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        重色浮聯(lián)合選礦工藝回收某花崗巖型鋰輝石中的鋰

        2021-04-07 10:11:04劉廣學(xué)彭團兒李樹磊
        金屬礦山 2021年3期
        關(guān)鍵詞:鋰輝石懸浮液粒級

        劉廣學(xué) 彭團兒 劉 磊 李樹磊

        (1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所,河南鄭州450006;2.自然資源部多金屬礦綜合利用評價重點實驗室,河南鄭州450006;3.中國礦業(yè)大學(xué)國家煤加工與潔凈化工程技術(shù)研究中心,江蘇徐州221116)

        工業(yè)生產(chǎn)中,鋰輝石分選常用的方法有手選法、熱裂法、浮選法、磁選法、重懸浮液法等,或根據(jù)需求采用浮選—磁選、浮選—重選—磁選等聯(lián)合工藝[1-2]。近年來,隨著選礦新設(shè)備的不斷研發(fā),光電揀選設(shè)備在選礦領(lǐng)域取得了長足的發(fā)展[3-4]。具有代表性的色選機是根據(jù)物料光學(xué)特性的差異,利用光電探測技術(shù)將顆粒物料中的異色顆粒自動分揀出來的設(shè)備,在糧食、食品、顏料化工等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,近年來該設(shè)備已逐步在鎢錫礦、螢石、鋅礦、銻礦、磷礦、石英、高嶺土等礦山進(jìn)行了試驗推廣[5-9],分選效果理想,經(jīng)濟效益顯著。

        隨著信息技術(shù)和新能源汽車的飛速發(fā)展,我國鋰資源消耗逐年攀升。雖然我國鋰資源較為豐富,但礦石型鋰資源多為復(fù)雜難選的低品位礦資源,回收成本高;鹵水型鋰資源因存在較多亟待解決的問題尚未形成規(guī)模,因此國內(nèi)資源已難以滿足生產(chǎn)需求,需積極拓展海外市場[10-11]。

        本研究以國外某花崗巖型鋰輝石礦石為研究對象,基于礦石性質(zhì),探討了重懸浮液分選、光電色選、浮選等工藝的分選效果,最終將各工藝進(jìn)行有機組合,形成了重色浮聯(lián)合工藝流程,全流程試驗取得了理想的分選結(jié)果,研究成果對粗粒嵌布的鋰輝石礦石的工業(yè)生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

        1 試樣性質(zhì)

        國外某鋰輝石跳汰分選中礦,由國內(nèi)某企業(yè)作為進(jìn)口鋰輝石精礦附加條件購入,年進(jìn)口20~30萬t,資源規(guī)模大,礦石品位高,具有較高的開發(fā)利用價值,為本次研究的試驗樣品。工藝礦物學(xué)研究表明,該試樣屬花崗巖型鋰輝石,主要有價礦物為鋰輝石,主要脈石礦物為長石、石英和云母,還有少量角閃石、燒綠石、綠泥石和黃鐵礦等。鋰輝石粒度大部分在1 mm以上,主要脈石和連生體粒度在2 mm以上,整體嵌布粒度較粗。試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

        注:帶*的品位單位為g/t。

        由表1可知,試樣中Li2O含量較高,達(dá)3.60%,是主要的有價組分;鈮、鉭、鎵、銣具有較高的綜合利用價值;脈石成分主要為 SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、Fe2O3等。

        2 試驗結(jié)果及討論

        2.1 試樣粒度分析

        試樣粒度上限在8 mm左右,采用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分分級,考察Li2O在各粒級的分布規(guī)律。

        由表2可知,試樣中除-0.5 mm粒級Li2O品位較低,其他粒級Li2O品位與試樣接近。

        2.2 重懸浮液分選試驗

        2.2.1 重懸浮液分選粒度試驗

        重懸浮液分選是一種重要的粗粒分選手段,操作方法簡便,可對礦石可選性能做出預(yù)測評價[12]。將原礦分別破碎至-4 mm、-6 mm和-8 mm,并將其中的-0.5 mm粒級篩除,然后對-4+0.5 mm、-6+0.5 mm和-8+0.5 mm粒級的礦石分別進(jìn)行不同密度的重液分選試驗,試驗工藝流程見圖1,試驗結(jié)果見表3。

        由表3可知,+0.5 mm粗粒原料在密度為2.89 g/cm3的重液中,獲得Li2O含量大于6%的鋰輝石精礦較為困難;在重液密度為2.85 g/cm3時,可以獲得Li2O含量大于5.5%的鋰輝石精礦,且精礦作業(yè)回收率較高,大于88%。因此,該礦重選可選性較好,且不同粒級的分選效果較為接近,沒有必要將礦石進(jìn)一步破碎解離,可省去能耗較高的破碎環(huán)節(jié)。

        2.2.2 重懸浮液拋尾試驗

        將-8+0.5 mm粒級原礦分別在密度為2.75 g/cm3和2.70 g/cm3的重液中進(jìn)行分選拋尾,試驗結(jié)果見表4。

        由表4可知,在2.75 g/cm3的介質(zhì)密度下,重液尾礦Li2O品位為0.49%;在2.70 g/cm3的介質(zhì)密度下,重液尾礦Li2O品位進(jìn)一步降低至0.18%,可作為尾礦丟棄。因此,在2.70 g/cm3的介質(zhì)密度下,重懸浮液分選可實現(xiàn)拋尾的目的。

        2.2.3 重懸浮液分選全流程試驗

        綜合以上試驗結(jié)果,進(jìn)行了重液分選全流程試驗,試驗工藝流程見圖2,試驗結(jié)果見表5。

        由表5可知,原礦采用篩分分級—重懸浮液分選流程,在介質(zhì)密度為2.70 g/cm3的條件下,可以拋掉產(chǎn)率為21.76%、Li2O品位為0.18%的重液尾礦,Li2O在重液尾礦中的金屬量損失僅為1.09%;在介質(zhì)密度為2.85 g/cm3的條件下,可以獲得產(chǎn)率為53.33%、Li2O品位為5.73%、Li2O回收率為84.69%的重液精礦;而產(chǎn)率為24.91%、Li2O品位為2.06%、Li2O金屬量分布率為14.22%的中礦(重液中礦與-0.5 mm礦石的混合體)因品位仍然較高,可采用浮選等手段另行處理。

        2.2.4 重介質(zhì)旋流器分選預(yù)測

        選礦實驗室試驗的最終目的是實現(xiàn)工業(yè)開發(fā)和應(yīng)用。重介質(zhì)旋流器分選是與重懸浮液分選相對應(yīng)的主要工業(yè)手段,具有投資少、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品有利于后續(xù)鋰鹽提取加工等優(yōu)點[13-14]。為了考察工業(yè)化推廣的可行性,根據(jù)重液分選試驗結(jié)果,結(jié)合重介質(zhì)旋流器生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,通過計算機仿真模擬,對+0.5 mm礦石進(jìn)行了兩段連續(xù)重介質(zhì)旋流器分選預(yù)測,一段分選參數(shù)設(shè)定為D50=2.70 g/cm3,二段分選參數(shù)設(shè)定為D50=2.85 g/cm3,可能偏差取E=0.040,全流程預(yù)測結(jié)果見表6。

        由表6可知,采用篩分分級—兩段連續(xù)重介質(zhì)旋流器分選的工藝流程,在2.85 g/cm3的分選密度下,可以獲得產(chǎn)率為52.02%、Li2O品位為5.64%、Li2O回收率為81.31%的重介精礦;在2.70 g/cm3的分選密度下,可拋棄產(chǎn)率為20.27%、Li2O品位為0.37%、Li2O金屬量分布率為2.08%的重介尾礦。因此,該礦采用重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選在技術(shù)上是可行的,有利于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn),可有效降低生產(chǎn)成本。

        2.3 重液精礦色選試驗

        從外觀來看,重液精礦中主要礦物鋰輝石、斜長石、石英呈淺綠色、白色或灰色等淺色,另外還有部分黑色、褐色或深灰色等深色礦物,人工挑揀后,經(jīng)工藝礦物學(xué)分析,深色礦物主要成分及含量為角閃石74%、綠泥石8%、云母8%、石英5%、斜長石5%,且其粒度整體偏粗。根據(jù)礦石顏色的差異,結(jié)合色選設(shè)備特點,推斷重液精礦中深色和淺色礦物可采用色選機進(jìn)行分選。試驗采用LS300型履帶式色選機,設(shè)定模式為選黑,參數(shù)設(shè)置為上側(cè)攝像機感度120,斑點30,下側(cè)攝像機感度115,斑點25,履帶轉(zhuǎn)速3.2 m/s,噴閥壓力0.8 MPa,給料機震動頻率20 Hz。試驗產(chǎn)品見圖3和圖4,試驗結(jié)果見表7。

        對比圖3和圖4,色選精礦和尾礦在顏色上差異明顯,精礦純度顯著提高,大部分角閃石、燒綠石等深色脈石礦物進(jìn)入色選尾礦中。表7結(jié)果表明,重液精礦經(jīng)色選機分選,可獲得Li2O品位為6.18%的高品質(zhì)精礦,Li2O作業(yè)回收率較高,達(dá)到89.23%,色選分選效果較好。

        2.4 中礦浮選試驗

        工業(yè)上具有價值的鋰輝石基本上都可以用浮選法進(jìn)行回收,新型高效捕收劑的研制與工業(yè)應(yīng)用是重點[15]。在以上流程中,色選尾礦、重液中礦和-0.5 mm礦石(三者混合體稱為“混合中礦”,下同)的Li2O品位仍高達(dá)2%~3.57%,采用浮選工藝進(jìn)一步回收。采用自主研發(fā)的鋰輝石浮選高效捕收劑EL對混合中礦進(jìn)行了浮選試驗研究,經(jīng)條件試驗確定了最佳工藝參數(shù),并完成了混合中礦的浮選閉路試驗,試驗工藝流程見圖5,試驗結(jié)果見表8。

        由表8可知,混合中礦浮選可以取得較為理想的分選指標(biāo),浮選精礦Li2O品位可達(dá)6.53%,Li2O作業(yè)回收率達(dá)91.51%。

        2.5 全流程試驗結(jié)果

        綜合以上重液分選、色選、浮選試驗,獲得了最終全流程試驗結(jié)果,全流程試驗工藝流程見圖6,全流程試驗結(jié)果見表9。

        由表9可知,采用重色浮聯(lián)合工藝,在實驗室可獲得產(chǎn)率為55.91%、Li2O品位6.25%、Li2O回收率為96.94%的鋰輝石精礦,分選指標(biāo)優(yōu)良。

        3 結(jié)論

        (1)根據(jù)重介質(zhì)分選入選原料條件,原礦+0.5 mm粒級采用重液分選可獲得產(chǎn)率為55.33%、Li2O品位5.73%、Li2O回收率為84.69%的鋰輝石重液精礦,重介質(zhì)旋流器分選預(yù)測結(jié)果與之契合度高,工業(yè)推廣可行性強。利用重介質(zhì)旋流器分選工藝規(guī)?;a(chǎn)可有效降低生產(chǎn)成本。

        (2)色選機物理分選可有效提高精礦品位,將重液分選精礦Li2O品位由5.73%提高至6.18%,精礦質(zhì)量提高一個等級。該工藝適于粗粒選礦,生產(chǎn)成本低。

        (3)采用重色浮聯(lián)合工藝,僅有占原礦產(chǎn)率34.13%的礦石進(jìn)入磨礦浮選作業(yè),最大程度地規(guī)避了高成本的磨礦環(huán)節(jié)和有污染的浮選環(huán)節(jié),工藝流程選擇合理。

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