某含钽铌锂云母多金属矿选矿工艺研究

徐启云

（洛阳坤宇矿业有限公司，河南 洛阳 471700）

锂作为未来新能源汽车发展的重要金属元素［1］，其在自然界中主要的赋存资源形式主要分为两大类：一种以离子液体形态赋存于盐湖卤水之中［2］，一种以金属氧化物固体形态赋存于伟晶盐型矿石之中，其中赋存于矿石中的锂矿物的种类繁多，当前主要的可回收矿物为锂辉石［3］、锂云母［4］、锂长石等。锂云母为典型的层状八面体配位的硅酸盐矿物，其可浮性容易受其表面电位、矿浆pH、捕收剂的键合吸附能力影响而发生变化［5］，所以含锂云母的多金属矿的选矿工艺的开发难度极大。本文以河南省卢氏县产出的含钽铌稀金属锂云母多金属矿原矿矿石为研究对象［6］，根据矿石性质分析得出的不同目的矿物的特性进行了选矿工艺的开发，重点对比重-浮联合工艺中［7］不同主选重选设备的处理效果和组合阳离子捕收剂对该矿物中含锂矿物的浮选效果，进而达到综合回收该含钽铌锂云母矿有价元素的目标。

1 矿石性质

1.1 化学成分及主要矿物组成

对矿区产出的含钽铌锂云母多金属矿代表性矿石进行多元素化学分析，所得结果见表1。

表1 化学多元素分析结果 %

矿物名称 含量 矿物名称 含量锂云母、锂白云母、磷锂云母、铁锂云母 25.70 石英含铁钽铌矿38.00 0.10斜长石、微斜长石 31.15 细晶石0.20角闪石 0.50 含钽锡石0.05绿柱石 2.30 其它2.00

根据偏光显微镜观测结果并结合矿石化学多元素分析结果，可知该多金属矿中的主要金属矿物为锂云母，由于类质同象态的不同，矿石中的锂云母可分为锂云母、锂白云母、磷锂云母、铁锂云母等，其次为少量的含铁锰钽铌矿、细晶石，微量的含钽锡石等，其它的金属硫化矿物如黄铁矿和金属氧化物如磁铁矿含量极少，主要的脉石矿物为石英，其次为长石，并含有少量的电气石、绿柱石等矿物，矿石中各矿物的组成及相对含量见表2。

1.2 主要目的矿物的嵌布粒度

由表2结果可看出，矿石中主要的可回收矿物为含铁钽铌矿、细晶石、锂云母等，由于自然界中的Ta、Nb多赋存于含铁钽铌矿和细晶石中［8］，这两种矿物的嵌布粒度直接影响到了后续重选回收含钽铌矿物的效果，同时，锂云母的嵌布粒度对锂云母与云母、长石的分离效果亦有明显的影响，所以，在镜下对矿石中含钽铌和锂的主要矿物的嵌布粒度进行了统计，统计结果见表3。

表3 主要目的矿物的嵌布粒度

由表3结果可看出，含钽铌矿物如含铁钽铌矿、细晶石的嵌布粒度主要集中于+0.074 mm部分，属于粗粒级嵌布，而锂云母、铁锂云母的嵌布粒径主要集中于0.15～0.039 mm部分，属于中粒级嵌布。

2 试验研究及结果讨论

2.1 选矿原则工艺的确定

由矿石性质分析可知，原矿矿石中达到工业回收标准的元素为Ta、Nb、Li，其主要的赋存矿物为含铁钽铌矿、细晶石、锂云母、铁锂云母等，其中含钽铌的矿物比重大其嵌布粒度明显较粗，采用粗磨条件下重选可将该部分含钽铌矿物加以回收，重选尾矿通过浮选回收嵌布粒度为中粒级的锂云母及铁锂云母，可实现对该多金属矿的有价元素的综合回收［8］。推荐的选矿原则工艺流程如图1所示。

图1 推荐的原则工艺流程

2.2 含钽铌矿物重选

2.2.1 磨矿对钽铌重选回收率的影响

由于矿石中的铁钽铌矿及细晶石与石英、长石、锂云母等硅酸盐或硅铝酸盐的比重差异性较大，采用重选进行回收是当前普遍的处理方式，由嵌布粒度分析可知，该矿中的含钽铌矿物整体嵌布粒度较粗，在确定磨矿细度和磨矿方式的过程中，无需细磨即可将大部分含钽铌矿物解离出来，同时不同磨矿方式产出的磨矿产品粒度组成的差异性对重选处理效果有着明显的影响，为了对比分级棒磨和常规球磨对钽铌重选回收的影响，进行了磨矿方式对比试验，试验流程如图2所示，所得结果见表4。

图2 不同磨矿方式处理流程图

由表4结果可看出，采用对原矿进行预先分级—筛上粒级部分进行棒磨处理后的物料在相近的磨矿细度条件下，重选精矿中钽、铌品位及钽、铌回收率均高于直接球磨处理再重选的选矿指标，表明该方式有效避免部分粗粒级的铁钽铌矿、细晶石的过粉碎，所以推荐采用原矿预分级—棒磨处理的磨矿方式处理该原矿矿石。

表4 不同磨矿方式对钽铌重选的影响 %

为确定磨矿细度对钽铌矿物重选的影响，进行了分级棒磨磨矿细度条件试验，以进入螺旋溜槽重选物料的细度为变量，所得结果如图3所示。由图3结果可看出，当重选入选物料细度超过-74μm 60%，重选精矿中金属回收率有大幅度降低，表明此细度下钽铌矿物发生了过粉碎，所以最佳磨矿细度为-74μm占60%。

图3 磨矿细度对钽铌矿物重选的影响

2.2.2 重选工艺的优化

由表4可看出，对原矿进行螺旋溜槽重选产生的重选精矿含（Ta、Nb）2O31.32%，不能作为钽、铌冶炼的原料，所以对重选工艺进行了优化，优化后的工艺流程如图4所示，所得指标见表5。由表5结果可看出，在原矿分级棒磨细度为-74μm占60%条件下，通过螺旋溜槽预富集—粗精矿离心重选—离心精矿再摇床重选的多段作业条件下，产出的最终重选精矿含（Ta、Nb）2O342.32%，回收率为48.57%。

图4 优化后的重选工艺流程

表5 优化后的重选指标 %

2.3 锂云母浮选

2.3.1 矿浆pH条件试验

以图3产出的重选尾矿作为锂云母浮选的原料进行浮选处理，由于锂云母为TOT型结构的层状硅酸盐矿物，其可浮性受其表面电荷及零电点影响极大，其矿物表面基本荷负电［9］，常采用阳离子捕收剂作为锂云母的捕收剂，而常规阳离子捕收剂对锂云母表面的吸附能力受矿浆pH、矿泥含量干扰较大，所以进行了矿浆pH条件试验，试验流程如图5所示，固定十二胺作为锂云母的捕收剂，水玻璃作为石英、长石等脉石矿物的抑制剂，通过加入碳酸钠、稀盐酸作为矿浆pH的调整剂，所得结果如图6所示。

图5 锂云母浮选矿浆pH条件试验流程

图6 矿浆pH条件试验结果

由图6结果可看出，在矿浆pH酸性及中性区间内该矿石中的锂云母矿物可浮性维持在较高的水平，这是由于锂云母捕收剂所用的胺盐在酸性条件下更易产生游离态的胺根离子，同时酸性条件下水玻璃对石英、长石的抑制效果更为明显，有利于浮选精矿中锂品位的提升，结合试验条件和图6结果，锂云母浮选最佳矿浆pH为5。

2.3.2 捕收剂条件试验

由于锂云母矿物表面具有较强的键合羟基的能力［9］，采用组合捕收剂较常规的单一胺盐捕收剂更易在锂云母表面产生共吸附的效果，所以现阶段多采用选锂活化剂+胺盐捕收的形式促进锂云母的上浮［10］，捕收剂种类条件试验流程如图5所示，固定矿浆调整剂为HCl，调整矿浆pH为5，抑制剂水玻璃用量为2 000 g／t，以捕收剂种类为变量，所得结果见表6，由表6结果可看出，对锂云母捕收能力为：阴阳离子组合捕收剂＞阳离子组合捕收剂＞单一阳离子捕收剂。椰油胺+SDS（十二烷基磺酸钠）在用量为60 g／t+20 g／t条件下，浮选锂精矿选矿指标最为优越，所以拟采用椰油胺+SDS为处理该含钽铌锂云母多金属矿中锂云母的捕收剂。

表6 捕收剂条件试验结果

2.4 全流程闭路试验及指标

根据已有的条件试验结果进行了原矿分级棒磨—钽铌矿物重选—重选尾矿浮选的全流程闭路试验，试验流程如图7所示，所得指标见表7。

图7 全流程试验流程

表7 全流程试验指标 %

由表7结果可得，采用推荐的工艺流程处理该含钽铌锂云母多金属矿，可得到钽铌精矿及锂精矿两个产品，钽铌精矿含（Ta、Nb）2O342.32%、（Ta、Nb）2O3回收率为48.36%；锂云母精矿Li2O 3.68%，Li2O回收率88.95%。

3 结 论

1.河南省卢氏县某地产出的含钽铌稀金属锂云母多金属矿原矿含（Ta、Nb）2O30.025%、Li2O 0.72%，经矿石性质分析可知，矿石中的钽铌元素主要赋存于含铁钽铌矿及细晶石中，锂元素主要赋存于锂云母、铁锂云母等云母矿物之中，通过镜下检测及统计可知矿石中的含钽铌矿物嵌布粒度较粗，有利于重选进行预富集。

2.采用分级—棒磨的形式对原矿矿石进行处理，可有效避免钽铌矿物的过粉碎，并通过不同重选设备的组合优化，产出的钽铌精矿含（Ta、Nb）2O342.32%，达到了钽铌冶炼的质量要求。

3.重选尾矿作为锂云母浮选的给料，在矿浆pH为5的条件下，使用椰油胺+SDS作为该矿石中锂云母矿物的捕收剂，可实现对该矿中含锂矿物的充分回收，推荐工艺全流程试验产出的锂云母精矿含Li2O 3.68%、Li2O回收率为88.95%。