某锂多金属矿浮选工艺研究①

吕子虎， 卫 敏， 吴东印， 赵登魁， 程宏伟， 杨 飞

（1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南 郑州450006； 2.国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室，河南 郑州450006； 3.国土资源部放射性与稀有稀散矿产综合利用重点实验室，广东韶关512026）

锂是密度最小、金属活动性较强的一种重要能源金属，更因为其具有优异的储能性能，已被国家上升到战略资源的高度。 锂金属及其化合物在热核反应、高能锂电池、轻质合金等领域都获得了广泛应用［1-3］。自然界中，锂主要来源于锂辉石、锂云母、铁锂云母等固体含锂矿物以及盐湖卤水［4-8］。 某锂多金属矿矿石资源丰富，二氧化锂资源量上万吨，且伴生有铷铯稀有金属，为合理开发此锂资源及综合利用伴生稀有金属铷铯，有必要对其开展选矿试验研究，为企业提供技术支撑和服务。

1 矿石性质

某锂多金属矿矿物成分见表1，化学多元素分析结果见表2。 矿石中主要含锂矿物有锂云母、铁锂云母和含锂白云母以及少量锂辉石，主要脉石矿物有石英、长石、方解石、高岭石、黑云母等。 锂云母、铁锂云母在矿石中主要分布在石英和长石粒间，锂云母粒度粗细不均，粗粒可到3 mm，细粒锂云母被石英和长石包裹，包裹体粒度多在0.01 mm 以下。 含锂白云母主要以细粒集合体状或细脉状分布，粒度多集中在0.002 ～0.01 mm 之间，易泥化。 锂辉石细粒嵌布，粒度主要集中在0.05 ～0.2 mm 之间。 长石主要以钠长石为主，其次是钾长石，常与石英、云母等组成花岗结构，粒度一般在0.3～3 mm 之间。 石英的形成有两期，早期较粗，晚期较细，粒度一般小于0.01 mm。

表1 矿石矿物组成（质量分数）／%

表2 矿石化学多元素分析结果（质量分数）／%

2 试验研究

2.1 试验方案

锂云母选别方法主要是手选和浮选，手选一般用于选别结晶粗大的锂云母矿，浮选用于细粒嵌布的锂云母矿。 锂云母可在酸性矿浆中浮选，采用硫酸调浆（pH ＜3），胺类阳离子作捕收剂浮选锂云母；也可在碱性矿浆中浮选，采用阴离子⁃阳离子混合捕收剂浮选锂云母［9-11］。 在工艺矿物学研究及大量探索试验的基础上确立了锂云母选别流程为：磨矿⁃脱泥⁃碱性浮选，原则流程见图1。 其中助剂CP⁃5 为自主研发的药剂，是一种无机盐。

图1 原则流程

2.2 试验及结果分析

2.2.1 磨矿细度对锂云母分选的影响

选矿过程中，有用矿物与脉石矿物的充分解离是实现矿物分离富集的先决条件。 在碳酸钠用量1 000 g／t、水玻璃用量2 000 g／t、助剂CP⁃5 用量300 g／t、氧化石蜡皂用量400 g／t、十二胺用量100 g／t 条件下，考察了磨矿细度对锂云母分选的影响，试验流程见图1，结果见图2。 结果表明，精矿Li2O 品位随着磨矿细度提高而逐渐降低，回收率则先快速增加后缓慢增加，在-0.074 mm 粒级占50%时，锂云母精矿Li2O 品位3.04%、回收率75.54%。 考虑到粗选尽可能回收有用矿物，因此选择磨矿细度为-0.074 mm 粒级占50%。

图2 磨矿细度对锂云母分选的影响

2.2.2 碳酸钠用量对锂云母分选的影响

碳酸钠可以调节矿浆pH 值，消除有害离子影响，提高捕收剂使用效率，降低捕收剂消耗。 磨矿细度-0.074 mm 粒级占50%，其他条件不变，碳酸钠用量对锂云母分选效果的影响见图3。 由图3 可知，随着碳酸钠用量增加，锂云母精矿Li2O 品位和回收率逐渐升高，说明使用碳酸钠有利于提高锂云母的分选效果；碳酸钠用量为800 g／t 时，锂云母精矿Li2O 品位3.27%、回收率69.77%，分选效果较好，因此碳酸钠用量确定为800 g／t（矿浆pH＝8）。

图3 碳酸钠用量对锂云母分选的影响

2.2.3 水玻璃用量对锂云母分选的影响

水玻璃是硅酸盐脉石矿物良好的抑制剂。 碳酸钠用量800 g／t，其他条件不变，水玻璃用量对锂云母分选效果的影响见图4。 图4 显示，锂云母精矿Li2O 品位随着水玻璃用量增加先快速升高后缓慢降低，回收率则先快速后缓慢增加。 综合考虑选择水玻璃用量为2 000 g／t 为宜，此时锂云母精矿Li2O 品位3.28%、回收率79.58%。

图4 水玻璃用量对锂云母分选的影响

2.2.4 浮选助剂用量对锂云母分选的影响

试验过程中发现，浮选时添加浮选助剂CP⁃5 可明显提高锂云母精矿回收率。 水玻璃用量2 000 g／t，其他条件不变，助剂CP⁃5 用量对锂云母精矿Li2O 品位和回收率的影响见图5。 由图5 可以看出，相同试验条件下，随着浮选助剂添加量增加，锂云母精矿Li2O品位先增加后降低、但变化不大，回收率从66.91%增加到74.35%，显然CP⁃5 的添加有利于提高锂云母精矿回收率，改善锂云母分选效果。 综合考虑选择CP⁃5 添加量为300 g／t。

图5 CP⁃5 添加量对锂云母分选的影响

2.2.5 捕收剂用量对锂云母分选的影响

混合捕收剂间具有协同作用，可以提高矿物浮选的选择性和回收率，还能减少药剂用量。 前期研究表明，氧化石蜡皂与十二胺的配比为4 ∶1时，分选指标较好。 为此基础上，在助剂CP⁃5 用量300 g／t，其他条件不变的情况下，混合捕收剂用量对锂云母分选效果的影响见图6。 结果表明，锂云母精矿Li2O 品位随着混合捕收剂用量增加而降低，回收率则先增后降，在混合捕收剂用量为500 g／t 时，锂云母精矿Li2O 品位3.31%、回收率75.87%，分选指标较好，所以确定混合捕收剂用量为500 g／t。

图6 混合捕收剂用量对锂云母分选的影响

2.3 全流程试验

在锂多金属矿工艺矿物学研究及锂云母选别条件试验的基础上，进行了全流程开路试验，试验条件及流程见图7，结果见表3。 浮选全流程开路试验采用磨矿⁃脱泥⁃一粗两扫两精浮选工艺流程，得到了Li2O 品位4.02%、回收率52.53%的锂云母精矿。 闭路试验采用中矿顺序返回的工艺流程，可获得Li2O 品位3.77%、回收率72.58%的锂云母精矿，其中Rb2O 含量0.67%、回收率71.09%，Cs2O 含量0.11%、回收率71.54%，实现了伴生稀有元素的综合回收，提高了矿物资源利用率。

图7 全流程开路试验流程

表3 全流程开路试验结果

3 结 语

1） 矿石中锂云母、铁锂云母及含锂白云母是主要回收的含锂铷铯矿物，其多以粒间形式分布在石英和长石粒间，嵌布粒度以中细粒为主。 但有部分细粒的锂云母、含锂白云母被长石和石英包裹，粒度较细，单体解离困难，可浮性较差，不易回收。 该矿石风化较严重，含有一定量易泥化的黏土矿物，此外还有部分微细粒含锂白云母，在磨矿过程中皆易泥化形成矿泥，将影响选矿指标。

2） 根据矿石性质，该矿宜采用磨矿⁃脱泥⁃浮选的工艺流程。 采用碱法阴离子⁃阳离子浮选工艺，十二胺和氧化石蜡皂作阴、阳离子混合捕收剂，CP⁃5 为浮选助剂，浮选闭路试验获得Li2O 品位3.77%、Rb2O 含量0.67%、Cs2O 含量0.11%，回收率分别为72.58%、71.09%和71.54%的锂云母精矿，选矿指标较理想。