鋰輝石選礦工藝及藥劑現狀
2017-12-26 14:24:09??????點擊：
鋰輝石選別受到諸多因素的影響，如：礦石類型、礦物共生組合、嵌布特征及礦石品位等，需采用不同的選礦工藝流程。在鋰輝石的選礦實踐中，目前鋰輝石的選別方法主要有浮選法、手選法、熱裂法、重懸浮液法、磁選法及聯合選礦法等。
1）浮選法
鋰輝石的主要選別方法是浮選法。調漿作業過程中浮選機的攪拌強度、礦漿溫度以及調整劑的配比是影響鋰輝石浮選的重要三大因素。現今我國鋰輝石的浮選方法是通過添加“三堿兩皂”進行選別。“三堿”，即氫氧化鈉、碳酸鈉和硫化鈉，它們的用量、加入位置、選別過程中所用水中 Ca2+的濃度等都對鋰輝石浮選的有著重要的影響。影響浮選指標的關鍵因素是礦漿中碳酸根離子、氫氧根離子、鈣離子的濃度比，因此，調整劑的用量隨所用水的軟硬不同而有所改變。在最佳 pH 為弱堿性的礦漿環境中，采用油酸及其皂類就能很容易浮起表面純凈的鋰輝石。“兩皂”，即環烷酸皂及氧化石蠟皂，它們是鋰輝石浮選常用捕收劑，其用量也隨著水的軟硬不同而相應有所改變。在水質較硬的情況下，環烷酸皂不利于浮選，當水質較軟時，使用環烷酸皂可以使鋰輝石回收率獲得明顯增加。因為礦物表面常遭受風化及浮選過程中礦漿中的云母污染，使鋰輝石的可浮性變差，同時礦漿中的一些溶鹽離子如鎂離子、鐵離子以及鈣離子等，它們不僅使鋰輝石得到活化，同時也使脈石礦物得到了活化，使鋰輝石與脈石礦物的浮游性差異不明顯。因此，對于各種鋰輝石礦石，在選擇適宜的捕收劑和選礦工藝之前應先對其物理化學性質進行研究分析。正浮選和反浮選兩種工藝流程是目前在工業上用來選別鋰輝石的主要方法。
① 浮選法
正浮選一般采用陰離子捕收劑，通過將已被磨細的礦石加入強堿性的堿性介質中，進行高濃度的強攪拌，在多次擦洗并脫泥后，最后添加陰離子捕收劑進行鋰輝石的直接選別。由于加入的氫氧化鈉和礦漿中的硅酸鹽發生反應生成硅酸鈉—“自生水玻璃”，這是一種無機抑制劑，能有效抑制硅酸鹽類脈石礦物，因此，在浮選過程可不需加入抑制劑。該工藝過程中，鋰輝石的堿性活化是選別中的一個關鍵環節。通過 NaOH 處理高濃度下的原礦漿，然后將礦液和礦物與堿的作用產物脫出，此時鋰輝石由于表面侵出 SiO2而被活化，而脈石礦物由于其表面的活化陽離子（Cu2+、Ca2+、Fe3+等）生成難溶化合物從礦物表面排除而被抑制。洗礦脫泥后采用陰離子捕收劑浮選鋰輝石。為了更好地抑制脈石礦物，可添加水玻璃、栲膠、木質素及乳酸等調整劑。
新疆可可托海稀有金屬鋰輝石礦石，通過在浮選機中進行高強度攪拌、擦洗礦物表面爾后進行脫泥，脫泥尾礦在中性偏弱堿性環境下采用陽離子捕收劑優先浮選云母，浮云母尾礦用 Na2CO3和 NaOH 作組合調整劑調漿，在礦漿 pH=10.5~11.5 條件下，選用用氧化石蠟皂作捕收劑浮選鋰輝石，在原礦含 Li2O 1.76%的情況下獲得含 Li2O 5.65%~6.38%的鋰輝石精礦，回收率為 80.78%。
孫蔚等人對某鋰輝石礦進行實驗室小型試驗研究，通過磨礦細度、浮選機攪拌強度、調整劑配比、選別過程中調整劑與捕收劑用量之間同浮選所有不同水質的關系以及浮選藥劑的加入地點等方面進行對比試驗，確定最佳條件，在原礦 Li2O 品位 1.42%的情況下，最終獲得 Li2O 含量 6.05%，回收率 85.92%的鋰輝石精礦。試驗結果顯示，攪拌作業與氫氧化鈉有關，隨著氫氧化鈉用量的增加，攪拌時間可以相應縮短，同時回收率也逐漸增加。一定程度上提高浮選機的作業強度，鋰輝石精礦的品位和回收率都能也獲得一定程度的提高。不同水質下的調整劑試驗表明，水中 Ca2+濃度較高時，NaOH 不宜加入磨機中，并且攪拌作業中 NaOH 用量也不宜多；在水質較軟的情況下，向礦漿中加入 NaOH 后，活化作用明顯。同時，進行的 Na2CO3試驗表明，鋰輝石精礦的品位隨著 Na2CO3用量的增加而明顯上升，當 Na2CO3用量超過一定范圍時，鋰輝石精礦的回收率有所降低。
嚴更生等人針對某建成后的鋰輝石選廠，出現鋰輝石難于選別的情況，通過加強選鋰前礦漿的攪拌擦洗、添加鋰輝石活化劑氯化鈣以及改變捕收劑等辦法，改善鋰輝石可浮選，最終取得了較好的選別指標。實驗室小型試驗采用組合捕收劑即油酸鈉：731 為 7:3，Na2CO3、NaOH 作調整劑，采用柴油穩定泡沫，當磨礦細度-0.074mm 含量 80%時，鋰輝石平均含量 16.00%的情況下，最終獲得的精礦中鋰輝石含量為 72.65%，回收率達 76.00%
的較好指標。
②反浮選
反浮選工藝是采用石灰和糊精調漿，在 pH 值 10.5~11.0 的條件下用陽離子捕收劑反浮選石英、長石、云母等硅酸鹽類脈石礦物。為了獲得合格鋰輝石精礦，將含有某些鐵礦物的槽內產品濃密后用氫氟酸調漿處理，再選用脂肪酸類捕收劑—樹脂酸皂進行精選，獲得的槽內產品就是鋰輝石精礦。在美國金絲山鋰輝石選礦廠就采用反浮選流程，他們以石灰為 pH 調整劑，在堿性介質中添加鋰輝石抑制劑抑制鋰輝石礦物，選取陽離子捕收劑反浮選出脈石礦物，獲得的鋰輝石精礦即為槽內產品，該產品達到化工級產品標準。為提高鋰輝石精礦產品質量，可將上述精礦產品進行精選，為了使鋰精礦中 Fe 的含量得到降低，通過添加 HF、樹脂酸鹽，最后加入起泡劑脫除鐵礦物，如此獲得的鋰輝石精礦達到陶瓷鋰輝石標準，即可作為陶瓷工業的原料。優先脫除的脈石礦物而獲得的泡沫精礦可進一步進行分離，分別獲得云母、長石以及石英等精礦產品，在原礦含 Li2O 1.5%左右的情況下，獲得的鋰輝石精礦含 Li2O 高于 6.00%，回收率 70.00%～75.00%。
2）手選法
根據礦物自身的形狀或顏色等外部特征與硅酸鹽類脈石礦物進行分離的方法是手選法。對于粗粒結晶結合體，即鋰輝石與鋰云母，通過手選可以獲得很好的鋰輝石精礦。目前美國南達科塔州的埃特礦床的鋰輝石礦石仍采用此法進行選別。四川金川縣李家溝鋰輝石礦采用手選法對礦石進行預處理，即在粗碎之后通過手選作業將部分廢石剔除。人工手選揀出較為簡易，手選不但可提高入選礦石品位，降低選礦成本，同時也有助于提高鋰浮選指標。但該方法效率低下，且不適于細粒浸染礦石。
3）熱裂法
通過加熱、冷卻等措施，能對某些礦物進行選擇性的破壞，這就是熱裂法。鋰輝石礦物在加熱過程中其晶體會發生轉變，即同素異形體的轉變。一些脈石礦物與鋰輝石礦物性質不同，在加熱過程中晶體未發生變化，因此，用此法選別鋰輝石是可行的。但此方法僅限于礦石組分良好的情形，如若礦石中存在大量具有和鋰輝石同樣晶體性質的脈石礦物，如鈉長石、方解石和云母等，那么采用此方法就難以得到合格的鋰輝石精礦。
四川甘孜洲蕥江縣的甲基咔鋰輝石礦區采用熱裂法對該鋰輝石進行選礦試驗研究，試驗結果顯示，在礦石粒度-55～±0.2mm，溫度 1050±50℃，恒溫時間 30～40min 的工藝條件下進行電爐焙燒，在原礦含 Li2O 2.0%左右的情況下，可獲得精礦中 Li2O 品位為 6～8%，回收率達到80%。但因此法焙燒需要在很高的溫度下進行，不能綜合回收其它有用金屬組分，因此，在現實生產中存在一定的局限性。
4）重懸浮液法
由于鋰輝石礦物與脈石礦物的密度不同，利用該性質對其進行選別，此法即為重懸浮液或重液選礦法。鋰輝石單礦物密度為 3.10～3.20g/cm3，而與鋰輝石礦物共生的脈石礦物（長石、石英、白云母等）的密度約為 2.6g/cm3，雖然這一密度差對于用搖床和跳汰機選別無法進行，但對于某些類型的鋰礦石是可行的。常用的懸浮液有磁鐵礦、三溴甲烷、硅鐵等。在保證懸浮液的粘度保持最小的同時，該懸浮液比重能夠保持不變，最終可得到的鋰輝石精礦質量很高。陶家榮等人對某鋰輝石礦采用重介質法進行的選礦工業試驗，結果表明，當重介質系統的介質密度為 2.95～3.0kg/L，鋰輝石樣品的粒級為-3+1mm時，采用一粗一精流程，在原礦含 Li2O 2.95%的情況下，即可獲得品位為 7.06%，總回收率為 87.47%的鋰輝石精礦。廖明和等人認為，重懸浮液法不僅簡單實際而且同時也直觀、效果顯著，是鋰輝石有效選別的一種預可選性考查方法。采用此法可使我們了解到鋰輝石礦物在不同粒度條件下的單體解離情況以及鋰輝石礦物從脈石礦物中分離的精度，進而快速作出該礦石的可選性初步評價，提供下步擴大選礦試驗的依據。
江西贛縣鋰輝石礦礦脈侵入于石英云母片巖之中，礦脈十條有余已被控制，每條脈長一百五十到三百米之間，厚三到十五米，是典型的花崗偉晶巖型鋰輝石礦床。鋰輝石、石英、白云母、絹云母及粗粒晶體鉀鈉長石是礦石的主要成分，且含有微量鈮鉭鐵礦，鋰輝石含量一般百分之十到百分之三十，其中富礦段達百分之四十五以上，對應 Li2O 含量最低為 0.7%，最高達 3.44%。根據此礦床的特性，在 V10、V25、V26三條脈礦中，分別進行取樣，其中 V10、V25脈礦的試樣是原生到弱風化礦石，另外，V26為原生富礦石（單樣重約5kg），同時選取+0.125mm 粒級部分，其產率分別為 86.0%、88.8%、92.6%，將此部分作為重液分選的試樣。該試驗采用的重液為分析純三溴甲烷，其密度在 2.891 與 2.889g/cm3之間，用于同鋰輝石共生的脈石礦物(鉀鈉長石、石英、白云母、絹云母，密度為 2.6 g/cm3左右)分離。分選步驟如下：首先在室溫下，向 250mL 玻璃燒杯中倒入重液（約 170mL），然后向重液中放入約 50g 的礦樣，用玻璃棒攪拌 1min 左右，溶液靜置、分層后用 140 目的不銹鋼對其進行篩選，取出沉物（精礦）及浮物（尾礦），對獲得的精尾礦進行洗滌并烘干，稱重，最后將精尾礦磨細化驗。試驗獲得了 Li2O 品位在 6.1%與 6.9%之間，回收率最低
66.7%，最高達 94%的鋰輝石精礦。在采用最佳分選的粒度（0.28~1mm）條件下，鋰輝石精礦 Li2O 品位達 6.72%～7.0%，回收率 83%～95%。隨后開展了擴大浮選試驗研究，最終獲得的合格鋰輝石精礦回收率達 70%以上。A.B.索薩等對細晶偉晶巖形式的葡萄牙北部花崗巖鋰輝石礦石進行處理，并進行了浮選及重介質選別試驗，以獲得合格的鋰輝石精礦和長石精礦。他們采用溴仿作為重液，將礦樣（其粒度為 2.00～6.70mm）分成四種不的粒級級別進行試驗，最后獲得的鋰輝石精礦含 Li2O 5.00%左右，回收率為 39.0%～61.0%，達到玻璃級的質量標準。 此法雖不受溫度影響，同時可在較粗粒度下進行，但目前重懸浮液選礦限于工藝較復雜及成本較高等問題而不能實際應用。
5）磁選法
提高鋰輝石精礦質量的通常采用磁選法，該法通常用于去除礦石礦物中的弱磁性鐵鋰云母或含 Fe 的其他雜質。由于通常采用浮選法獲得的鋰輝石精礦中有時 Fe 含量較高，可采用磁選法對該鋰輝石精礦進行處理，獲得低鐵鋰輝石，以提高鋰輝石精礦的品級。若需對鋰輝石粗精礦去除弱磁性雜質，可采用此法。
6）聯合選礦法
當前采用單一的選礦方法很難從貧、細、雜的鋰輝石礦物中得到合格的鋰輝石精礦，聯合選礦法及選冶聯合工藝由此產生，如：浮選—磁選工藝（四川某地的鋰輝石礦、新疆可可托海稀有金屬鋰輝石礦）；浮選—重選—磁選聯合工藝（澳大利亞基瓦里公司的格林普什鋰輝石礦、四川某鋰多金屬礦）；選礦—化學處理聯合工藝（加拿大鉭礦業的旦科偉晶巖礦）；選—冶聯合工藝（美國福特公司所屬的北卡羅萊納州鋰輝石偉晶巖礦床）等。 新疆可可托海鋰輝石礦石，經碎磨和脫泥后，以氧化石蠟皂與環烷酸皂作組合捕收劑，NaOH 作 pH 調整劑，在堿性礦漿中采用一粗一精浮選工藝流程進行選別，浮選鋰輝石粗精礦用濕式強磁選機除鐵，在含 Li2O 為 1.14%的情況下，獲得含 Li2O 為 6.44%、Fe2O3為 0.39%的陶瓷級鋰輝石精礦。在常溫下浮選鋰輝石，浮選鋰輝石粗精礦采用反浮選脫去脈石礦物，獲得的精礦中 Li2O 品位為 5.91%、Fe2O3為 1.44%，爾后通過高梯度磁選機脫除含鐵礦物，在原礦含 Li2O 為 1.33%、Fe2O3為 1.02%的情況下，最終獲得的鋰輝石精礦中 Li2O 品位為6.15%、Fe2O3含量為 0.24%的低鐵鋰輝石精礦。澳大利亞基佤俚（Cwalia）公司的格崊普仕（Greenbusbse）鋰輝石礦，原礦石含 Li2O 4.01%，該礦石中鐵雜質存在于電氣石中，且礦物組成簡單，通過采用浮重磁聯合工藝流程，最終可獲得兩種玻璃級鋰輝石精礦，它們的指標分別為：Li2O 為 4.8%、Fe2O3為 0.4%和 Li2O 大于 7.5%、含 Fe2O3小于 0.1%。
1）鋰輝石捕收劑
鋰輝石浮選通常采用的捕收劑包括脂肪酸及其皂類等陰離子捕收劑，如氧化石蠟皂、環烷酸皂、塔爾油、油酸、烷基硫酸鹽及黃酸鹽等，同時胺類陽離子捕收劑也是鋰輝石浮選的有效捕收劑。另外，一些燃料油如柴油等也常與脂肪酸類捕收劑組合使用，被當作輔助捕收劑。國內新疆可可托海公司稀有金屬公司礦業公司鋰選廠用（氧化石蠟皂+環烷酸皂）浮選鋰礦物，國外一些主要的鋰選礦廠幾乎都用油酸或塔爾油作捕收劑。尋找對鋰礦物捕收能力強、選擇性好的多官能團藥劑是當前捕收劑研究工作的主要方向。
據報道，中南大學研制成功的新型藥劑 YZB-17，高效能、選擇性好、起泡性強，代替氧化石蠟皂和環烷酸皂浮選新疆可可托海稀有金屬礦的鋰輝石，小型試驗和工業試驗表明，在藥劑用量相同的條件下，鋰輝石精礦回收率提高了 9.46%，提高了選礦效率。
組合用藥也是浮選藥劑研究的熱點。四川省冶金研究所研制開發了PF系列捕收劑，在金川公司選礦廠的研究結果表明：PF組合捕收劑與氧化石蠟皂相比，在低溫條件下，當精礦品位相當時，其回收率基本保持不變；新疆可可托海公司稀有金屬公司鋰選廠將環烷酸皂和氧化石蠟皂組合使用提高了選別指標；美國金絲山選廠采用塔爾油和乙二醇組合使用；還有一些新型捕收劑組合使用的報道，如螯合捕收劑與油酸組合使用也取得了令人滿意的指標。
2）脈石礦物抑制劑
許多花崗偉晶巖礦床中，脈石礦物多為硅酸鹽類礦物。硅酸鹽類脈石礦物對鋰輝石礦石的影響如下：首先是電性作用，易在鋰輝石表面形成云母罩蓋，影響其回收；另外，易在鋰輝石表面吸附并隨之一起浮起，影響精礦質量。所以，脈石抑制劑的研究一直是鋰輝石礦浮選藥劑研究的一個重要方面。國內外工業生產中使用的硅酸鹽類脈石礦物抑制劑主要有 NaF、Na2S、草酸、酒石酸、檸檬酸、水玻璃、淀粉、木素磺酸鹽、六偏磷酸鈉等。然而，這些藥劑的選擇性和溫定性較差，且藥劑用量及環保等方面都存在較大的問題。如：Na2S 是當前新疆可可托海稀有金屬礦浮選實踐中用到的一種選擇性抑制劑，由于 Na2S 很容易受氧化而失效，造成工藝操作復雜，生產波動性大，且 Na2S 具有一定的毒性，該藥劑無法滿足現今的環保要求。
目前鋰輝石回收實踐中可能存在的困難主要有以下三點：
1）捕收劑仍采用效能低下的傳統型藥劑。在鋰輝石浮選工業實踐中常用的捕收劑有：脂肪酸及其皂類（731、環烷酸皂、油酸、塔爾油等），胺類陽離子捕收劑，以及烷基硫酸鹽和磺酸鹽等。以上捕收劑均存在明顯的缺陷，如脂肪酸類捕收劑不僅所需用量大，單獨使用時捕收效果差，需要與多種捕收劑組合使用，而且對溫度較為敏感，同時不易溶解和分散；烷基硫酸鹽和烷基磺酸鹽的使用條件較為苛刻，此類捕收劑需要在酸性環境中才能實現對鋰輝石的有效選別；而胺類捕收劑雖然對鋰輝石的捕收能力較強，但同時它對其它硅酸鹽類脈石礦物也具較強的捕收能力，選擇性差。
2）調整劑選擇性差，且大多有毒。鋰輝石礦物與硅酸鹽類脈石礦物的浮游性相近，浮選工藝成敗的關鍵在于浮選實踐中，能否實現對鋰輝石有效的選擇性抑制和活化，而目前常見的抑制劑主要有：水玻璃、糊精、淀粉、氟化鈉、硫化鈉等，這些抑制劑不僅對脈石礦物具有抑制作用，且對鋰輝石的抑制效果也較為明顯。
3）“難免離子”的存在對鋰輝石浮選產生有重要的影響。由于不同的硅酸鹽礦物破碎后表面特性以及按其礦物晶體化學特征的天然差異，在不同浮選環境下原本有一定的浮選差異，只要控制好分離條件，是可以實現鋰輝石與其他硅酸鹽類脈石礦物的有效分離。在磨礦過程中，由于鋼球和襯板在作業中的作用，礦物表面受到一定程度的鐵的污染，使鐵及其化合物固著于礦物表面，且這些“難免離子”難以徹底清除，在很大程度上影響礦物的選別；另外，浮選用水中（尤其是回水）本身存在的多價金屬陽離子對硅酸鹽類礦物的浮選也會產生不同程度的影響（如 Ca2+、Mg2+、Fe3+等）。因此，在工業浮選實踐中，以上“難免離子”對鋰輝石浮選有著重要的影響。
可見，必須要解決高效捕收劑和抑制劑的選擇、“難免離子”影響的克服等相關基礎問題，才能實現鋰輝石的高精度分選。
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