某锂辉石矿SLon磁选机除铁提锂试验研究及应用.pdf

- 67 - 第43卷第6期 非金属矿 Vol.43 No.6 2020年11月 Non-Metallic Mines November, 2020 某锂辉石矿SLon磁选机除铁提锂试验研究及应用 熊 涛1,2 陈禄政1* 谢美芳2 吕炳军3 王勇平2 （1 昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093； 2 赣州金环磁选设备有限公司，江西 赣州 341000; 3 九江天祺氟硅新材料 科技有限公司，江西 九江 342500） 摘 要 江西某锂辉石矿 Li2O 品位为 1.51， Fe2O3品位为 4.98， 属于复杂难选低锂高铁锂辉石矿。试验研究表明， 通过弱磁 - 浮选工艺 可获得 Li2O 品位为 5.65， Fe2O3品位为 3.2 的锂辉石精矿， 浮选精矿含铁高， 影响产品应用， 采用 SLon-30001.5 T 高梯度磁选机对浮选精矿进 一步除铁提锂， 获得 Li2O 品位为 6.24， Fe2O3品位为 0.38， 回收率为 63.85 的锂辉石精矿， 最终产品达到 YS/T 261-2011 化工Ⅰ级用锂辉石精 矿质量要求。 关键词 锂辉石； 浮选； 除铁提锂； SLon 高梯度磁选机 中图分类号 TD457 文献标识码 A 文章编号 1000-8098202006-0067-03 Iron Removing Research and Application of SLon HGMS in Spodumene Xiong Tao1,2 Chen Luzheng1* Xie Meifang2 L Bingjun3 Wang Yongping2 1 Faculty of Land and Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunan 650093; 2 SLon Magnetic Separator Ltd., Ganzhou, Jiangxi 341000; 3 Jiujiang Tinci Materials Technology Co., Ltd., Jiujiang, Jiangxi 342500 Abstract A spodumene in Jiujiang containing Li2O 1.51, Fe2O3 4.98 belongs to the low-lithium high-iron raw resourse. Experimental studies have shown that the spodumene concentrate containing Li2O 5.65 and Fe2O3 3.2 can be obtained through the weak magnetic-flotation process. Due to the high iron content of the flotation concentrate, the product application is seriously affected, a high-grade spodumene concentrate was obtained containing 6.24 Li2O and 0.38 Fe2O3 with the recovery of 63.85 by using the beneficiation process flow of SLon-30001.5 T high gradient magnetic separator. The final product meets the YS/T 261-2011 chemical grade Ⅰ quality requirements. Key words spodumene; flotation; iron removing and purification; SLon magnetic separator 锂 在 自 然 界 中 主 要 以 锂 辉 石 （含 Li2O 5.808.10） 、 锂云母 （含 Li2O 3.206.45） 等形式 存在， 低铁锂辉石 Li2O 大于等于 6.0， Fe2O3小于等 于 0.5， 可以代替昂贵的碳酸锂， 用于生产微晶玻璃 和高档陶瓷釉料， 是工厂改进产品质量、 提高经济效 益的一种新型原料 [1-2]。低品位锂辉石矿含少量强磁 性云母， 磨矿过程中产生次生铁， 造成锂精矿含铁在 1 以上， 影响了锂辉石精矿的品质及产品应用范围。 江西某锂辉石 Li2O 品位 1.51， 含 Fe2O3 4.98， 属于 典型低锂高铁锂辉石矿。针对该矿石性质， 本试验采 用 “弱磁 - 浮选 - 高梯度磁选” 阶段除铁工艺流程， 获 得了高锂低铁锂精矿， 并实现产业化， 取得了较好的 经济效益。 1 试验部分 1.1 矿石组成及化学多元素分析 原矿为江西九 江某锂辉石矿， 采用矿物解离分析仪 （MLA） 测量， 矿石中主要锂矿物为锂辉石， 含量 （质量分数， 下同） 16.84， 另有极少量磷锂铝石及锂云母， 主要脉石矿 物为石英， 含量 25.48， 长石含量为 50.38， 云母类 含量为 5.64。原矿粒度筛析结果表明， 锂矿石主要 分布在 0.252 mm， 产率为 77.11， Li2O 分布率占比 80.41， -0.074 mm 级别产率为 7.12， Li2O 分布率 为 6.89， 说明 Li2O 嵌布粒度较粗。对原矿进行化 学多元素分析， 化学组成 （w/） 为 Li2O， 1.51； Nb2O5， 0.008； Ga2O3， 0.011； K2O， 3.84； Na2O， 3.76； CaO， 0.26； Fe2O3， 4.98； Al2O3， 18.62； SiO2， 64.58； Rb2O， 0.776； F， 0.86； MgO， 0.25； MnO， 0.21； SnO， 0.015。 由矿石化学多元素分析结果可知， 原矿Li2O品位 为 1.51， Fe2O3为 4.98， 属于典型低锂高铁锂辉石 矿， 有害杂质主要为 Fe2O3（4.98） ， 含量较高， 在破碎 磨矿及选矿过程中会富集， 选矿过程中须进行除铁。 1.2 矿石中锂元素物相分析 试样锂元素全物相分 析结果表明， 锂辉石中 Li2O 占矿石中总 Li2O 89.23， 磷锂铝石中 Li2O 占 1.35， 云母中 Li2O 占 5.88， 长 石中 Li2O 占 0.68， 石英中 Li2O 占 2.86。矿石中 Li2O 在独立矿物中的集中系数为 90.58， 且主要分 布在锂辉石中， 是选矿回收的主要目标。 收稿日期 2020-08-22 基金项目 国家自然科学基金面上项目 （51874152） 。 * 通信作者， Tel 13698762064； E-mail chluzheng。 万方数据 - 68 - 第43卷第6期 非金属矿 2020年11月 要求 Li2O 含量大于等于 6.0， Fe2O3含量小于等于 2.5， 因而浮选精矿须除铁提锂才能满足化工级产品 要求。 2.2 SLon-100 磁感应强度试验 浮选前已进行弱磁 选除强磁性矿物及机械铁， 浮选精矿可直接进行高梯 度磁选进一步去除赤褐铁矿、 绿泥石、 黑云母等弱磁 性矿物。在矿浆流速为 3 cm/s， 磁介质为 1.5 mm， 冲 次为 100 次 /min 条件下， 进行背景磁感应强度条件 试验， 结果见图 2。 图2 不同磁感应强度除铁效果 由图 2 可知， 随着磁感应强度的提高， 锂精矿铁 含量逐渐下降， Li2O 品位不断提高。这是因为在其他 条件不变的情况下， 背景磁感应强度越高， 弱磁性矿 粒所受磁力越大， 被磁介质捕获的弱磁性矿粒增多， 所以除铁效果不断提高。非磁性产品产率不断降低， 即锂回收率不断下降， 主要原因是磁介质夹带。综合 考虑， 背景磁感应强度为 1.5 T 时除铁提锂效果最理 想， 锂精矿 Li2O 品位 6.24， Fe2O3品位 0.38， 达到 化工Ⅰ级产品要求。 2.3 SLon-100 冲次试验 冲程冲次对磁性矿产率有 较大影响， 尤其对弱磁性非金属矿除铁影响更大。矿 浆在分选腔内停留时间为 1.5 s 左右， 若脉动次数为 200 次 /min， 则在有效分选时间内， 脉动作用次数为 5 次， 说明宜采用较小的冲程和较大的冲次， 故只进行 冲次条件试验。在背景磁场磁感应强度为 1.5 T， 给 矿流速为 3 cm/s， 磁介质为 1.5 mm 时， 进行脉动冲次 条件试验， 结果见图 3。 图3 冲次对除铁效果的影响 从图3可看出， 在冲次为0时， 锂精矿Fe2O3最低， 为 0.19， Li2O 品位为 6.35， 此时非磁性产品锂精矿 1.3 试剂及仪器设备 六偏磷酸钠， 质量分数 10； 水玻璃溶液， 质量分数 50； 硫酸， 质量分数 20。 NaOH、 CaCl2为分析纯， T-105 系列油酸类捕收剂。 XMB 型φ240300 棒 磨 机， XFL-0.5 型 浮 选 机， SLon-100 周期式脉动高梯度磁选机， SLon-500 立环 脉动高梯度磁选机， XTD-30L 捣浆桶， 泰勒标准筛， FN101-1A 电热鼓风干燥箱， XPM-φ1203 三头研磨 机， TMP-500 电子天平， GLS-101B 激光粒度分析仪。 1.4 试验方法及流程 由矿石性质特征可知， 该锂辉 石矿属于低锂高铁难选锂辉石矿， 以回收锂辉石为主， 需考虑铁对最终产品的影响。由于锂辉石矿物嵌布 粒度相对较粗， 原矿磨至 -0.074 mm 占 80 时已充分 单体解离， 次生矿泥含量较低， 可采用原矿磨矿直接浮 选， 不进行脱泥处理， 从而进一步提高锂回收率。锂辉 石选矿一般采用添加 “三碱两皂” 的浮选方法 [3-5]。锂 辉石比磁化系数为 1.2710-6 cm3/g， 比磁化系数低， 采 用磁选法较易将铁与锂辉石分离。为提高锂回收率， 采用弱磁-浮选-高梯度磁选的选矿工艺流程， 见图1。 图1 锂辉石选矿原则流程 2 结果与讨论 2.1 浮选试验结果 锂辉石原矿对 Li2O 品位 1.51， 含 Fe2O3 4.98， 在常温 （2025 ℃）条件下， 磨矿细度 -0.074 mm 为 79.35， 采用 1 粗 2 扫 3 精 的浮选工艺， 药剂制度为 Na2CO3用量为 1 000 g/t 1 000 g/t800 g/t500 g/t（扫选作业不添加） 、 NaOH 用 量 500 g/t100 g/t100 g/t（精选作业不添加） 、 CaCl2 用量 100 g/t（仅粗选作业添加） 、 T-105 捕收剂用量 2 000 g/t1 000 g/t500 g/t（精选作业不添加） ， 最终获 得 Li2O 品位为 5.65， Li2O 回收率为 82.77 的高铁 锂精矿， 试验结果见表 1。 表 1 1 粗 2 扫 3 精浮选试验结果 / 产品名称产率Li2O 品位Fe2O3品位 Li2O 回收率 Fe2O3回收率 浮选精矿22.125.653.2082.7714.21 浮选尾矿76.770.335.2316.7880.62 磁性铁1.110.6223.160.455.17 原矿1001.514.98100.00100.00 根据锂精矿质量标准， 化工Ⅰ级锂辉石精矿品质 原矿 磨矿 弱磁 浮选 磁性铁 尾矿 锂精矿 弱磁性铁 SLon-1001.5 T 万方数据 - 69 - 产率最小。主要是因为矿浆从上往下流时， 部分脉石 矿物被其他矿粒或棒介质架位， 产生磁介质夹杂， 导致 非磁性产品产率低， 影响锂回收率， 严重时会堵塞磁介 质。此外， 附着在磁介质上的脉石矿物占据部分有效 捕收面积， 影响磁介质对磁性矿粒的捕收， 也会影响除 铁效果。随着脉动冲次从 0 提高到 200 次 /min， 锂精 矿 Fe2O3品位从 0.19 提高到 1.19， 锂精矿 Li2O 品 位从 6.35 降低到 5.98， 说明锂精矿回收率不断提 高， 主要原因是脉动力随着冲程冲次提高而增强， 极大 地减少了磁性夹杂， 从而使非磁性产品产率随着冲程 冲次的提高而提高。综合考虑锂精矿品质要求及回收 率， 脉动冲次为 100 次 /min 时最经济合算。 2.4 SLon-100 磁介质试验 在脉动高梯度磁选过程 中， 磁介质棒越细， 填充率越高， 其产生的磁场梯度使 磁力成几何倍数增加， 从而获得更好的除铁效果， 但 填充率高易产生磁介质夹杂。选择磁介质时须根据 不同矿种、 不同粒度进行条件试验。在背景磁感应强 度为 1.5 T， 给矿流速为 3 cm/s， 脉动冲次为 100 次 /min 时， 分别进行粗网介质 （0 mm） 、 1 mm、 1.5 mm、 2 mm磁 介质条件试验， 结果见图 4。 图4 不同磁介质对锂精矿除铁效果影响 由图 4 可知， 采用粗网磁介质时， 锂精矿 Fe2O3 品位最低， 为 0.15， Li2O 品位为 6.38， 非磁性产品 产率为 15.38， Li2O 锂回收率很低， 说明磁介质夹杂 比较严重。主要是因为粗网磁介质填充率高， 磁路 窄， 且在高背景磁感应强度下， 产生高磁场梯度， 磁性 矿粒在此背景下易产生磁链， 从而截获大量非磁性锂 辉石精矿， 导致非磁性产品产率低。随着磁介质丝径 变大， 填充率降低， 磁路更宽， 矿浆通过更顺畅， 磁场 梯度随之下降， 锂精矿 Fe2O3增加至 0.79， Li2O 品 位为 6.09。综合考虑最终产品对锂精矿含铁要求， 最适宜的磁介质为 1.5 mm， 此时锂精矿 Fe2O3品位为 0.38， Li2O 品位为 6.24。 2.5 工业应用 根据 SLon-100 周期式脉动高梯度磁 选机除铁提锂试验结果， 工业上采用 1 台 SCTB-1230 （0.6 T） 永磁筒式磁选机去除机械铁， 1 台 SLon-3000 立环脉动高梯度磁选机去除弱磁性矿物， 高梯度磁选 机技术参数为 背景磁感应强度 1.5 T， 磁介质 1.5 mm， 脉动冲次 100 次 /min（配置变频器， 可连续调节） ， 生 产结果见表 2。锂精矿产品化学组成 （w/） 为 Li2 O， 6.24； Al2O3， 28.44； SiO2， 59.45； Fe2O3， 0.38； K2O， 1.15； Na2O， 0.75； CaO， 1.21； MgO， 0.15； F， 1.24； P2O5， 0.45； MnO， 0.18； Cr2O3， 0.028； Ga2O3， 0.006； Rb2O， 0.181； SnO， 0.145。 表 2 工业生产结果 / 产品名称产率Li2O 品位Fe2O3品位 Li2O 回收率Fe2O3回收率 锂精矿15.456.240.3863.85 1.18 磁选尾矿7.783.76 11.65 19.37 18.20 浮选尾矿76.770.33 5.2316.78 80.62 原矿1001.514.98100.00 100.00 根据锂辉石质量标准YS/T 261-2011， Ⅰ级化工用 锂辉石精矿品质要求 Li2O 含量大于等于 6.0， Fe2O3 含量小于等于 2.5， MnO 含量小于等于 0.4， MgO 含量小于等于0.2， Na2O与K2O总量小于等于2.0， P2O5含量小于等于 0.5。最终锂精矿产品中全部元 素含量均满足Ⅰ级化工用锂辉石精矿品质要求。 3 结论 1. 该锂辉石矿物组成复杂， Li2O 品位低， 为 1.51， 铁含量较高， Fe2O3含量为 4.98， 属于复杂难 选低锂高铁锂辉石矿。通过永磁筒式磁选机预先除 去磁性强的磁铁矿及破碎磨矿等过程中产生的次生 机械铁， 减少铁质对后续浮选作业的影响。 2. 弱磁选所得非磁性产品经过 1 粗 2 扫 3 精浮 选作业， 可获得Li2O品位为5.65， Fe2O3品位为3.2 的锂辉石粗精矿， 浮选锂辉石粗精矿通过高梯度磁选 进一步去除弱磁性氧化铁矿， 最终获得 Li2O 品位为 6.24， Fe2O3品位为 0.38 的锂辉石精矿， 产品全部 元素达到锂辉石质量标准 YS/T 261-2011 Ⅰ级化工用 锂辉石精矿品质要求， 扩大了产品应用范围， 提高了 经济效益。 参考文献 [1] 雪晶， 胡山鹰 . 我国锂工业现状及前景分析 [J]. 化工进展， 2011， 304 782-790. 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