杜玉艷 張俊杰 李仕亮 馬洪志

(礦冶科技集團有限公司，北京 100160)

鋰是自然界中最輕的金屬，電池行業(yè)已經成為鋰最大的消費領域。玻璃和陶瓷行業(yè)是鋰的第二大消費領域。

全球的鋰資源分布不均，主要分布在智利、中國、阿根廷、澳大利亞、葡萄牙、巴西、美國、津巴布韋等國[1]。鋰礦資源可分為鹵水鋰和礦石鋰兩種類型，主要賦存于鹽湖鹵水和花崗偉晶巖礦床中。其中，鹽湖鹵水鋰占世界鋰儲量的66%和儲量基礎的80%以上，其他為礦石鋰[2]。

本文以位于非洲的某典型花崗偉晶巖型鋰礦石為研究對象，在對其化學成分、礦物組成和主要礦物解離度等特點分析的基礎上，深入分析該礦石的可選別性能，并確定可能達到的最佳選別指標。此外，按項目建設規(guī)模進行了價值分析和經濟評估。分析結果可為投資主體確定投資機會及風險管控提供重要的決策依據。

1 礦石性質

礦石密度2.64 t/m3、堆密度：1.6 t/m3、自然安息角38о、磨蝕指數(shù)：0.6、邦德棒磨功指數(shù)17.4 kW·h/t、邦德球磨功指數(shù)16 kW·h/t。

礦區(qū)含鋰礦化偉晶巖體內部呈條帶狀構造，從邊部到中心其結構構造、礦化特征等呈有規(guī)律的帶狀排列。礦區(qū)典型偉晶巖礦石化學成分中Li含量較高，Cs、Nb、Sn和Be的含量很低，Ta含量中等，F(xiàn)e2O3平均含量為1%。礦石主要化學元素分析結果如表1所示。各礦層鋰礦石XRD礦物學分析結果見表2。礦石中鋰礦物的分配率見表3。

對破碎粒度P100(100%通過，下同)為5.6 mm的礦石進行粒度篩析，結果表明，鋰在破碎產品的各粒級中的分布比較均勻。

表1 鋰礦石主要化學組分分析結果Table 1 Analysis results of main chemical composite in lithium ores /%

表2 各礦層鋰礦石的XRD礦物學分析結果Table 2 XRD analysis results of the lithium ores

表3 礦石中鋰礦物的分配率Table 3 Distribution of the lithium in ore /%

由表2可知，該偉晶巖鋰礦石主要由石英、鈉長石、鋰輝石、鋰云母、透鋰長石、磷錳鋰礦、微斜長石和一定量的白云母(1%～5%)組成。

由表2～3可知，礦石中有用組分鋰的礦物有三種：鋰輝石、透鋰長石和鋰霞石。根據三種鋰礦物理論氧化鋰含量和礦石中各礦物含量[3]可推測該礦石中有用組分氧化鋰(Li2O)含量合計達2.47%。由于鋰霞石是鋰輝石蝕變的產物[3]，不再單獨論述。通過對巖心樣品的XRD分析發(fā)現(xiàn)，各礦帶鋰輝石和透鋰長石含量之間的比值不同。

由于鋰礦石鋰礦物含量不同、賦存狀態(tài)不同，其可選性能也不同。因此，需要特別注意的是，鋰礦石半定量XRD礦物學分析能較好地提供礦石中各礦物含量的相對比例關系，但有用組分的實際含量還需采用礦石化學元素分析結果。特別是礦石中有用組分以多種礦物形式存在時，上述兩項分析結果同等重要。

在礦石破碎粒度-2 mm時，鋰輝石和透鋰長石基本上能夠完全解離。-2mm可以作為重介質選礦的給礦粒度，磨礦細度P80(80%通過，下同)為0.18 mm可作為后續(xù)浮選試驗的最大粒度。

從對該礦石理化指標的分析結果可以推測，該礦石屬于典型花崗偉晶巖型鋰礦石，硬度大、質地脆，且具有一定的磨蝕性。

礦石中Li2O礦物主要以鋰輝石和透鋰長石的形式存在，其賦存比例在整個礦床中有變化。礦石中伴生Ta2O5品位～120 g/t，主要以鉭鐵礦形式存在，有害雜質Fe2O3平均含量為1%，但不穩(wěn)定，與主要含鋰礦物無直接關系，可能與角閃石、石榴石和鐵鋰云母含量有關，或者與巖體侵入期間的混染有關。

2 礦石選別性能研究與分析評價

2.1 礦石可選性試驗研究

針對該礦礦石性質特點，試驗采用了重介質選礦、高梯度強磁選和浮選聯(lián)合選別工藝。

將礦石破碎至P100為-2 mm，分級出-2 mm+0.5 mm，采用密度為2.95 t/m3和2.40 t/m3的重介質進行DMS試驗。密度為2.95 t/m3重介質用于鋰輝石的選別，密度為2.40 t/m3重介質用于透鋰長石的選別。重介質選礦的中礦及-0.5 mm粒級部分細磨至P80-0.18 mm給入高梯度磁選，選出磁性含鉭產品和非磁性產品，非磁性部分脫除0.015 mm細泥，進入浮選流程。

試驗流程如圖1所示，試驗結果見表4。

圖1 試驗原則工藝流程Fig.1 Principle flowsheet of the test

表4 選礦試驗結果(NAGROM)(P100-2 mm)Table 4 Ore dressing test results(NAGROM)(P100-2 mm) /%

2.2 選別性能分析與評價

理論上，凡是具有工業(yè)價值的鋰礦物都可以用浮選法來富集[4-6]，鋰輝石精礦理論最高品位8.03%，透鋰長石精礦理論最高品位4.88%[3]。

從表4數(shù)據可知，重介質選別工藝能夠產出Li2O品位5.026%、回收率8.58%、產率2.72 %的鋰輝石精礦和Li2O品位4.169%、回收率5.88%、產率2.25 %的透鋰長石精礦。浮選可產出Li2O品位5.739%、回收率49.08%、產率13.62 %的鋰輝石精礦(包括鋰霞石)，但透鋰長石的浮選回收效果很差，鉭的回收效果也不理想。鋰精礦總計：可達Li2O品位5.445%、回收率63.54%、產率18.59 %。其中，鋰輝石精礦Li2O品位5.62%、回收率57.66%、產率16.34 %；透鋰長石精礦Li2O品位4.169%、回收率5.88%、產率2.25 %。兩種礦物的選礦回收率相差較大，透鋰長石礦物本身Li2O含量就低，選礦回收率又低至6%以下，因此資源價值主要為礦石中的鋰輝石。鋰輝石相對較易回收，無論是采用重介質選礦還是浮選工藝。精礦中鐵雜質的出現(xiàn)影響鋰精礦的質量，還需要繼續(xù)探索研究降鐵的可能。

從礦石的物理特性來看，工藝設計即使需要考慮偉晶巖礦石的磨蝕特性，但仍然可以采用傳統(tǒng)的破碎流程。

礦石中Li2O礦物主要以鋰輝石和透鋰長石的形式存在，二者比例在整個礦床中有波動。采用DMS重介質選礦工藝Li2O回收率不高于20%，因此，對DMS尾礦進行螺旋選礦和浮選是必要的。選廠工藝設計需考慮產品產量與礦石工藝礦物學特性的關系，盡量提高工藝流程的靈活性和適應性。

從目前的試驗結果來看，礦石中Ta2O5回收效果不理想，還需要進行更深入的研究。

3 礦石價值分析

根據上述礦石可選性試驗結果，選礦廠設計最終產品將為鋰輝石重選精礦、鋰輝石浮選精礦和透鋰長石重選精礦。選礦工藝流程采用三段一閉路破碎，一段棒磨、兩段重介質選別，產出鋰輝石重選精礦和透鋰長石重選精礦，重選尾礦經球磨、磁選除鐵、浮選產出鋰輝石精礦。

按照礦床資源總儲量，項目建設規(guī)模確定為120萬t/a(4 000 t/d)，選礦達產年平均設計指標及產品產量見表5。

表5 選礦設計指標Table 5 Beneficiation average design targets

經測算，項目總投資為10 747萬元，年均銷售收入9 952萬美元，年均總成本費用7 801萬美元，項目年平均利潤總額為1 876萬美元，投資利潤率為17.45%。項目稅后全投資財務內部收益率為21.87%，高于財務基準收益率，在10%的折現(xiàn)率水平下，項目全投資財務凈現(xiàn)值為6 868萬美元，項目全投資回收期(含建設期)為5.68年，項目有一定的盈利能力和投資回收能力。

其中，鋰輝石和透鋰長石的計價模式，鋰輝石(品位>5%，在6%品位基礎上，每下降0.1%品位，價格降低15美元)價格為615 $/t；透鋰長石(品位>4%)價格為458 $/t。另外，通過單因素敏感性分析可知，項目主要經濟評價指標對產品價格和經營成本的變化最敏感。

4 結論

1)非洲某典型花崗偉晶巖型鋰礦石，硬度大、質地脆，且具有一定的磨蝕性。預測礦石在破碎過程中可能會產生大量粉礦，并且變化范圍可高達10%，選廠破碎和磨礦工序的設計需考慮礦石這一特性。

2)礦石中Li2O礦物主要以鋰輝石和透鋰長石形式存在，其賦存比例在整個礦床中有波動。其中，礦石中的鋰輝石無論是采用DMS重介質選礦還是浮選工藝，相對均較易回收；透鋰長石可通過重介質選礦回收一部分，但采用浮選工藝選別效果較差。采用DMS重介質選礦工藝Li2O回收率不高于20%，因此，對DMS尾礦進行螺旋選礦和浮選是必要的。選廠工藝設計需考慮產品產量與礦石工藝礦物學特性的關系，盡量提高工藝流程的靈活性和適應性。

3)礦石中的鉭主要以鉭鐵礦形式存在，含Ta2O5～120 g/t。從目前開展的試驗結果來看，伴生的鉭資源回收效果不理想，還需要進行更深入的研究。

4)在確定的建設規(guī)模及當?shù)亟ㄔO條件下，通過投資估算、成本與費用估算、損益計算，可知該鋰礦石資源具有一定的盈利能力和投資回收能力，資源價值體現(xiàn)主要以鋰輝石為主，透鋰長石為輔，鉭鐵礦暫未考慮其價值，只能作為潛在有價組分。通過單因素敏感性分析可知，項目主要經濟評價指標對產品價格和經營成本的變化最敏感，投資主體需高度重視投資時機及風險管控。