四川某低品位难锂辉石矿矿工艺研究.pdf

5 0 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第6 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 6 ．0 1 2 四川某低品位难选锂辉石矿选矿工艺研究 张垒，王毓华，于福顺，李强，李彦 中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要针对I 四J I I 某低品位锂辉石矿矿石风化严重、矿泥含量高、分选困难的问题，进行了试验研究。工艺研究结果表 明，采用碱法不脱泥流程，氢氧化钠一碳酸钠一氯化钙作联合调整剂，采用新型捕收剂Y O A 浮选锂辉石，成功实现了锂辉石与 脉石矿物的浮选分离，得到L i 2 0 品位5 ．5 9 ％、回收率8 5 ．2 4 ％的锂辉石精矿。 关键词锂辉石；浮选；选矿工艺 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 5 0 6 - 0 0 5 0 - 0 4 R e s e a r c ho nM i n e r a lP r o c e s s i n gT e c h n o l o g yf o raL o wG r a d eS p o d u m e n eO r ei nS i c h u a n Z H A N GL e i ，W A N GY u h u a ，Y UF u s h u n ，1 2Q i n n g ，1 2Y a n S c h o o lo fl 虮n e r a l sP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ， C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t Al o wg r a d es p o d u m e n eo r eW a Ss e r i o u s l yw e a t h e r e da n dc o n t a i n e dh i S ha m o u n t so fm u d ，w h i c h l o c a t e di nS i e h u a n ．T h e s ec a u s et h a tt h eo r ew i l t 8v e r yd i f f i c u l tf o rd r e s s i n g ．B e n e f i e i a t i o np r o c e s sW a m a d et os o l v e t h ep r o b l e m ．S p o d u m e n ew a ss e p a r a t e df r o mg a n g u es u c c e s s f u l l yb ya d j u s t i n gt h ed o s a g eo fN a O H ，N a 2 C 0 3a n d C a C l 2 w h e nY O Aw a su s e da sc o l l e c t o r ．A n daf l o t a t i o nc o n c e n t r a t ew i t ht h eg r a d eo f5 ．5 9 ％L i 2 0a n dt h er e c o v e r y r a t eo f8 5 ．2 4 ％L i 20w a sp r o d u c e d ． K e yw o r d s s p o d u m e n e ；f l o t a t i o n ；d r e s s i n gt e c h n o l o g y 硅酸盐矿物浮选实践中，某些硅酸盐矿物能否 实现有效的选择性抑制和活化，是浮选工艺成败的 关键J 。锂辉石属于链状结构硅酸盐矿物，是提取 金属锂的重要矿物资源。四川某地的锂辉石矿中主 要伴生的脉石矿物为石英、钠长石、云母等。锂辉石 与铝硅酸盐矿物间的物理化学性质相近，浮选分离 难度较大。此外，矿石风化严重，含泥量大，在成矿、 磨矿和浮选过程中存在C a 2 、F e 3 等金属离子污 染心] 。为此，在浮选过程中，既要消除金属阳离子 主要为C a “、F e 3 的干扰，抑制硅酸盐脉石矿物， 又要选择性活化锂辉石。研究结果表明，锂辉石浮 选过程中，可通过调节N a O H 、N a 2 C O ，的用量与比例 达到上述目的∞J 。试验采用碱法不脱泥流程，流程 工艺简单，金属流失少，容易在工业上应用。试验采 用新型两性捕收剂Y O A 【4J ，比传统脂肪酸类捕收剂 表1 T a b l el 用量低，捕收效果好。在不脱泥的条件下，实现锂辉 石与脉石矿物的浮选分离，得到较好指标的锂辉石 精矿，为工业生产提供参考。 1 试验原料与方法 1 ．1 矿石试验样品 试验矿石样品取自四川某地锂辉石矿的表外 矿。矿石中主要有用矿物是锂辉石 1 7 ．1 5 ％ ，脉石 矿物主要为钠长石 2 8 ．2 3 ％ 、石英 2 4 ．5 4 ％ 、白云 母 1 4 ．0 5 ％ 与黑云母 9 ．1 7 ％ ，以及少量的钾长石 1 ．6 5 ％ 和绿泥石 1 ．7 l ％ ，微量的磷灰石、锆石、 钽铌矿、锰的氧化物、褐铁矿以及黏土矿物等。结合 多元素分析结果 表1 可知，锂元素为主要回收元 素，主要赋存于锂辉石中。 原矿多元素分析结果 R e s u l t so fm u l t i - - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - m i n eo r e ，％ 成分 u A 1 2 0 3S i 0 2F ％0 3 F e O M s oK 2 0N a 2 0 SC B eN b T a 含量0 ．6 6 2 1 4 ．4 37 3 ．2 92 ．0 11 ．3 70 ．1 32 ．3 23 ．8 10 ．0 9 60 ．3 50 ．0 10 ．0 1 10 ．0 0 7 基金项目”十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A B I O B 0 0 投稿日期2 0 1 4 ．0 7 1 0 修回日期2 0 1 5 4 9 - 2 0 作者简介张垒 1 9 8 9 一 ，男，山东临沂人，硕士。 万方数据 2 0 1 5 年第6 期张垒等四川某低品位难选锂辉石矿选矿工艺研究墨 _ 1 ．2 试验药剂及方法 试验所用药剂中，N a O H 、N a 2 C 0 3 、C a C l 2 、H C I 均 为分析纯，油酸、7 3 1 、现场用混合捕收剂 氧化石蜡 皂 环烷酸皂 S D - 5 为工业级，阴阳两性捕收剂 Y O A 含有羧基与胺基 为实验室合成，实际矿石试 验用水为生活用自来水。 试验设备有X M B 咖1 6 0m l nx2 0 0m m 型棒磨机， 1 ．5 、1 ．0L 的X F D 单槽浮选机。 2 试验结果与分析 2 ．1 磨矿细度试验 磨矿采用X M B 西1 6 0m mx2 0 0r a i n 型棒磨机， 每次取混匀并破碎至一3m i l l 的矿样5 0 0g 进行磨 矿，磨矿浓度为5 8 ．8 2 ％，碳酸钠l - ．4k g ／t 添加到磨 机中，氢氧化钠1 ．0k g ／t ，现场用混合捕收剂 氧化 石蜡皂 环烷酸皂 S D - 5 4 5 0g ／t ，磨矿细度试验结 果见图l 。 一7 4L L m 含量，％ 图1 磨矿细度试验结果 F i g ．1 R e s u l t so fs r i n a i n sf i n e n e s st e s t 根据图l 试验结果，随着磨矿细度的增加，粗选 锂辉石精矿L i O 品位先增大后减少，回收率变化较 小。可以发现磨矿细度为一7 4p a n 占7 0 ％时浮选精 矿达到较好指标。确定最佳磨矿细度为一7 4 斗m 占 7 0 ％。 2 ．2 捕收剂种类及用量试验 捕收剂是锂辉石浮选的关键因素之一，根据实 践经验以及前期试验探索，对药剂用量进行调整，并 加入氯化钙作为锂辉石活化剂。固定磨矿细度一7 4 p a n 占7 0 ％，碳酸钠1 ．0k g ／t 添加在磨机中 ，氢氧 化钠1 ．0k g ／t ，活化剂氯化钙2 0g ／t ，考察了捕收剂 用量为8 0 0g ／t 条件下油酸、7 3 1 、Y O A 以及混合捕收 剂 氧化石蜡皂 环烷酸皂 S D - 5 四种捕收剂对锂 辉石的捕收性能。试验结果表明，混合捕收剂以及 7 3 1 对锂辉石矿物的选择性好，但捕收能力弱；油酸 对锂辉石的捕收能力强，但选择性较差；Y O A 对锂辉 石矿物的捕收能力与选择性均较好。因此选择Y O A 作为锂辉石矿物捕收剂，进行试验研究。 在捕收剂种类试验条件的基础上，固定其它条 件，考察Y O A 在不同用量条件下对锂辉石浮选的影 响，试验结果见图2 。 图2Y O A 用量试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fY O Ad o s a g et e s t 根据图2 结果可以发现，随着捕收剂Y O A 用量 的增加，粗选锂辉石精矿L i O 品位下降，回收率逐 步上升。综合品位与回收率两个因素，确定捕收剂 Y O A 用量为3 5 0g ／t 。 2 ．3 碳酸钠用量对浮选指标影响 碳酸钠作为矿浆分散剂，减少矿泥对锂辉石的 罩盖；同时起到稳定矿浆p H 的作用。将碳酸钠添加 在磨机中，磨矿细度为一7 4 岬占7 0 ％，顺序添加氢 氧化钠1 ．0k g ／t ，氯化钙2 0g ／t 和Y O A3 5 0g ／t ，氢 氧化钠擦洗时间2 0r a i n ，氯化钙调浆时间与浮选时 间均为5m i n ，考察了碳酸钠用量对浮选指标的影响 规律，结果如图3 所示。 N a C 0 3 用量／ k g ‘t1 图3 碳酸钠用■试验结果 F i g ．3 R e s u l t so fs o d i u mc a r b o n a t ed o s a g et e s t 根据图3 结果，随着碳酸钠用量的增加粗选锂 万方数据 5 2 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第6 期 辉石精矿品位逐渐增加，回收率逐渐减少。同时可 以发现碳酸钠对脉石矿物抑制作用明显强于对锂辉 石的抑制作用，即选择性抑制脉石矿物。选择性抑 制可能归因于锂辉石与长石、石英等脉石矿物表面 结构的差异，导致锂辉石比长石、石英表面吸附的 c a 2 剩余价键更低，同时又有带负电端氧的阻 碍“ 剖，使得c o } 不容易与锂辉石表面吸附的c a “ 发生作用，对被C a 2 充分活化的锂辉石的抑制作用 更弱，从而实现选择性抑制。具体原理需要进一步 分析。试验表明，碳酸钠最佳用量为1 ．2k g ／t 。 2 ．4 氢氧化钠擦洗时间对浮选指标影响 在氢氧化钠形成的高碱度条件下擦洗，一方面 减少表面污染，另一方面发生S i O 选择性溶蚀，使金 属阳离子富集，从而利于捕收剂与锂辉石矿物作 用0 7 I 。氢氧化钠作用的两个关键因素是氢氧化钠擦 洗时间和用量J 。 在磨矿细度为一7 4 斗m 占7 0 ％，顺序添加碳酸 钠1 ．2k g ／t ，氢氧化钠1 ．0k g ／t ，氯化钙2 0g ／t 和 Y O A3 5 0g ／t ，氯化钙调浆时间与浮选时间均为 5m i n 有条件下，考察氢氧化钠擦洗时间对锂辉石浮 选的影响，试验结果见图4 。 氢氧化钠擦洗时间／m i n 图4 氢氧化钠擦洗时间试验结果 F i g ．4 R e s u l t so fs o d i u mh y d r o x i d em i x i n gt i m et e s t 图4 试验表明，随着氢氧化钠擦洗时间的延长， 锂辉石粗选精矿L i 0 品位逐渐提升，回收率下降。 试验得出最佳擦洗时间为2 0m i n 。 2 ．5 氢氧化钠用量对浮选指标影响 在相同条件下考察了氢氧化钠用量对锂辉石浮 选指标的影响，试验结果见图5 。 根据图5 结果，随氢氧化钠用量的增加，锂辉石 精矿的品位降低，回收率增加，氢氧化钠最佳用量为 6 0 0g ／t 。 图5 氢氧化钠用量试验结果 F i g ．5 R 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 2 ．6 氯化钙用量对浮选指标影响 氯化钙是锂辉石的有效活化剂一J 。在高碱度条 件下，钙离子以羟基络合物的形式吸附在矿物表面， 与捕收剂相互作用，从而实现锂辉石的活化引。磨 矿细度为一7 4 仙m 占7 0 ％，顺序添加碳酸钠1 ．2 k g ／t ，氢氧化钠6 0 0g ／t ，Y O A3 5 0g ／t ，氢氧化钠擦 洗时间2 0m i n ，氯化钙调浆时间与浮选时间均为5 m i n ，考察了氯化钙用量对锂辉石浮选的影响规律， 结果见图6 。 图6 氯化钙用量试验结果 F i g ．6 R 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 图6 试验结果表明，随着氯化钙用量的增加，锂 辉石粗选精矿L i 0 品位先增高后降低，当用量为 2 0g ／t 时，锂分选指标最佳。综合考虑品位与回收 率，氯化钙较合适的用量为2 0g ／t 。 2 ．7 精扫选条件对浮选指标影响 通过精选条件试验，碳酸钠的添加可以稳定矿 浆p H ，进一步选择性抑制脉石矿物，可以有效提高 精矿品位。由于碳酸钠对锂辉石也存在较弱的抑制 作用，所以仅在精选Ⅱ添加碳酸钠4 0 0g ／t ，得到的锂 万方数据 2 0 1 5 年第6 期张垒等四川某低品位难选锂辉石矿选矿工艺研究 墅 辉石精矿L i 2 0 品位为5 ．5 1 ％，回收率为6 1 ．4 5 ％。 为了进一步减少金属量损失，通过扫选条件试验确 定扫选I 添加氢氧化钠2 0 0g ／t ，Y O A1 0 0g ／t ；扫选 Ⅱ、Ⅲ均添加氢氧化钠1 0 0g ／t ，Y O A5 0g ／t 。扫选尾 矿L i O 品位为0 ．1 ％，回收率为3 ．5 9 ％。 2 ．8 闭路试验及指标 在条件试验基础上，按照图7 所示的流程及条 件进行了闭路试验，试验结果见表2 。 药N 用t i t 单位g ／t , 原矿搅拌、浮选时间单位r a i n 鬻一。。％ 精矿 2 0 | N a O H6 0 0 5 g C a C l z2 0 5 g Y O A3 5 0 粗l 选 3 f N a 2 C 0 ，4 0 0 鹗 3 K N a O H2 0 0 3 l Y o x1 0 0 扫I 选I 气产刁 3 | N a O H1 0 0 3 H Y O A5 0 扫l 选I I 气芦气 3 I N a O H1 0 0 3 爿 Y O A5 0 扫l 选Ⅲ 2 尹气 尾矿 图7 锂辉石矿闭路试验流程 F i g ．7 F l o w s h e e to fc l o s e d c i r c u i tf l o a t a t i o nt e s t 表2 删e2 锂辉石闭路试验结果 R e s u l t so fc l o s e d ．c i r c u i tt e s t％ 闭路试验结果表明，通过调节碳酸钠和氢氧化 钠的用量，配合使用氯化钙和新捕收剂Y O A ，可有效 实现锂辉石的分选，得到品位5 ．5 9 ％、回收率达 8 5 ．2 4 ％的锂辉石精矿产品。 3结论 在不脱泥的前提下，用新型两性捕收剂Y O A ，通 过调整氢氧化钠一碳酸钠一氯化钙组合捕收剂的用 量及比例，对含L i O 为1 ．4 7 ％的低品位矿石实现锂 辉石的浮选分离。闭路试验获得了锂辉石精矿L i 0 品位5 ．5 9 ％、回收率8 5 ．2 4 ％的良好指标。 参考文献 [ 1 ] 印万忠，孙传尧．硅酸盐矿物浮选原理研究现状[ J ] ．矿产 保护与利用，2 0 0 1 3 1 7 - 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