彭少偉 王 前 王兆連 盧 昊 王寶春丁長田 魏守江 竇海濤 張 濤 李永昊

(山東華特磁電科技股份有限公司 山東 濰坊 262600)

我國是重要的鋰資源大國,已探明的鋰礦資源工業(yè)儲量位于全球第二,主要分布在四川、江西、新疆、青海、西藏、湖北、湖南、河南及福建等地［1］。具有工業(yè)利用價值的含鋰礦物主要為鋰輝石、鋰云母及鹽湖鹵水等,其中鋰輝石的開發(fā)利用率與選礦價值較高。鋰輝石常產(chǎn)于花崗偉晶巖礦床,主要礦物為長石、石英、白云母、鋰輝石、磁鐵礦、褐鐵礦、鉭鈮礦、錫石等。選礦廠一般采用浮選、磁選、重選等工藝將價值較高的鋰輝石、鉭鈮礦、錫石等礦物選出,占比較大的長石、石英、云母、磁性鐵等有價礦物直接排入尾礦庫中,造成資源浪費的同時加大了庫容壓力［2］。

湖南某花崗偉晶巖鋰輝石浮選廠的尾礦庫容將滿,急需對尾礦進行利用以延長尾礦庫的使用壽命,同時回收廢棄礦物中的有用組分,實現(xiàn)二次資源最大化綜合利用［3］。

該尾礦中的磁性鐵、白云母、長石、石英等礦物都具有選礦回收的價值,筆者依據(jù)礦物間的密度、可浮性、比磁化率等理化性能差異,采用弱磁選鐵—優(yōu)先浮選—云母浮選—強磁除雜—重選提純等等選礦工藝流程,可以綜合回收尾礦中80%以上的有用組分,大幅度地減少了礦山選廠尾礦排放量,并取得了較高的經(jīng)濟效益［4］。

1 原礦性質(zhì)

湖南某花崗偉晶巖鋰輝石尾礦樣品化學多元素分析結(jié)果見表1,礦物組成及含量見表2。

表1 原礦多元素分析結(jié)果(%)

表2 原礦主要礦物組成及含量(%)

續(xù)表2

由表1多元素分析和表2礦物組成及含量分析結(jié)果可知,鋰輝石尾礦中主要有價礦物為石英、鉀長石、鈉長石、白云母、磁鐵礦等;其他礦物有褐鐵礦、螢石、黃鐵礦、鋰云母、鋰輝石、磷灰石、鐵白云石、綠泥石、角閃石、錳鋁石榴石、黑云母、硅灰石及少量的錫石、鉭鐵礦、鈮鐵礦等。礦物種類繁多,其中長石、石英、云母、磁鐵礦等4種礦物的占比為86.21%。具有較高的綜合回收利用價值;鉭鈮礦物、錫石、鋰輝石、鋰云母、螢石等礦物含量較低無回收價值;黃鐵礦、磷灰石、綠泥石、角閃石、鐵白云母、褐鐵礦、鈦鐵礦、錳鋁榴石等為主要含S、P、Fe、Ca、Mg、Ti、Mn等有害元素礦物。

2 選礦試驗

2.1 試驗方案確定

鋰輝石尾礦中磁鐵礦具有強磁性,褐鐵礦、鐵白云石、石榴石、綠泥石、角閃石、黑云母、鈦鐵礦等礦物具有弱磁性,黃鐵礦、磷灰石、螢石等礦物可浮性較好,鋰輝石、錫石、鉭鈮礦等含量較低。依據(jù)礦物組成分析結(jié)果及各礦物間理化性能的差異,確定選礦試驗工藝流程為:原礦先經(jīng)弱磁選出磁鐵礦和機械鐵等強磁性礦物,磁尾調(diào)整礦漿p H 值,優(yōu)先選出可浮性較好的黃鐵礦、磷灰石、白云石、螢石、氧化鐵鈦等易浮礦物［5］,再以陰陽離子組合藥劑進行云母浮選,浮尾經(jīng)強磁和重選方式去除弱磁性的氧化鐵、鈦和硅酸鐵等雜質(zhì)礦物,獲得長石精礦產(chǎn)品。

2.2 弱磁選鐵試驗

取-200目74.62%細度試樣,經(jīng)筒式磁選機在磁場強度分別為1 400 GS、2 200 GS、3 000 GS等條件下做磁選對比試驗,目的是通過磁選工藝獲得合格的鐵精礦產(chǎn)品。試驗結(jié)果見表3。弱磁選鐵3種條件對比試驗結(jié)果顯示,精礦品位達到63%二級品和61%三級品的質(zhì)量標準,品位與場強成反比,回收率與場強成正比,綜合各項指標,以2 200 GS磁選的條件為適中。可得產(chǎn)率為3.08%、TFe品位63.70%、回收率為48.64%的鐵精礦產(chǎn)品。

表3 弱磁選鐵試驗結(jié)果(%)

2.3 優(yōu)先浮選試驗

針對部分可浮性較好的礦物,可選擇添加少量捕收劑以優(yōu)先浮選的方式提前選出。以碳酸鈉調(diào)整礦漿p H 值為9,采用10g/t丁基黃藥、40 g/t油酸、30 g/t起泡劑等藥劑制度一次粗選流程,對黃鐵礦、磷灰石、白云石、螢石、氧化鐵、細泥等易浮礦物進行優(yōu)先浮選。試驗結(jié)果見表4。

表4 優(yōu)先浮選試驗結(jié)果

續(xù)表4

選擇適量的黃藥和脂肪酸等捕收劑,可將含鐵、硫、磷、鈣、鎂等易浮礦物提前選出,泡沫尾礦產(chǎn)品中Fe2O3、S、P、Ca的回收率分別達到68.72%、84.21%、77.78%、85.71%,為后續(xù)云母及長石的選礦作業(yè)指標提供了保障。

2.4 云母浮選試驗

花崗偉晶巖鋰輝石尾礦中的云母主要為白云母,伴生有少量的黑云母和鋰云母,云母一般在酸性介質(zhì)中用胺類捕收劑或在堿性介質(zhì)中用陰離子或陰陽離子組合捕收劑進行浮選［6］。優(yōu)先浮選易浮礦物時采用堿性介質(zhì),故云母浮選也需采用堿性條件。以淀粉300 g/t用量作為氧化鐵抑制劑,陰離子油酸800 g/t用量作云母捕收劑,配以陽離子十二胺40 g/t用量作輔助捕收劑,選擇一粗兩精選流程對云母進行浮選回收,試驗結(jié)果見表5。

表5 優(yōu)先浮選試驗結(jié)果

經(jīng)一粗兩精選的浮選工藝,淀粉有效地抑制了含鐵礦物的可浮性,陰陽離子混合捕收劑選出產(chǎn)率為12.65%,Fe2O3含量0.35%的白云母產(chǎn)品;浮選中礦含雜質(zhì)較多,可并入尾礦處理;浮選尾礦中硅、鋁、鉀、鈉的含量符合一般長石礦標準,但Fe2O3含量較高,應考慮采用強磁選或重選方式去除。

2.5 強磁除雜試驗

云母浮選尾礦中主要礦物為鉀長石、鈉長石、石英等,含有少量的褐鐵礦、綠泥石、角閃石、石榴石、硅灰石、鈦鐵礦、鐵白云石等雜質(zhì)礦物,這些礦物大都具有弱磁性,可采用強磁選工藝去除。選擇立環(huán)高梯度磁選機分別做1.2 T+1.4 T 和1.4 T+1.4 T 不同場強一粗一精選流程的強磁除雜對比試驗,以選出合格的長石精礦產(chǎn)品。試驗結(jié)果見表6。

表6 強磁除雜對比試驗結(jié)果(%)

立環(huán)1.2T+1.4T 一粗一精選試驗,得產(chǎn)率為91.07%、Fe2O30.17%、白度58.26%的長石精礦產(chǎn)品;立環(huán)1.4T+1.4T 一粗一精選試驗,得產(chǎn)率為89.74%、Fe2O30.15%、白度59.38%的長石精礦產(chǎn)品。2 種對比條件以1.2 T+1.4 T 的立環(huán)一粗一精選流程的綜合指標為適宜,精礦中所含的鐵、鈦等雜質(zhì)礦物采用強磁選方式難以有效去除。

2.6 重選提純試驗

強磁除雜所產(chǎn)出的長石精礦仍含有少量含鐵、鈦礦物影響著白度指標,2次強磁選仍未將其選出,說明這部分雜質(zhì)礦物的比磁化率較低或呈微細粒連生體及包裹體形式賦存。常規(guī)含鐵、鈦礦物的密度一般大于3.4 g/cm3,而長石、石英的密度在2.5～2.7 g/cm3,利用礦物間的密度差異,可采用重選方式進行分選。試驗選擇離心選礦機和螺旋溜槽兩種重選設備進行重選提純對比試驗,以去除含鐵、鈦的雜質(zhì)礦物,提升長石精礦品質(zhì)。試驗結(jié)果見表7。長石精礦經(jīng)離心選礦機和螺旋溜槽重選后,Fe2O3和TiO2雜質(zhì)含量由0.17%和0.12%分別降低至0.10～0.12%和0.06～0.08%,白度由58.26%分別提高至63.58%和62.79%,說明重選工藝可將極弱磁性的氧化鐵、鈦及硅酸鐵等雜質(zhì)礦物有效地分離去除,從而獲得優(yōu)質(zhì)的陶瓷用長石精礦產(chǎn)品。2種重選條件指標相近,綜合考慮選擇螺旋溜槽做重選提純工藝。

表7 重選提純試驗結(jié)果(%)

2.7 全流程試驗

在各條件試驗基礎上對湖南某鋰輝石浮選尾礦進行鐵、云母、長石等礦物綜合選礦全流程試驗,-200目74.62%細度的鋰輝石尾礦,經(jīng)筒式磁選機2200 GS選出磁性鐵精礦,磁尾調(diào)整礦漿p H 值,經(jīng)少量混合捕收劑優(yōu)先選出易浮礦物;再經(jīng)陰陽離子組合藥劑浮選出云母產(chǎn)品,浮選尾礦以高梯度立環(huán)磁選機一粗一精選工藝強磁去除弱磁性礦物,再以螺旋溜槽重選提純得長石精礦產(chǎn)品。易浮物泡沫產(chǎn)品、云母浮選中礦、立環(huán)強磁尾礦、溜槽重選尾礦等4種產(chǎn)品合并為總尾礦。全流程工藝見圖1;全流程試驗見表8。

表8 全流程試驗結(jié)果(%)

圖1 湖南某鋰輝石尾礦綜合選礦試驗工藝流程

3 結(jié)語

(1)花崗偉晶巖鋰輝石浮選尾礦中主要有價礦物磁鐵礦、云母、長石、石英等的占比為86.21%,其他含硫、磷、鈣、鎂、鐵、鈦、錳等的礦物均為雜質(zhì)礦物。

(2)采用弱磁選鐵?優(yōu)先浮選?云母浮選?強磁除雜?重選提純的選礦工藝流程,可分別獲得產(chǎn)率為2.98%、TFe品位63.87%的鐵精礦和產(chǎn)率為11.30%的白云母及產(chǎn)率為66.27%、白度為62.84%的長石精礦等3種合格產(chǎn)品。

(3)長石精礦產(chǎn)品在長石與石英浮選分離試驗對比中發(fā)現(xiàn),只有在氫氟酸條件下才有明顯分選的效果,可得K2O+Na2O 為12.82%的長石精礦和SiO298.68%的石英精礦兩種產(chǎn)品,但基于國家環(huán)保政策的要求所限,無法實現(xiàn)長石與石英浮選分離的實際應用。

(4)采用本文所提供的磁、重、浮聯(lián)合選礦工藝流程,可低成本、規(guī)?；?、較環(huán)保地產(chǎn)出3種合格的工業(yè)產(chǎn)品,回收利用率達到80.55%,大幅度地提高經(jīng)濟效益和二次資源綜合利用率。