江西某钽铌尾矿中锂云母的浮选实验研究

李晓波 ，许浩 ，王航 ，徐宝金 ，徐莎莎 ，毛玉辉

（1.江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341099；2.江西省矿业工程重点实验室，江西 赣州 341099；3.马鞍山钢铁集团罗河矿业有限责任公司，安徽 马鞍山231500；4.宜春钽铌矿有限公司，江西 宜春 336024）

近年来，锂电新能源产业的迅速发展，国内外对锂资源的需求程度日益高涨，预测锂的消费将会从2015年的9760 t到2020年的12160 t,预估2025年达21520 t[1]。锂云母和锂辉石是目前主要用于提锂的矿物型矿石资源，锂云母中Li2O含量约2.0%～5.0%；锂辉石Li2O含量约5.0%～8.5%[2-3]。江西某钽铌尾矿中的主要矿物为长石、石英、锂云母和黄玉，含少量的锂辉石、绢云母等。据企业提供的相关数据显示，该尾矿中Li2O资源量达到了7.51万 t，极具综合利用价值。长期以来该尾矿资源缺乏综合利用回收工艺技术，大量的选矿尾矿堆存于尾矿库，造成了资源的极大浪费。基于该尾矿资源现状，受某矿业公司的委托，对其重选钽铌尾矿中锂云母进行选矿回收实验研究，旨在通过选矿实验研究确定锂云母的选矿回收工艺流程，最大限度地回收锂云母精矿[4-5]，为该尾矿资源的综合利用提供技术支撑，也为丰富我国锂资源提供途径。

通过对尾矿样品的工艺矿物学和锂云母物化性质的研究，确定采用浮选工艺对该尾矿中的锂云母进行回收；尾矿中锂云母单体解离度较好，无需磨矿。通过进行不同药剂种类和用量的条件实验[6-7]，创新性的采用捕收剂HZ-00(是脂肪酸和磺酸在一定条件下合成物)与阳离子捕收剂十二胺搭配使用，其中HZ-00用量为300 g/t，十二胺用量为150 g/t，水玻璃为抑制剂，采用“一粗一扫一精”的浮选工艺流程，最终获得锂云母精矿Li2O品位为3.02%、回收率为72.41%的较好指标，实现了该钽铌尾矿中锂云母的综合回收利用[8]。

1 矿石矿物性质

该尾矿中的主要矿物为锂云母、石英、钾长石、斜长石、黄玉、萤石、钠长石，次生矿物有高岭土等粘土矿物，副矿物有铌钽铁矿、锡石、黄铁矿、褐铁矿、磁铁矿等。试样的多元素化学分析结果见表1。

表1 原矿多元素化学分析结果/%Table 1 Chemical analysis results of raw ore

由表1中分析结果结合工艺矿物学研究结果可知，该钽铌矿重选尾矿中锂云母是主要可回收的有价矿物，其主要的脉石矿物为长石和石英。

锂云母的单体解离度测定结果见表2。

表2 锂云母矿物单体解离度Table 2 Degree of mineral liberation of lithionite

由表2中测定结果可知，该钽铌矿重选尾矿中锂云母的单体解离度良好，+0.15 mm粒级的单体解离可达90%以上，+0.076 mm粒级解离度达100%，对选矿比较有利。

该钽铌矿重选尾矿样筛析结果见表3。

表3 原矿样品粒度分布Table 3 Grain size distribution of raw ore samples

由表3中筛析结果可知，矿样主要集中在+0.045 mm粒级，其中在+0.25 mm粒级Li2O的分布率达到27.08%，这将影响的锂云母选别回收；-0.25+0.096 mm粒级Li2O的分布率占到了47.95%；-0.096+0.045 mm粒级Li2O的分布率占到了22.38%。

在锂云母矿选别之前，可以对该钽铌矿重选尾矿进行脱泥处理，从而避免前期磨矿产生的细粒级矿泥造成的影响；其次在选别过程中应该采用捕收能力强的捕收剂，使+0.25 mm粒级的粗粒上浮。

2 浮选实验研究

2.1 浮选方案的确定

根据工艺矿物学对原矿性质研究结果，锂云母采用三种浮选方案来选别。方案一使用自主研制的云母类矿物捕收剂HZ-00(是脂肪酸和磺酸在一定条件下合成物)与阳离子捕收剂十二胺搭配；方案二则单独使用阳离子捕收剂十二胺；方案三采用金属离子活化剂FeSO4溶液与十二胺搭配。其中药剂用量暂时按照经验值量取，HZ-00为300 g/t，十二胺为150 g/t，金属离子活化剂FeSO4溶液为500 g/t。

探索实验流程见图1，实验结果见表4。

图1 探索实验流程Fig.1 Flow sheet of exploratory tests

表4 探索实验结果Table 4 Results of exploratory tests

由实验结果可以看出，方案一的结果明显优于方案二与方案三：即在金属离子活化剂活化以后再用阳离子捕收剂十二胺，不能优化浮选效果，反而使浮选效果不如单独使用阳离子捕收剂十二胺；而单独使用阳离子捕收剂十二胺的效果又不如同时使用阳离子捕收剂十二胺和HZ-00复配的效果好。

因此采用自主研制的云母类矿物捕收剂HZ-00与阳离子捕收剂十二胺搭配的方案来回收钽铌尾矿中的锂云母矿。

2.2 浮选条件实验

在确定了浮选方案的基础上，开展了捕收剂用量、调整剂用量等条件实验。其中，捕收剂采用HZ-00+十二胺组合，调整剂采用NaCO3，抑制剂采用水玻璃。实验流程见图1。

2.2.1 捕收剂用量实验

在HZ-00与十二胺比例固定为2∶1的条件下，对捕收剂的用量进行条件实验，即当辅助捕收剂HZ-00用量分别为200、250、300、350 g/t时，相应的十二胺用量依次为100、125、150、175 g/t。实验结果见图2。

图2 捕收剂用量与锂云母精矿品位及其回收率的关系Fig.2 Relationship between trap dosage and lithionite concentrate grade and its recovery

由实验结果可以看出，在HZ-00用量200～300 g/t范围内，随着捕收剂用量的增加，精矿的回收率伴随增加，品位没有出现下降趋势，当用量达到350 g/t时，Li2O品位下降到2.85%，回收率没有明显的增加。因此，捕收剂的较佳用量为HZ-00 300 g/t，十二胺150 g/t。

2.2.2 粗选调整剂和抑制剂实验

在添加十二胺150 g/t，HZ-00 300 g/t条件下，使用水玻璃1000 g/t作抑制剂，不同Na2CO3用量对锂云母粗选的影响。实验结果见图3。

图3 碳酸钠用量对锂云母选别指标的影响实验结果Fig.3 Effect of sodium carbonate dosage on flotation indexes of lithionite

由图3可知，随着Na2CO3用量的增加，Li2O品位逐渐升高，回收率则逐渐下降，综合考虑回收率及品位，调整剂Na2CO3的较佳用量为1000 g/t。

在添加十二胺150 g/t，HZ-00 300 g/t条件下，使用Na2CO31000 g/t作调整剂，不同水玻璃用量对锂云母粗选的影响。实验结果见图4。

图4 水玻璃用量对锂云母选别指标的影响实验结果Fig.4 Effect of water glass dosage on flotation indexes of lithionite

由图4可知，随着水玻璃用量的增加，Li2O品位逐渐升高，回收率则逐渐下降，综合考虑回收率及品位，水玻璃用量选用1200 g/t。

2.2.3 精选抑制剂用量实验

为了提高产品精矿中Li2O品位，在精选过程中对水玻璃抑制剂的用量进行条件实验，实验结果见图5。

图5 抑制剂用量与锂云母精矿品位及其回收率的关系Fig.5 Effect of water glass dosage on flotation indexes of lithionite

由实验结果可以看出，在精选阶段添加水玻璃能够提高精矿中Li2O的品位，能够从2.99%左右的品位提高到4.28%。综合考虑精矿产品品位和回收率，最后确定较佳水玻璃用量为900 g/t。

2.3 开路实验

综合考虑以上的条件实验结果，在HZ-00用量为300 g/t，十二胺用量为150 g/t，调整剂Na2CO3用量为1000 g/t的条件下，进行粗选效果较佳。在保证精矿产品中Li2O品位的前提下，增加一次扫选做开路实验，确定采用“一粗一扫一精”的实验流程。实验流程及结果见表5。

表5 开路实验结果Table 5 Results of condition tests

由开路实验结果可以看出，在粗选中添加抑制剂水玻璃，能够得到精矿中Li2O的品位3.10%，回收率为67.04%，能够保证Li2O精矿产品质量的稳定性，可以开展闭路实验。

2.4 闭路实验

在条件实验和开路实验的基础上，进行了钽铌重选尾矿锂云母浮选的闭路实验，实验流程见图6，实验结果见表6。

图6 锂云母浮选闭路实验流程Fig.6 Flowsheet of lithionite flotation closed-circuit test

表6 闭路实验结果Table 6 Results of the closed circuit test

闭路实验结果显示，该钽铌重选尾矿以Na2CO3为pH值调整剂，以水玻璃为抑制剂，HZ-00+十二胺为捕收剂，“一粗一扫一精”的选别流程，，精选得到的锂精矿Li2O品位3.02%，（锂精矿最低品位为Li2O＞2.0%），回收率为72.41%，能够保证Li2O精矿产品质量的稳定性。

3 结 论

(1)江西某钽铌尾矿中的主要矿物为长石、石英，其次为锂云母和黄玉，还有少量的锂辉石、绢云母等，其中锂云母为主要有价矿物；该尾矿矿石性质较为简单，但锂资源储量巨大，Li2O品位达到了0.53%，估计Li2O资源量达到了7.51万t，极具综合利用价值。

(2)通过一系列实验研究，确定采用“一粗一扫一精”浮选工艺流程对锂云母进行回收，可获得锂云母精矿Li2O品位为3.02%、回收率为72.41%的实验指标，有效地回收了该尾矿中的锂资源。

(3)江西理工大学自主研发的HZ-00云母类捕收剂对锂云母具有较强的选择性捕收性能，配合阳离子捕收剂十二胺联合适用，可有效地对该尾矿中的锂云母进行回收。

(4)本次研究确定的浮选工艺流程简单、可靠，可作为该尾矿资源回收锂云母的技术依据。