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        某含鉭鈮鋰云母多金屬礦選礦工藝研究

        2022-03-09 03:47:06徐啟云
        湖南有色金屬 2022年1期
        關(guān)鍵詞:云母原礦收劑

        徐啟云

        (洛陽坤宇礦業(yè)有限公司,河南 洛陽 471700)

        鋰作為未來新能源汽車發(fā)展的重要金屬元素[1],其在自然界中主要的賦存資源形式主要分為兩大類:一種以離子液體形態(tài)賦存于鹽湖鹵水之中[2],一種以金屬氧化物固體形態(tài)賦存于偉晶鹽型礦石之中,其中賦存于礦石中的鋰礦物的種類繁多,當(dāng)前主要的可回收礦物為鋰輝石[3]、鋰云母[4]、鋰長石等。鋰云母為典型的層狀八面體配位的硅酸鹽礦物,其可浮性容易受其表面電位、礦漿pH、捕收劑的鍵合吸附能力影響而發(fā)生變化[5],所以含鋰云母的多金屬礦的選礦工藝的開發(fā)難度極大。本文以河南省盧氏縣產(chǎn)出的含鉭鈮稀金屬鋰云母多金屬礦原礦礦石為研究對象[6],根據(jù)礦石性質(zhì)分析得出的不同目的礦物的特性進行了選礦工藝的開發(fā),重點對比重-浮聯(lián)合工藝中[7]不同主選重選設(shè)備的處理效果和組合陽離子捕收劑對該礦物中含鋰礦物的浮選效果,進而達到綜合回收該含鉭鈮鋰云母礦有價元素的目標(biāo)。

        1 礦石性質(zhì)

        1.1 化學(xué)成分及主要礦物組成

        對礦區(qū)產(chǎn)出的含鉭鈮鋰云母多金屬礦代表性礦石進行多元素化學(xué)分析,所得結(jié)果見表1。

        表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

        礦物名稱 含量 礦物名稱 含量鋰云母、鋰白云母、磷鋰云母、鐵鋰云母 25.70 石英含鐵鉭鈮礦38.00 0.10斜長石、微斜長石 31.15 細晶石0.20角閃石 0.50 含鉭錫石0.05綠柱石 2.30 其它2.00

        根據(jù)偏光顯微鏡觀測結(jié)果并結(jié)合礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果,可知該多金屬礦中的主要金屬礦物為鋰云母,由于類質(zhì)同象態(tài)的不同,礦石中的鋰云母可分為鋰云母、鋰白云母、磷鋰云母、鐵鋰云母等,其次為少量的含鐵錳鉭鈮礦、細晶石,微量的含鉭錫石等,其它的金屬硫化礦物如黃鐵礦和金屬氧化物如磁鐵礦含量極少,主要的脈石礦物為石英,其次為長石,并含有少量的電氣石、綠柱石等礦物,礦石中各礦物的組成及相對含量見表2。

        1.2 主要目的礦物的嵌布粒度

        由表2結(jié)果可看出,礦石中主要的可回收礦物為含鐵鉭鈮礦、細晶石、鋰云母等,由于自然界中的Ta、Nb多賦存于含鐵鉭鈮礦和細晶石中[8],這兩種礦物的嵌布粒度直接影響到了后續(xù)重選回收含鉭鈮礦物的效果,同時,鋰云母的嵌布粒度對鋰云母與云母、長石的分離效果亦有明顯的影響,所以,在鏡下對礦石中含鉭鈮和鋰的主要礦物的嵌布粒度進行了統(tǒng)計,統(tǒng)計結(jié)果見表3。

        表3 主要目的礦物的嵌布粒度

        由表3結(jié)果可看出,含鉭鈮礦物如含鐵鉭鈮礦、細晶石的嵌布粒度主要集中于+0.074 mm部分,屬于粗粒級嵌布,而鋰云母、鐵鋰云母的嵌布粒徑主要集中于0.15~0.039 mm部分,屬于中粒級嵌布。

        2 試驗研究及結(jié)果討論

        2.1 選礦原則工藝的確定

        由礦石性質(zhì)分析可知,原礦礦石中達到工業(yè)回收標(biāo)準(zhǔn)的元素為Ta、Nb、Li,其主要的賦存礦物為含鐵鉭鈮礦、細晶石、鋰云母、鐵鋰云母等,其中含鉭鈮的礦物比重大其嵌布粒度明顯較粗,采用粗磨條件下重選可將該部分含鉭鈮礦物加以回收,重選尾礦通過浮選回收嵌布粒度為中粒級的鋰云母及鐵鋰云母,可實現(xiàn)對該多金屬礦的有價元素的綜合回收[8]。推薦的選礦原則工藝流程如圖1所示。

        圖1 推薦的原則工藝流程

        2.2 含鉭鈮礦物重選

        2.2.1 磨礦對鉭鈮重選回收率的影響

        由于礦石中的鐵鉭鈮礦及細晶石與石英、長石、鋰云母等硅酸鹽或硅鋁酸鹽的比重差異性較大,采用重選進行回收是當(dāng)前普遍的處理方式,由嵌布粒度分析可知,該礦中的含鉭鈮礦物整體嵌布粒度較粗,在確定磨礦細度和磨礦方式的過程中,無需細磨即可將大部分含鉭鈮礦物解離出來,同時不同磨礦方式產(chǎn)出的磨礦產(chǎn)品粒度組成的差異性對重選處理效果有著明顯的影響,為了對比分級棒磨和常規(guī)球磨對鉭鈮重選回收的影響,進行了磨礦方式對比試驗,試驗流程如圖2所示,所得結(jié)果見表4。

        圖2 不同磨礦方式處理流程圖

        由表4結(jié)果可看出,采用對原礦進行預(yù)先分級—篩上粒級部分進行棒磨處理后的物料在相近的磨礦細度條件下,重選精礦中鉭、鈮品位及鉭、鈮回收率均高于直接球磨處理再重選的選礦指標(biāo),表明該方式有效避免部分粗粒級的鐵鉭鈮礦、細晶石的過粉碎,所以推薦采用原礦預(yù)分級—棒磨處理的磨礦方式處理該原礦礦石。

        表4 不同磨礦方式對鉭鈮重選的影響 %

        為確定磨礦細度對鉭鈮礦物重選的影響,進行了分級棒磨磨礦細度條件試驗,以進入螺旋溜槽重選物料的細度為變量,所得結(jié)果如圖3所示。由圖3結(jié)果可看出,當(dāng)重選入選物料細度超過-74μm 60%,重選精礦中金屬回收率有大幅度降低,表明此細度下鉭鈮礦物發(fā)生了過粉碎,所以最佳磨礦細度為-74μm占60%。

        圖3 磨礦細度對鉭鈮礦物重選的影響

        2.2.2 重選工藝的優(yōu)化

        由表4可看出,對原礦進行螺旋溜槽重選產(chǎn)生的重選精礦含(Ta、Nb)2O31.32%,不能作為鉭、鈮冶煉的原料,所以對重選工藝進行了優(yōu)化,優(yōu)化后的工藝流程如圖4所示,所得指標(biāo)見表5。由表5結(jié)果可看出,在原礦分級棒磨細度為-74μm占60%條件下,通過螺旋溜槽預(yù)富集—粗精礦離心重選—離心精礦再搖床重選的多段作業(yè)條件下,產(chǎn)出的最終重選精礦含(Ta、Nb)2O342.32%,回收率為48.57%。

        圖4 優(yōu)化后的重選工藝流程

        表5 優(yōu)化后的重選指標(biāo) %

        2.3 鋰云母浮選

        2.3.1 礦漿pH條件試驗

        以圖3產(chǎn)出的重選尾礦作為鋰云母浮選的原料進行浮選處理,由于鋰云母為TOT型結(jié)構(gòu)的層狀硅酸鹽礦物,其可浮性受其表面電荷及零電點影響極大,其礦物表面基本荷負電[9],常采用陽離子捕收劑作為鋰云母的捕收劑,而常規(guī)陽離子捕收劑對鋰云母表面的吸附能力受礦漿pH、礦泥含量干擾較大,所以進行了礦漿pH條件試驗,試驗流程如圖5所示,固定十二胺作為鋰云母的捕收劑,水玻璃作為石英、長石等脈石礦物的抑制劑,通過加入碳酸鈉、稀鹽酸作為礦漿pH的調(diào)整劑,所得結(jié)果如圖6所示。

        圖5 鋰云母浮選礦漿pH條件試驗流程

        圖6 礦漿pH條件試驗結(jié)果

        由圖6結(jié)果可看出,在礦漿pH酸性及中性區(qū)間內(nèi)該礦石中的鋰云母礦物可浮性維持在較高的水平,這是由于鋰云母捕收劑所用的胺鹽在酸性條件下更易產(chǎn)生游離態(tài)的胺根離子,同時酸性條件下水玻璃對石英、長石的抑制效果更為明顯,有利于浮選精礦中鋰品位的提升,結(jié)合試驗條件和圖6結(jié)果,鋰云母浮選最佳礦漿pH為5。

        2.3.2 捕收劑條件試驗

        由于鋰云母礦物表面具有較強的鍵合羥基的能力[9],采用組合捕收劑較常規(guī)的單一胺鹽捕收劑更易在鋰云母表面產(chǎn)生共吸附的效果,所以現(xiàn)階段多采用選鋰活化劑+胺鹽捕收的形式促進鋰云母的上?。?0],捕收劑種類條件試驗流程如圖5所示,固定礦漿調(diào)整劑為HCl,調(diào)整礦漿pH為5,抑制劑水玻璃用量為2 000 g/t,以捕收劑種類為變量,所得結(jié)果見表6,由表6結(jié)果可看出,對鋰云母捕收能力為:陰陽離子組合捕收劑>陽離子組合捕收劑>單一陽離子捕收劑。椰油胺+SDS(十二烷基磺酸鈉)在用量為60 g/t+20 g/t條件下,浮選鋰精礦選礦指標(biāo)最為優(yōu)越,所以擬采用椰油胺+SDS為處理該含鉭鈮鋰云母多金屬礦中鋰云母的捕收劑。

        表6 捕收劑條件試驗結(jié)果

        2.4 全流程閉路試驗及指標(biāo)

        根據(jù)已有的條件試驗結(jié)果進行了原礦分級棒磨—鉭鈮礦物重選—重選尾礦浮選的全流程閉路試驗,試驗流程如圖7所示,所得指標(biāo)見表7。

        圖7 全流程試驗流程

        表7 全流程試驗指標(biāo) %

        由表7結(jié)果可得,采用推薦的工藝流程處理該含鉭鈮鋰云母多金屬礦,可得到鉭鈮精礦及鋰精礦兩個產(chǎn)品,鉭鈮精礦含(Ta、Nb)2O342.32%、(Ta、Nb)2O3回收率為48.36%;鋰云母精礦Li2O 3.68%,Li2O回收率88.95%。

        3 結(jié) 論

        1.河南省盧氏縣某地產(chǎn)出的含鉭鈮稀金屬鋰云母多金屬礦原礦含(Ta、Nb)2O30.025%、Li2O 0.72%,經(jīng)礦石性質(zhì)分析可知,礦石中的鉭鈮元素主要賦存于含鐵鉭鈮礦及細晶石中,鋰元素主要賦存于鋰云母、鐵鋰云母等云母礦物之中,通過鏡下檢測及統(tǒng)計可知礦石中的含鉭鈮礦物嵌布粒度較粗,有利于重選進行預(yù)富集。

        2.采用分級—棒磨的形式對原礦礦石進行處理,可有效避免鉭鈮礦物的過粉碎,并通過不同重選設(shè)備的組合優(yōu)化,產(chǎn)出的鉭鈮精礦含(Ta、Nb)2O342.32%,達到了鉭鈮冶煉的質(zhì)量要求。

        3.重選尾礦作為鋰云母浮選的給料,在礦漿pH為5的條件下,使用椰油胺+SDS作為該礦石中鋰云母礦物的捕收劑,可實現(xiàn)對該礦中含鋰礦物的充分回收,推薦工藝全流程試驗產(chǎn)出的鋰云母精礦含Li2O 3.68%、Li2O回收率為88.95%。

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