锂云母高效捕收剂的选择与探讨

单煜华

（宜丰县江特锂业 江西宜春 336306）

1 锂云母相关概念

1.1 锂的概述

1.1.1 锂的性质

Li在整个元素周期表中属于IA族元素，是碱性金属的代表，并且其性质比较活泼，很容易与外界发生反应。在碱金属元素中，Li是半径最小、负电荷较大的元素，原子序数是3，20℃下密度为0.531g/cm3，自身的熔点是180.54℃，沸点可以高达1327℃。在干燥的空气中，锂金属为银白色，质感较软，并且有着很好的延展性。因为其化学性质比较活泼，并且有着一定腐蚀性，在潮湿的环境下，能够与氧气和氮气迅速产生反应，在金属表面产生相应化合物。在干燥的空气中，锂自身性质稳定，可以与酸性物质发生强烈反应，同时，锂还可以与卤素衍生物产生有机反应生成有机物［1］。

1.1.2 锂的用途

锂目前被划分为能源类金属，在使用上主要有3种方向：首先是铝电解槽的熔盐；其次是陶瓷或者玻璃制造中的添加剂；最后是润滑脂的生产。但随着科技的日益进步，锂自身的用途也在不断进行拓展，目前在使用上已经遍及了电池、冶炼、航空航天、原子能开发、制冷等内容中。锂的同位素6Li 目前是核聚变研究的主要材料，锂电池和热核反应的研究中，锂一直是举足轻重的存在，也是人类社会发展的重要金属。

锂离子的负电荷较大，所以，在电池的制造中经常被应用于负极材料，使得电池的性能大大加强。目前，电池中已经大量应用锂这一元素，如锂棒材、锂线材、锂电池等，在电池的制造中加入锂之后，可以大大增加其使用时间，性能更加稳定，对于低温环境较为适应。现阶段，锂电池已经被用于电动车、导弹等相关方面。

锂铝合金在航天科技领域是非常理想的合金材料，其本身有密度较小、耐高温、耐低温、耐腐蚀、回弹性较强等相关优点。锂铝合金在航天方面的应用最初是由美国为首，之后在前苏联、法国等国家开始应用起来，并且逐步发展到今天的繁荣局势。1990年，锂铝合金在性能上有了重大改善，研制出来的2297锂铝合金已经被应用于战斗机的机尾、客舱等区域。

1.2 锂云母

1.2.1 锂云母的性质

锂云母是目前自然界中比较常见的含有锂元素的矿石，其隶属于云母类矿石，硬度3.0左右，是获取锂金属的重要来源。锂云母的外表呈现出粉红色或者接近无色，在阳光下会有一定光泽度，散发出珍珠的光芒。锂云母在酸性物质下不发生变化，在溶化阶段会出现泡沫，火焰呈现深红色［2］。

1.2.2 锂云母选别方法

每一种含有锂元素的矿石自身性质也有所不同，在选择时，所使用的方法也有很大变化。目前，在工业领域，针对不同种的锂矿石已经有了具体提取方法，如浮选法、人工手选法、化学反应处理法、重悬浮液选矿法等。

（1）手选法。这种方法比较适合矿石的大小适中且结晶效果较好的锂矿石，通过人工的形式去进行筛选，这样可以得到品质较好的锂矿石。这种方法耗费大量的人力、物力、时间，并且效率很低，只有个别的情况才会选用这种方法采集矿石。美国的埃特矿中就是通过手选的方法挑选锂矿石的。

（2）浮选法。这种方法在锂矿石挑选中是比较常见的方法。针对具有市场价值的锂矿石进行挑选，特别是一些颗粒度较细的款式种类，可以通过这一方法进行筛选，学术界内对于这一方面的研究也较为详细。

（3）化学处理法。从酸性溶液中去提取锂元素时，一般会使用化学方法，比较常用的提取办法包含离子交换、沉淀、盐析等方法。对于在酸性溶液中存在的卤水锂离子，可以使用沉淀的方法进行提取。

（4）热碎解。这一方法主要是利用加热烘焙的形式去对矿物质原有结构进行改变，但是并不影响矿物质自身的性质，使得想要获取的矿物质元素和原有矿石之间分离。但是，针对热碎性能较好的矿石，不可以使用这一种方法，锂辉石选取工艺中可以使用这一方法。

2 锂云母浮选影响因素

锂云母矿石大多数都是以颗粒的形式存在的，一般会与石英等矿物质相互连接共同存在。锂云母从性质上来说属于硅酸盐类型矿物质，这一矿石在解离之后呈现的形状一般为单片形状或者鳞片形式。对于颗粒度较大的锂矿石，一般会选择人工手动挑选的方式进行采集；对于颗粒度较小的锂云母，一般首选浮选方法进行采集。根据相关的研究中显示，目前，工业上锂云母的选取工艺一般为浮选方式，在药物研究上会选择捕收剂的形式采集［3］。

（1）一般，锂云母矿石在研磨时期会加入铁离子，铁离子的作用是对于矿物质活化效果进行抑制，能够与脉石矿物质进行分离。还有学者表示，铁离子能够帮助矿石外表的电荷数增加，帮助更多的矿石泥土覆盖到锂云母的外表，增加浮选效果。

（2）在实际的工业体系中，锂云母矿物质的浮选采用氧化矿捕捉剂进行，但是，因为其捕收的强度，针对矿物中锂云母含量较高或者氧化二锂等物质难以进行元素提取。目前，市面上较新型捕收剂几乎都用于实验室，并没有对于成本等方面进行考虑，难以用于工业生产。

（3）胺类捕收剂对于矿物环境的温度要求较高，在温度较低的情况下，容易从液态变成固态，使用过程中，还需要配备大量的酸性物质，但是，酸性物质容易对环境和机器造成伤害，同时废物处理方面的成本较高。脂肪酸类的捕收剂制作流程相当复杂，原材料成本较高。组合形式的捕收剂应用效果较强，但是，使用过程中还需要应用较多的配合液和抑制剂，这对于后面的工作开展造成很大困难。

3 浮选锂云母如何选择捕收剂

3.1 新型捕收剂

宜春市的钽铌矿浮中也是通过浮选的方式去提取锂云母矿石，所采用的捕收剂是盐酸加上椰油胺的形式，这种方法提取出来的锂云母存在品质较低、回收效果差等相应问题。如果选择HT 和椰油胺组合的形式将原有的捕收剂进行代替，可以在一定程度上缓解椰油胺本身的溶解问题，并且还有助于获得品质较高的锂云母矿石，回收效果可以达到58%，有助于企业提高经营效益［4］。针对椰油胺在环境温度较低的情况下容易凝结成固体等缺点，可以选择新的补充剂KB414 对于矿石中的锂云母进行筛选，在工业方面测试出这一方法获得锂云母的回收率增加了7.9%。为了能够解决在锂云母筛选时需要配置大量酸性溶液而对设备带来的严重损害这一问题，自身研制了新的捕捉剂YC-1，在溶液酸碱性为7.2 的情况下对于矿石中的锂云母进行筛选，最后可以得到品质较好的锂云母矿石3.99%，回收效率68.87%［5］。

在实验室环境中，将新的捕收剂“LZ-00+椰油胺”进行混合，混合的比例为2∶1浓度。在利用“一粗一精一扫”工艺流程之后，可能获取到的Li2O 品位高达4.11%、回收效率为72.11%，品质较为优质，这与工业生产中提取出来的锂云母矿石比较来说有着很大的提升。根据红外光谱的分析之中可以发现，LZ-00 和椰油胺组合在一起的捕收剂在锂云母表面会进行物理和化学反应的吸附，并且还会产生氢键，由此可见，这一种捕收剂对于锂云母的捕收效果较好。

锂云母矿石很容易变成泥质效果，从利用原有的方式使得锂云母与泥土之间脱离的提取数据来看，锂云母最后的流失率很大。为了能够进一步提取到更多的锂云母物质，目前已经研制出了-CO-NH-作为官能团的形式去进行锂云母高效捕收的物质ZL-01，根据浮选的情况数据结果显示，具有Li2O 品位的矿质含量在0.44%，颗粒度较低，直径是-0.07mm，占据整体49.55%，无须筛除泥土直接进行锂云母浮选，在ZL-01试剂和六偏磷酸钠的共同作用下，可以得到Li2O 品位3.38%，回收效率是72.5%，品质等级较高［6］。

3.2 组合捕收剂

在杂质较多的情况下进行锂云母的浮选工作，业内专家发现锂云母捕捉剂现有用量多、对环境适应力差、提取矿质质量较低的问题，把多种捕捉剂放到一起使用，可以有效解决现有问题，增加锂云母的捕捉数量。因为浮选工艺本身较为复杂，在利用多种浮选捕收剂进行提取锂云母过程中如何规范操作，也是目前需要解决的问题之一。有关锂云母提取多种捕收剂结合的理论解释，很多学者认为在浮选过程中多个捕收剂在溶液中会产生单一试剂以外的效果，能够有效抑制液体的张力及捕收剂的凝固时间，这样可以大大增强捕收剂的活性，加强捕收剂在工艺中的捕收能力和识别能力。

利用阴阳离子结合的形式去进行锂云母的浮选工作，首先，阴离子捕收剂可以选择油酸钠，阳离子捕收剂可以选择椰油胺等，阴离子和阳离子结合形式的捕收剂可以产生更强大的捕收效果和吸附效果，可以进行功能上的互补，再利用化学键和离子键，使得捕收剂以更加稳定的状态吸附在锂云母的外表层，还利用可逆的吸附形式去吸附石英、长英等矿物质。根据大量的实验结果可以发现，731 的使用量为400g/t，十二胺的使用量为90g/t，抑制剂的用量是1600g/t，在经历了一粗二精二扫流程之后完成浮选，之后得到的Li2O 品位4.15%，回收率71.22%，品质较为优良。根据化学成分分析发现，阴离子捕收剂和阳离子捕收剂相结合的情况下，可以提高对于锂云母的吸附能力和识别能力，吸附更多的锂云母。

在弱酸性情况下，石英和锂云母会进行相互分离。根据原生态矿物质的实践探究发现，十二烷基磺酸钠、十二胺结合去进行浮选的方法最佳，伴随着十二烷基磺酸钠在溶液中的含量增加，吸附出品质较为纯净的脉石矿物能力减弱，这一时期使得锂云母可以通过浮选操作与其他物质分离。在混合矿物质的人工测试中，如果摩尔数比例为1∶1，十二胺、十二烷基磺酸钠两者的液体浓度为5×10-4mol/L，这样混合而成的捕收剂将溶液的pH值调节到6，抑制剂的使用量为300g/t的情况下，这两个物质的浮选能力差距较大。XPS 机理研究结果表示，组合捕收剂可以吸附在锂云母的外表面，可以和硫、铝等元素之间相互配合进行化学性质吸附。

3.3 脂肪酸类捕收剂

利用单个脂肪酸类型的捕收剂去进行锂云母的浮选操作，需要在液体中加入活化剂清洁锂云母矿物质的外表面，这样才能有更好的吸收效果。锂云母吸附时，通常使用到的活化剂有氢氟酸，铝和铜等离子的硫酸盐也可以适当起到活化作用。锂云母活化办法一般是需要将颗粒较细的锂云母物质与氢氟酸之间进行充分混合，在搅拌20min之后过滤和洗涤，再利用氢氧化钠溶液对于矿物质表面进行处理，在活化后的锂云母表面会有离子曝露出来，这样就可以提高脂肪酸类型捕收剂的吸附效果，取得所需到的矿物质。

使用正负浮选的方式对于锂云母进行提取，反浮选方法首先是利用H7N7对于矿物质表面进行活化，之后再利用十二烷基磺酸钠和油酸等捕收剂对矿物质中的石英和长石进行选择，最后可以获取到品质较好的Li2O 品位3.99%、回收率79.98%。脂肪酸类型的捕收剂可以帮助更好地吸附锂云母，和胺类化合物一起使用会有更好的效果，这样可以增强捕收剂识别锂云母的效率。

锂云母、石英这些物质在水中的亲水性能都比较好，使用LZ-00 捕收剂，可以有效提高锂云母的接触角，提高物质本身的厌水性，同时并不会对石英、长石产生影响。在椰油胺捕收剂的作用下，可以使得这3个矿物质的接触角变大，但是，在LZ-00和椰油胺的共同作用下，可以使得锂云母的疏水能力大幅度提升，石英、长石却没有太大的变化，可以使得这几个矿物质进行分离。

4 结语

对于单一的捕收剂吸附能力进行检验，油酸钠和731这两个物质对于锂云母、长石的捕收能力均不符合预期效果；椰油胺对于锂云母、石英、长石的捕收能力较强；LZ-00有助于锂云母浮起，但是后期的捕收能力不明显，对于其他两种物质几乎没有捕收能力。并且，单一捕收剂形式下实验发现，椰油胺、731在几种浓度用量下均没有办法帮助锂云母与其他两种物质分离，当椰油胺、油酸钠的比例为1∶5，椰油胺、LZ-00的比例为1∶2进行组合时，可以帮助锂云母和其他的物质进行分离。椰油胺和油酸钠两者一同使用时，如果想要获得较好的浮选效果，还需要加入抑制剂获得更好的效果，椰油胺和LZ-00结合，在没有增加抑制剂的情况下，锂云母的回收效果也能高达91%，长石等回收效果不到1/4，但是浮选的效果较好。在自然环境下，椰油胺、LZ-00的比为1∶2、试剂使用量在30mg/L时，在不使用任何抑制剂的情况下，可以得到锂云母品位4.97%，回收率为88.07%，杂质较少，可以高效获取锂云母矿。