内蒙古某锂多金属矿石选矿试验研究

李建伟，张忠伟1，张晓鹏1，程才1，李姗姗1，盖莉莉1

（1.金建工程设计有限公司，山东 烟台 264000 2.烟台建龙矿山设备检测有限公司，山东 烟台 264000）

锂元素在自然界没有独立矿物，均以类质同象混入物的形式存在于云母等硅酸盐矿物中。矿石中产出的具有工业利用价值的锂矿物，主要有锂辉石、锂云母、铁锂云母、锂磷铝石和透锂长石。锂云母又称“鳞云母”，是含钾、镁、铁、锂等元素且具有层状结构的铝硅酸盐矿物，含理论Li2O含量为1.23～5.90%，常含铷、铯等，呈细鳞片状集合体[1-2]。其中锂云母是提取金属锂的重要原料之一，锂作为一种重要的能源金属，广泛应用于玻璃和陶瓷工业、润滑脂、新能源电池等。

内蒙古某锂多金属矿石中最主要的有价元素为Li2O和Rb2O，其品位分别为1.71%和0.46%，其它元素均不具有综合回收利用价值。矿石矿物组成较为简单，主要为锂云母和石英，其次有黄玉和萤石。此外，有少量的黑云母、金红石、绿柱石、蒙脱石、高岭石、绿泥石等。锂云母中理论Li2O品位为3.92%，矿石中的锂主要分布在云母中，分布率为92.94%，其余部分分布在石英和其他硅酸盐矿物中，分布率为6.47%。本文主要针对锂云母回收利用展开浮选试验研究。

1 矿石的化学多元素分析

矿石中最主要的有价元素为Li2O和Rb2O，其品位为1.71%和0.46%；Cs2O和BeO品位分别为0.025%和0.017%，均低于综合回收标准（Cs2O应不低于0.05%～0.06%，BeO应不低于0.04%～0.06%）；Nb2O5和Ta2O5分别为0.0026%和0.00088%，亦低于伴生铌钽综合回收标准（（Ta，Nb）2O5应不低于0.01～0.015%且Ta2O5应不低于0.005%）。另外矿石中主要化学成分为SiO2和Al2O3，此外有较高的K2O、CaO、MgO、Fe和F，而P和S含量很低。根据ICP光谱分析结果对原矿进行了化学多元素分析，其结果见表1。

2 矿石的矿物组成及相对含量

肉眼及镜下观察矿石总体呈白色～浅灰白色，矿石质地较为坚硬，结构致密，具块状构造，矿石结构有嵌晶结构、片状结构及鳞片状结构等。经镜下鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜分析和MLA（矿物参数自动分析系统）分析综合研究查明，矿石中主要矿物为铁锂云母和石英，其次有黄玉和萤石。此外，有少量的黑云母、金红石、绿柱石、蒙脱石、高岭石、绿泥石等。微量矿物有长石、白云石、辉石、榍石、磷灰石、赤铁矿、黄铁矿、毒砂、辉钼矿、锆石等。鉴定中查明，锂矿物主要为铁锂云母，铌钽矿物主要为金红石，铍矿物主要为绿柱石。矿石的矿物组成及含量列于表2。

3 选矿试验研究

3.1 选矿工艺流程方案的选择

云母的选矿方法，一般根据矿石的矿物组成、赋存状态和嵌布特征来确定，利用云母与矿石中其它矿物的物理化学性质差异，从而找到一种合适的选矿工艺提纯方法，浮选法作为应用最广泛的一种云母选矿方法在云母选矿中占有非常重要的地位。云母的浮选工艺主要分为酸性阳离子浮选法、碱性阴离子浮选法和碱性阴阳离子浮选法三种。本试验探索阶段尝试了碱性阴离子浮选法和碱性阴阳离子浮选法，浮选效果均较差。因此采用酸性阳离子浮选法回收锂云母，并且从磨矿细度、矿浆pH值、捕收剂种类以及捕收剂用量等方面进行了浮选条件试验，在确定最终浮选条件基础上，进行综合条件试验。

表1 矿石化学多元素分析结果 /%

表2 矿石的矿物组成及相对含量/%

3.2 锂云母浮选条件试验

3.2.1 锂云母浮选磨矿细度条件试验

试验采用试验室XMB200×240型棒磨机进行磨矿，采用椰油胺作为捕收剂，盐酸作为pH调整剂调整pH为4的条件下进行了磨矿细度条件试验。试验工艺流程图及试验结果如图1和表3所示。

图1 磨矿细度条件试验流程图

表3 磨矿细度条件试验结果

从试验结果可以看出，随着磨矿细度的增加，浮选获得的精矿产品中Li2O的品位呈现先升高后降低的趋势，而回收率呈逐渐升高趋势，当磨矿细度为-200目占70%时，指标最佳。

表4 pH值条件试验结果

表5 捕收剂种类条件试验结果

3.2.2 锂云母浮选pH值条件试验

矿浆pH值是影响云母浮选的重要因素，云母和长石及石英浮选受pH值影响较大，pH值过低会降低云母精矿回收率，而过高的pH值会使云母精矿品位降低而影响分离效果[3-4]。试验采用椰油胺作为捕收剂，盐酸作为pH调整剂的条件下进行了pH值浮选条件试验。试验工艺流程图及试验结果如图2和表4所示。

试验结果表明，随着pH值的降低，浮选精矿品位有升高的趋势，而回收率略有下降，当pH值达到4时，选矿指标较好。

3.2.3 锂云母浮选捕收剂种类条件试验

试验采用盐酸作为pH值调整剂调整pH值为4的条件下进行了捕收剂种类浮选条件试验。试验工艺流程图及试验结果如图3和表5所示。

从试验结果可以看出椰油胺对锂云母选择性优于十二胺和十八胺，且具有一定的捕收能力，综合来看，椰油胺获得的选矿指标最佳，因此在后续试验中采用椰油胺作为捕收剂。

3.2.4 锂云母浮选捕收剂用量条件试验

试验采用椰油胺作为捕收剂，盐酸作为pH值调整剂调整pH值为4的条件下进行了捕收剂用量条件试验。试验工艺流程图及试验结果如图4和表6所示。

从试验结果可以看出，随着捕收剂用量的增加，锂云母精矿的品位逐渐降低，而回收率逐渐升高，当捕收剂用量为500g/t时，选矿指标较好，因此在后续试验采用的捕收剂用量为500g/t。

图5 推荐的工艺流程图

表6 捕收剂用量条件试验结果

表7 推荐工艺流程指标表

3.3 综合条件闭路试验

据选矿试验结果最终推荐酸性阳离子浮选工艺方案，工艺流程指标见表5-1；最终工艺流程及数质量流程分别见图5和表7。

4 结论

（1）工艺矿物学研究表明，矿石中最主要的有价元素为Li2O和Rb2O，其品位为1.71%和0.46%；Cs2O和BeO品位分别为0.025%和0.017%，均低于综合回收标准。矿石质地较为坚硬，结构致密，具块状构造，嵌晶结构、片状结构及鳞片状结构等。主要矿物为铁锂云母和石英，其次有黄玉和萤石，此外还含有少量金红石、绿柱石、蒙脱石、高岭石、绿泥石等。

（2）根据该矿石的特性，并根据选矿试验结果最终推荐一粗三精一扫+第1段精选尾矿和扫选精矿混合精选工艺流程，最终实验室获得的试验指标如下：锂铷精矿1：Li2O品位3.51%，回收率39.17%；Rb2O品位0.92%，回收率36.21%；锂铷精矿2：Li2O品位2.56%，回收率55.68%；Rb2O品位0.74%，回收率56.75%；综合回收率为94.85%。

（3）铷主要赋存在载体矿物锂云母中，锂云母中Rb2O的平均含量为0.81%，分布率达84.78%。通过选别铁锂云母可使铷大部分富集在铁锂云母精矿中。

（4）绿柱石含量很低，零星分布，与铁锂云母、石英、萤石嵌布均十分紧密。由于矿石中BeO含量很低，且绿柱石含量很少，没有实际选别意义。钽铌主要分散在铌钽金红石中，而金红石矿物中Nb2O5和Ta2O5含量仅为0.84%和0.28%左右，因此理论上不能获得较高品位的精矿。加之金红石粒度十分微细，与云母、石英等矿物嵌布紧密，难以解离和富集，因此没有实际选别意义。

[1]朱文龙，黄万抚. 国内外锂矿物资源概况及其选矿工艺综述[J]. 现代矿业，2010（7）：1-4.

[2]戴宗维.某矿区锂云母的选矿[J]. 金属材料与冶金工程，1983（5）：9-13.

[3]龙运波，朱昌洛，杨磊. 甘肃某铷多金属矿浮选锂云母选矿试验研究[J].矿产综合利用，2016（4）：74-77.

[4]刘勇，黄霞光，陈果. 锂云母浮选药剂研究现状与思考[J]. 中国非金属矿工业导刊，2015（5）：11-12.