江西某锂多金属矿综合回收试验研究

李宇宏 李俊英 罗 平

（1.赣州金环磁选科技装备股份有限公司；2.江西环境工程职业学院）

近年来，国内新能源汽车销量进入快速增长期，带动了锂电池需求的上升，锂云母作为锂电池生产的重要原材料得到了空前的发展。

江西宜春地区拥有丰富的锂云母资源，某云母型锂矿石资源不同程度伴生有钽铌和长石，综合回收利用价值大。随着长期的大力开采，矿床风化、侵蚀程度渐深，锂云母平均品位持续降低，含泥量增加，资源利用率不断下降［1-2］，如何对这部分资源进行高效回收已成为研究的重要课题［3］。

为解决该资源的高效综合开发利用问题，在矿石工艺矿物学研究的基础上，开展了选矿试验研究。

1 试验原料

试验原料取自江西某风化型花岗岩锂云母矿，工艺矿物学研究结果表明，矿石中的锂主要赋存于云母矿物中，锂云母嵌布粒度一般、较易解离，锂部分被铁离子晶格取代，压缩了锂云母矿物的理论品位上限［4］；钽铌主要赋存于钽铌铁矿中，嵌布粒度较细，不利于回收率的提高。长石中铁、钛等杂质成分含量不高，有利于获得较高白度的精矿。矿石主要化学成分分析结果表1，主要矿物组成见表2。

从表1可以看出，矿石Li2O含量为0.38%，构成长石的主要成分SiO2含量69.92%、Al2O3含量16.24%、K2O 含量2.75%、Na2O 含量4.67%，（TaNb）2O5总含量为0.015%。

从表2可以看出，矿石中的锂云母是主要回收矿物，钽铌矿和长石为伴生综合回收矿物。

根据矿石中有用矿物的密度、可浮性及磁性差异，确定采用重选、浮选、磁选工艺依次回收钽铌矿、锂云母和长石。

2 试验结果与讨论

2.1 钽铌矿物重选试验

根据钽铌矿石的密度（5.48～5.6 g/cm3）与其他主要矿物的密度（＜3 g/cm3）差异，采用重选工艺可以得到有效富集。常用工艺流程有螺旋溜槽+摇床（螺旋溜槽粗选、摇床精选）和毛毯机+摇床（毛毯机粗选、摇床精选）工艺［5］，试验在矿石磨矿细度为-0.074 mm占40%情况下，2种回收工艺分选指标见表3。

从表3 可以看出，螺旋溜槽+摇床工艺与毛毯机+摇床工艺相比，钽铌精矿指标非常接近，考虑到实际生产中毛毯机占地面积较大因素以及设备耐用性因素，认为宜选用螺旋溜槽+摇床工艺回收钽铌矿物。

2.2 锂云母浮选试验

2.2.1 磨矿细度试验

磨矿细度决定着有用矿物的单体解离程度［6］，因此，首先进行了磨矿细度试验。试验固定捕收剂BZ-02 用量为600 g/t，调整剂六偏磷酸钠120 g/t、碳酸钠800 g/t，沉降法脱泥粒度为-0.023 mm，一次粗选试验结果见图1。

从图1 可以看出，随着磨矿细度的提高，锂粗精矿Li2O 回收率先升后降，Li2O 品位上升。综合考虑，确定后续试验的磨矿细度为-0.074 mm40%。

2.2.2 脱泥试验

细泥的表面积大，表面能高，容易吸附在矿物颗粒表面，对矿物颗粒形成罩盖，影响矿物颗粒与药剂的选择性吸附，同时表面能高的矿泥还有很强的吸附药剂造成浪费的能力，因此，脱泥十分必要［7］。脱泥试验固定磨矿细度为-0.074 mm40%，BZ-02 用量600 g/t、六偏磷酸钠120 g/t、碳酸钠800 g/t，沉降法脱泥试验结果见图2。

从图2可以看出，从不脱泥到脱泥粒度上限提高至0.022 mm，锂云母粗精矿Li2O 品位和回收率均显著提高；继续提高脱泥粒度上限，锂云母粗精矿Li2O品位小幅提高、回收率小幅下降。综合考虑，确定后续试验的脱泥粒度上限为0.031 mm。

2.2.3 捕收剂种类试验

锂云母浮选常用捕收剂有胺类、脂肪酸类以及组合类药剂［8-9］。捕收剂种类试验固定磨矿细度为-0.074 mm40%，脱泥粒度上限为0.031 mm，六偏磷酸钠用量120 g/t、碳酸钠800 g/t，捕收剂种类试验结果见表4。

从表4 可以看出，组合药剂BZ-02 整体效果最好，因此，后续试验选择BZ-02为锂云母浮选捕收剂。

2.2.4 BZ-02用量试验

BZ-02用量试验固定磨矿细度为-0.074 mm40%，脱泥粒度上限为0.031 mm，六偏磷酸钠用量120 g/t、碳酸钠800 g/t，试验结果见图3。

从图3 可以看出，随着BZ-02 用量的增加，锂云母粗精矿Li2O 品位下降、回收率先上升后趋于平稳。综合考虑，确定后续试验的BZ-02用量为500 g/t。

2.2.5 碳酸钠用量试验

碳酸钠是锂云母浮选常用的调整剂，除调节矿浆pH 值外，还能消除矿浆中有害离子的影响［10］。碳酸钠用量试验固定磨矿细度为-0.074mm40%，脱泥粒度上限为0.031 mm，BZ-02 用量为500 g/t、六偏磷酸钠120 g/t，试验结果见图4。

从图4 可以看出，随着碳酸钠用量的增加，锂云母粗精矿Li2O 品位上升、回收率先升后降。综合考虑，确定碳酸钠用量为800 g/t。

2.2.6 六偏磷酸钠用量试验

六偏磷酸钠在浮选中具有化学吸附以及改变矿物表面电位等作用，不仅可以分散细泥，还可以抑制硅酸盐及碳酸盐矿物上浮［11］。六偏磷酸钠用量试验固定磨矿细度为-0.074 mm40%，脱泥粒度上限为0.031 mm，BZ-02 用量为500 g/t、碳酸钠800 g/t，试验结果见图5。

从图5可以看出，随着六偏磷酸钠用量的增大，锂云母粗精矿Li2O品位上升、回收率先小幅上升后小幅下降。综合考虑，确定六偏磷酸钠用量为120 g/t。

2.3 长石磁选除铁试验

矿石在选出钽铌矿物和云母类矿物后，长石得到了富集。但由于矿石含铁，不加以剔除将影响产品的白度，降低其经济价值。因此，需要通过磁选工艺尽可能剔除锂云母浮选尾矿中的铁矿物。

2.3.1 长石强磁粗选除铁背景磁感应强度试验

长石强磁粗选除铁背景磁感应强度试验在弱磁选磁场强度为318.47 kA/m 的情况下进行，试验结果见表5。

从表5可以看出，随着强磁选背景磁感应强度的提高，长石粗精矿Fe2O3含量下降，白度上升。综合考虑，确定粗选背景磁感应强度为1.3 T。

2.3.2 长石1粗1精强磁选除铁试验

为进一步提高长石粗精矿白度，强化产品的市场竞争力，对浮选锂云母尾矿进行了1 粗（1.3 T）1 精（1.5 T）高梯度强磁选试验，结果见表6。

从表6 可以看出，多一段精选，精矿作业产率下降3.4 个百分点，Fe2O3含量下降一半，白度提高11 个百分点，达到了釉料级陶瓷原料品质要求，市场需求量大，价格也提高近1 倍。因此，长石精矿除铁宜采用1次弱磁选1粗1精强磁选流程。

2.4 全流程试验

在条件试验及开路流程试验基础上进行了全流程试验，试验流程见图6，结果见表7。

从表7 可以看出，矿石采用图6 所示的流程处理，获得了（TaNb）2O5品位36.35%、回收率46.04%的钽铌精矿，Li2O 品位2.03%、回收率72.57%的锂云母精矿，产率62.95%、Fe2O3含量0.04%、白度72.2%的高白长石精矿。

总体来看，试验获得的钽铌精矿回收率还不高，锂云母精矿Li2O 品位也不高，这与矿石性质关系密切：锂主要赋存于云母矿中，部分被铁离子晶格取代，大大压缩了锂云母精矿Li2O 品位的上限；矿石属风化花岗岩型矿石，含泥量高，钽铌和部分锂云母嵌布粒度微细，不利于回收率的提高。

3 结论

（1）江西某风化型花岗岩锂云母矿石属锂多金属矿石，Li2O 含量0.38%，（TaNb）2O5含量0.015%，构成长石的主要成分SiO2含量69.92%、Al2O3含量16.24%、K2O 含量2.75%、Na2O 含量4.67%；矿石中的锂主要赋存于云母矿物中，锂云母解离较容易，矿石中部分锂被铁离子晶格取代，压缩了锂矿物和锂精矿理论品位的上限；钽铌主要赋存于钽铌铁矿中，嵌布粒度较细，不利于回收率的提高。长石中铁、钛等杂质成分含量不高，有利于获得较高白度的精矿。

（2）矿石在磨矿细度为-0.074 mm40%的情况下，采用1 粗1 精中矿1 次再选重选流程选钽铌，重力沉降脱出-0.031 mm 矿泥，1粗2精2扫浮选流程选锂，1次弱磁选、1 粗1 精高梯度强磁选流程脱出长石中的铁，获得了（TaNb）2O5品位36.35%、回收率46.04%的钽铌精矿，Li2O 品位2.03%、回收率72.57%的锂云母精矿，产率62.95%、Fe2O3含量0.04%、白度72.2%的高白长石精矿。

（3）钽铌精矿回收率、锂云母精矿Li2O 品位不高与矿石性质关系密切：锂主要赋存于云母矿中，部分被铁离子晶格取代，大大压缩了锂云母精矿Li2O品位的上限；矿石属风化花岗岩型矿石，含泥量高，钽铌和部分锂云母嵌布粒度微细，不利于回收率的提高。