾矿中长石产品品质，进行磁选除 铁，所得试验原则工艺流程如图1 所示。 钽 原矿 矿1 铁精矿 长石精矿2 图1 试验原则工艺流程 F i g ．1P r i n c i p l ef l o wo ff l o t a t i o nt e s t 2 结果与讨论 2 ．1 钽铌和锡的重选一磁选试验 控制磨矿细度为一0 ．2 5m m 粒级占8 5 ％，采用 螺旋溜槽、重选摇床、强磁选机进行重选一磁选试 验，试验流程见图2 ，试验结果见表3 。由表3 可知， 原矿 钽铌精矿 锡精矿 图2 重选一磁选试验流程图 F i g ．2 F l o w s h e e to fG r a v i t y M a g n e t i c s e p a r a t i o nt e s t 万方数据 2 0 1 9 年第5 期邹耀伟等江西某低品位铁锂云母矿综合回收工艺研究 8 7 原矿经过磨矿和重选一磁选作业，在原矿含 T a 2 0 5 0 ．0 0 45 ％，含N b 20 5 0 ．0 0 47 ％的情况下，获 得了T a 2 0 。和N b 。O ；的品位1 5 ．2 8 ％、1 4 ．3 7 ％，回 4 2 ．7 6 ％、回收率3 8 ．4 8 ％的锡精矿。结果表明采用 重选一磁选工艺，可实现原矿中钽、铌、锡有价成分 综合回收。 收率3 7 ．3 5 ％、3 3 ．6 3 ％的钽铌精矿；获得了S n 品位 表3重选一磁选试验结果 T a b l e3 R e s u l t so fG r a v i t y - M a g n e t i cs e p a r a t i o nt e s t ／％ 2 ．2 铁锂云母浮选试验 2 ．2 ．1 磨矿细度试验 控制原矿磨矿细度分别为一0 ．2 5m m 粒级占 7 5 ％、8 0 ％、8 5 ％、9 0 ％，并在相同条件脱除 一0 ．0 2m m 的细泥，调节矿浆p H 值为3 ，X L D - 1 5 2 捕收剂用量为8 0g ／t ，分别进行浮选试验，结果见图 3 。由图3 可知，当磨矿细度逐渐增加为一0 ．2 5m m 粒级占8 5 ％时，铁锂云母粗精矿指标最佳，L i z O 品 位达到2 ．5 6 ％，回收率达到最高为8 2 ．5 5 ％，原因在 于合适的磨矿细度能确保铁锂云母实现单体解离， 而磨矿细度过细时，会增加矿物的泥化程度，使浮选 泡沫中夹带矿泥，降低精矿L i 。O 品位，而L i 。O 回收 率也随着矿泥的脱除而降低；综合考虑磨矿细度控 制为一0 ．2 5I n m 占8 5 ％。 一0 ．2 5m m 含量／％ 图3不同磨矿细度条件试验结果 F i g ．3 T e s tr e s u l t so fd i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s s e s 2 ．2 ．2 脱泥试验 为降低矿泥对浮选作业的影响，确保浮选作业 指标，采用沉降法进行脱泥，利用沉降时间的差异控 制脱泥粒度为0 ．0 1 、0 ．0 1 5 、0 ．0 2 、0 ．0 2 5m m ，再调节 p H 值为3 ，X L D - 1 5 2 捕收剂用量为8 0g ／t ，考察脱 泥粒度对浮选指标的影响，结果见图4 。由图4 可 知，随着脱泥粒度的增加，精矿L i O 品位逐渐增加， 而回收率先升高后下降；当脱泥粒度为一0 ．0 2m m 时，可使精矿L i 。O 回收率达到最高为8 2 ．5 5 ％，此 时，精矿L i O 品位也不低，为2 ．5 3 ％。原因在于随 着脱泥粒度的增加，矿泥对浮选作业的影响越来越 小，导致精矿品位不断增加，而矿泥脱出粒度过大时， 会使细粒铁锂云在矿泥中损失，导致精矿L i 。0 回收 率下降。综合考虑，控制脱泥粒度为一o ．0 2m m 。 图4不同脱泥粒度条件试验结果 F i g ．4 T e s tr e s u l t so fd i f f e r e n td e s l i m i n gg r a n u l a r i t y 2 ．2 ．3 捕收剂种类试验 控制相同的磨矿细度及脱泥量，在适宜的p H 值条件下分别使用十二胺8 0g ／t ，油酸2 0 0 9 ／t 十二胺4 0g ／t ，7 3 1 十二胺2 0 0 4 0g ／t ，X L l 3 - 1 5 2 8 0g ／t 进行捕收剂种类试验，结果见表4 。由表4 可 知，组合捕收剂“油酸 十二胺”捕收性强，选择性 弱，“7 3 1 十二胺”选择性较强，捕收性弱；单一捕收 剂十二胺和X L D - 1 5 2 反而表现出较好的效果，两者 万方数据 8 8 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 精矿品位相差不大，但使用X L D - 1 5 2 精矿回收率达 到最高为8 1 ．2 4 ％，因此选择X L D - 1 5 2 作为铁锂云 母捕收剂。 表4捕收剂种类选择试验结果 T a b l e3R e s u l t so fc o l l e c t o rt y p es e l e c t i o nt e s t ／％ 2 ．2 ．4 捕收剂用量试验 浮选药剂用量对生产指标和成本产生重要的影 响，试验考察了X L D - 1 5 2 捕收剂用量对浮选指标的 影响，浮选过程中控制相同的磨矿细度及脱泥量，矿 浆p H 值调为3 ，捕收剂用量分别为4 0 、6 0 、8 0 、1 0 0 9 ／t ， 试验结果见图5 。由图5 可知，随着捕收剂用量增 加，精矿L i 。O 品位呈下降趋势，精矿回收率增加到 8 2 ％左右基本保持不变。综合考虑，确定捕收剂用 量为6 0 9 ／t 。 图5 捕收剂用■试验结果 F i g ．5 T e s tr e s u l t so fd i f f e r e n tc o l l e c t o rd o s a g e 2 ．2 ．5 铁锂云母浮选开路试验 在重选一磁选试验的基础上，按照条件试验确 定的最佳条件，对图2 所示重选尾矿进行开路试验， 试验流程见图6 ，试验结果见表5 。 由表5 可知，通过对重选尾矿进行脱泥，调节矿 浆p H 值为3 ，加入6 0 2 0g ／t 的X L D - 1 5 2 捕收剂， 采用“一粗一精”的开路流程即可获得L i z O 品位 3 ．1 ％、回收率7 5 ．4 8 ％的铁锂云母精矿指标，且浮选 尾矿L i 2 0 品位仅为0 ．0 4 ％，选别效果良好，体现了 X L D - 1 5 2 捕收剂高效的浮选性能。在此基础上，试 验还将中矿返回粗选作业进行了闭路试验，闭路试 验结果表明可获得L i 。O 品位2 ．8 4 ％、回收率 7 6 ．1 9 ％的铁锂云母精矿，与开路流程相比，铁锂云 母精矿L i O 回收率增加不明显，而品位下降为 3 ．0 ％以下。综合考虑，确定采用开路流程回收铁锂 云母精矿。 锂云母精矿 中矿 图6 浮选开路试验流程 F i g ．6 F l o w s h e e to ff l o t a t i o no p e n - c i r c u i tp r o c e s st e s t 表5浮选开路试验结果 T a b l e5R e s u l t so ff l o t a t i o no p e n - c i r c u i tp r o c e s st e s t } ％ 2 ．3 长石磁选除铁试验 分别对试验脱除的矿泥和浮选尾矿进行化验分 析，发现K 。O 品位分别为3 ．0 7 ％、2 ．8 5 ％；N a 。O 品 位分别5 ．4 1 ％、5 ．6 8 ％；F e 2O 。品位分别为0 ．5 6 ％、 0 ．6 1 ％；白度分别为3 9 ．1 2 ％，5 4 ．1 9 ％。根据我国产 品质量标准，两者均符合我国二级长石产品质量标 准[ 1 引。长石中F e O 。含量是影响长石产品质量的 关键因素[ 15 1 ，为此，采用1 ．0T 高梯度磁选机对浮选 尾矿进行除铁试验，试验结果见表6 。由表6 可知， 长石产品中F e O 。品位由0 ．6 1 ％降到0 ．0 7 ％，白度 从5 4 ．1 9 ％提高到6 5 ．1 2 ％，达到了我国长石特级品 质量标准。 万方数据 2 0 1 9 年第5 期邹耀伟等江西某低品位铁锂云母矿综合回收工艺研究 8 9 表6浮选尾矿磁选试验结果 T a b l e6R e s u l t so fm a g n e t i cs e p a r a t i o n t e s to ft a i l i n g s ／％ 3结论 1 江西某矿L i O 品位0 ．6 3 ％，可回收有价成分 含锂云母、长石、石英，钽铌、锡石、磁铁矿，脉石矿物 含高岭石、伊利石、磷灰石、绿帘石等。该矿中云母 是锂、铷、铯的主要载体，云母中L i 。O 含量3 ．2 0 ％， 且含铁量超出一般锂云母，属于低品位铁锂云母矿。 2 控制原矿磨矿细度为一0 ．2 5m m 含量占 8 5 ％，采用重选一磁选工艺，可实现钽、铌、锡有价成 分综合回收。将重选尾矿矿浆p H 值调为3 ，加入6 0 2 0g ／t 用量的X L D - 1 5 2 捕收剂，采用“一次粗选一 次精选”的开路流程，可获得L i O 品位3 ．1 ％、回收 率7 5 ．4 8 ％的铁锂云母精矿指标，精矿品位接近云母 物相分析中L i 0 含量最大理论值。 3 采用1 ．0T 高梯度磁选机除铁，可将浮选尾 矿中F e 。O 。品位从0 ．6 1 ％降到0 ．0 7 ％，白度从 5 4 ．1 9 ％提高到了6 5 ．1 2 ％，达到了我国长石特级品 质量标准，可实现钾钠长石的综合回收利用。 参考文献 [ 1 ] 马哲，李建武．中国锂资源供应体系研究现状、问题与建 议E J ] ．中国矿业，2 0 1 8 ，2 7 1 0 卜7 ． [ 2 ] 谭秀民，张永兴，张利珍，等．能源金属锂资源开发利用现 状及发展建议E J ] ．矿产保护与利用，2 0 1 7 5 8 7 9 2 ． E 3 ] 李建康，刘喜方，王登红．中国锂矿成矿规律概要E J l ．地 质学报，2 0 1 4 ，8 8 1 2 2 2 6 9 2 2 8 3 ． [ 4 ] 王登红，孙艳，代鸿章，等．我国“三稀矿产”的资源特征及 开发利用研究E J ] ．中国工程科学，2 0 1 9 ，2 1 1 1 1 9 1 2 7 ． [ 5 ] 秦伍，王念峰，黄珍嫒，等．锂云母提锂工艺的研究进展 [ J ] ．佛山陶瓷，2 0 1 8 ，2 8 9 7 - 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