鋰礦選礦工藝

1、鋰礦選礦工藝：手選法手選法在五六十年代曾經(jīng)是國(guó)內(nèi)外鋰精礦、綠柱石精礦生產(chǎn)中的 主要選礦方法之一。如我國(guó)1959年新疆、湖南等省區(qū)手選生產(chǎn)的綠 柱石精礦達(dá)2800噸以上，1962年世界綠柱石精礦產(chǎn)量為7400噸， 其中手選精礦占91%。這主要是由于鋰礦多數(shù)來(lái)自偉晶巖礦床，選別 的主要工業(yè)礦物鋰輝石、綠柱石等晶體大、易手選。但應(yīng)看到，手選 勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、資源浪費(fèi)大、選別指標(biāo)低，因而后來(lái)逐漸 為機(jī)械選礦方法所代替。然而，目前在勞動(dòng)力便宜的發(fā)展中國(guó)家里， 手選仍是生產(chǎn)鋰精礦的主要方法。鋰礦選礦工藝浮選方法浮選方法的研究和應(yīng)用較早，國(guó)外在30年代已將浮選法用于鋰輝 石精礦的工業(yè)生產(chǎn)。鋰輝石浮選

2、有的采用反浮選，也有的用正浮選； 鋰云母易浮，常用正浮選。我國(guó)50年代末開始鋰輝石、綠柱石的浮 選研究，隨后又進(jìn)行了鋰云母浮選、鋰鈹分離和其他鋰鈹?shù)V的研究， 制定出鋰輝石、綠柱石、鋰云母的浮選工藝流程，并在新建廠的鋰鈹 選礦過(guò)程中得到應(yīng)用。鋰礦選礦工藝化學(xué)或化學(xué)浮選聯(lián)合法適用于鹽湖鋰礦，用此法從中提取鋰鹽。該方法是通過(guò)鹵水在曬 場(chǎng)上蒸發(fā)，使得鈉鹽和鉀鹽沉淀析出，將氯化鋰濃度提高到6%左右， 然后將其送入工廠，用蘇打法將氯化鋰轉(zhuǎn)變成碳酸鋰固體產(chǎn)品。鹵水 型鋰資源主要有碳酸鹽型、硫酸鹽型和氯化物型三種，目前主要開發(fā) 的是碳酸鹽型和硫酸鹽型。開發(fā)的技術(shù)也比較復(fù)雜，目前尚處于生產(chǎn) 試驗(yàn)階段。鋰是自然界

3、中最輕的金屬。銀白色，比重0.534，熔點(diǎn)180C， 沸點(diǎn)1342 C。鋰是活潑金屬，很柔軟，在氧和空氣中能自燃。鋰也 是一種重要的能源金屬，它在高能鋰電池、受控?zé)岷朔磻?yīng)中的應(yīng)用使 鋰成為解決人類長(zhǎng)期能源供給的重要原料。鋰工業(yè)的發(fā)展和軍事工業(yè) 的發(fā)展密切相關(guān)。50年代，由于研制需要提取核聚變用同位素6Li， 因而鋰工業(yè)得到了迅速發(fā)展，鋰則成為生產(chǎn)、中子彈、質(zhì)子彈的重要 原料。鋰的化合物還廣泛用于玻璃陶瓷工業(yè)、煉鋁工業(yè)、鋰基潤(rùn)滑脂 以及空調(diào)、醫(yī)藥、有機(jī)合成等工業(yè)。鋰系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶煉、制 冷、原子能、航天和陶瓷、玻璃、潤(rùn)滑脂、橡膠、焊接、醫(yī)藥、電池 等行業(yè)。全世界有鋰礦資源的國(guó)家不足十家，亞

4、洲中國(guó)獨(dú)有。鋰礦選礦方法，有手選法、浮選法、化學(xué)或化學(xué)-浮選聯(lián)合法、熱裂選法、放射性選法、粒浮選礦法等，其中前3種方法較為常用。鋰的性質(zhì)和用途鋰是一種稀有元素，屬輕金屬類，1817年瑞典人阿爾費(fèi)特遜 在透鋰長(zhǎng)石中首先發(fā)現(xiàn)鋰，到20世紀(jì)40年代才開始工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)鋰。鋰的主要性質(zhì)有：密度小，僅0.53克/厘米3,是最輕的金屬； 熔點(diǎn)低(179C)；金屬鋰很軟，韌性大，延展性好；鋰有鋰6 (Li6) 和鋰7 (Li7)兩種穩(wěn)定同位素；鋰的化學(xué)活性好。鋰精礦、鋰化物和金屬鋰具有許多優(yōu)良性質(zhì)，在許多部門獲得 廣泛應(yīng)用。鋁電解槽中加入少量鋰鹽，能大大改善電解質(zhì)的物理化學(xué) 性能；鋰精礦或鋰化物在制造玻璃時(shí)有

5、較大的助熔作用；陶瓷中加入 少量鋰化物可降低陶瓷一塘瓷制品的燒陪溫度；加入少量鋰化物可使 潤(rùn)滑劑的熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性得到改善，因此鋰精礦 或鋰化物大量用于煉鋁、玻璃、陶瓷工業(yè)和潤(rùn)滑劑的生產(chǎn)中。鋰和鋰化物可作為高能燃料，氚化鋰6和氚化鋰6是氫彈的重 要原料，它們?cè)诤四芎陀詈椒矫嫫鹬匾饔?。此外鋰化何物還用于 合成橡膠、合金、高能電池、空調(diào)、醫(yī)藥、焊接等方面?？茖W(xué)家們語(yǔ) 言：在未來(lái)能源(蓄電池和核聚變)方面鋰將發(fā)揮引人注目的作用。2.鋰的主要礦物及礦床類型鋰在地殼中的含量為21X10-6，鋰儲(chǔ)量較豐富的國(guó)家是智利、 美國(guó)、扎伊爾和中國(guó)。迄今科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)含鋰礦物有150多種，目前工業(yè)

6、上用作鋰原料的是鋰輝石、鋰云母、鋰磷鋁石、鐵鋰云母和透鋰長(zhǎng)石等。鋰輝石的選礦方法一正浮選工藝2鋰輝石的選礦方法中正浮選是經(jīng)常米用的方法，其實(shí)質(zhì)是將礦石 磨細(xì)，優(yōu)先浮選鋰輝石，在氫氧化鈉或者碳酸鈉的堿性礦漿中，經(jīng)過(guò) 高濃度、強(qiáng)烈攪拌、多次洗礦脫泥后，加入脂肪酸（例如油酸）或者 其皂類作捕收劑直接浮選鋰輝石：經(jīng)過(guò)三次精選精選，可以獲得品位 大于5%Li2O、回收率為70%75%的鋰輝石精礦。我國(guó)新疆某礦原 礦含1.3% Li2O，經(jīng)過(guò)常溫浮選，鋰輝石精礦品位為4%5%、回收 率為85%90%。綠柱石和鋰輝石選礦分離和富集的方法鋰輝石和綠柱石都是鋁硅酸鹽類礦物，經(jīng)常共生在同一偉晶 鹽礦床中；由于它們

7、的礦物都是非磁性的，而且相對(duì)密度接近，并且 與脈石礦物的相對(duì)密度相近。所以，采用磁選和重選方法很難分離綠 柱石和鋰輝石，只有采用浮選分離方法才行。另一方面，由于石榴石、 角閃石、電氣石、黑云母和白云母等與綠柱石和鋰輝石的可浮性相近， 致使綠柱石和鋰輝石的富集和分離又比較困難。綠柱石和鋰輝石的浮選分離一般有混合浮選和優(yōu)先浮選（優(yōu)先浮選綠柱石、再選鋰輝石，優(yōu)先浮選鋰輝石、再選綠柱石，或者優(yōu) 先浮選部分鋰輝石、然后鋰鈹混選再分離）兩種原則流程，可以采用 陽(yáng)離子捕收劑和陰離子捕收劑進(jìn)行浮選。（1）優(yōu)先浮選 當(dāng)采用陽(yáng)離子捕收劑時(shí)，硅酸鹽礦物都具有比較好的可浮性，所以，在分離綠柱石和鋰輝石時(shí)，需要添加調(diào)整

8、 劑才行。優(yōu)先浮選鋰輝石、再選綠柱石（先抑制綠柱石、優(yōu)先浮選 鋰輝石，再活化綠柱石并進(jìn)行浮選）當(dāng)優(yōu)先浮選鋰輝石時(shí)，主要采用 氟化鈉和木素磺酸鹽抑制綠柱石和脈石；木素磺酸鹽在綠柱石和脈石 礦物表面形成親水薄膜，從而阻止捕收劑（例如油酸）在其表面的附 著和吸附。但是，木素磺酸鹽對(duì)鋰輝石礦物顆粒的影響比較小，所以 能夠保證鋰輝石的優(yōu)先浮選。例如，在低堿介質(zhì)中，將碳酸鈉堿木素（利用堿溶解木素磺 酸鹽）加入球磨機(jī)并長(zhǎng)時(shí)間作用，此時(shí)，綠柱石和脈石礦物受到抑制， 采用氧化石蠟皂、環(huán)烷酸皂和柴油浮選鋰輝石。該浮選尾礦采用氫氧 化鈉、硫酸鈉和三氯化鐵活化綠柱石并抑制脈石，同樣采用氧化石蠟 皂和柴油浮選綠柱石。優(yōu)

9、先浮選綠柱石、再選鋰輝石（先抑制鋰輝石、優(yōu)先浮選 綠柱石、再活化鋰輝石并進(jìn)行浮選）先脫除易浮礦物，然后在氫氧化 鈉、硫化鈉和碳酸鈉調(diào)整的高堿介質(zhì)中抑制鋰輝石，采用脂肪酸（例 如氧化石蠟皂和柴油）浮選綠柱石；浮選尾礦采用氫氧化鈉活化，再 采用脂肪酸（例如氧化石蠟皂和柴油）浮選鋰輝石。當(dāng)采用陰離子捕收劑時(shí)，調(diào)整劑對(duì)鋰輝石的抑制遞減順序?yàn)椋?氟化鈉、木素磺酸鹽、磷酸鹽、碳酸鈉、氟硅酸鈉、硅酸鈉、淀粉等， 這些調(diào)整劑對(duì)綠柱石的抑制作用差別很大，在中性和弱堿性介質(zhì)中， 多量（1千克/噸以上）的氟化鈉、木素磺酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽等 具有強(qiáng)烈的抑制作用，而少量的硅酸鈉、淀粉等對(duì)綠柱石的抑制作用 不明顯。在強(qiáng)

10、堿性介質(zhì)中，這些藥劑的抑制作用普遍減弱，但是對(duì)鋰 輝石的抑制作用卻普遍增強(qiáng)。優(yōu)先浮選部分鋰、然后進(jìn)行鋰鈹混選再分離將氟化鈉和 碳酸鈉作調(diào)整劑并加入球磨機(jī)，采用脂肪酸皂優(yōu)先浮選部分鋰輝石， 該浮選尾礦中加入氫氧化鈉和鈣離子進(jìn)行活化，再采用脂肪酸皂混合 浮選鋰輝石-綠柱石，混合粗精礦采用碳酸鈉、氫氧化鈉和酸、堿性 水玻璃加溫（例如85C ）處理，浮出綠柱石精礦。（2）混合浮選 某浮選尾礦含0.08%BeO的鋰輝石，在30% 固體濃度下，采用0.91千克/噸氫氟酸攪拌5分鐘（PH=3.8），攪拌 的礦漿在螺旋分級(jí)機(jī)中清洗過(guò)多的酸后，在30%的固體濃度下，與 0.41千克/噸的硅酸鈉、0.14千克/噸

11、氫氧化鈉和0.41千克/噸油酸 攪拌5分鐘，進(jìn)入粗選槽，在PH=7.3時(shí)，進(jìn)行一次粗選和三次精選， 得到精礦含1.25%BeO和4.45%Li2O,其回收率分別為89.1%和65.8%。（3） 鋰和鈹粗精礦的精選分離鋰和鈹粗精礦中一般含有 云母、長(zhǎng)石和石英等，需要進(jìn)一步精選除去。脫除方法是將混合粗精 礦與硫酸（例如用量為4.50千克/噸左右）一起攪拌，清洗掉脂肪酸， 然后，再與1千克/噸左右的硫酸、90克/噸左右的醋酸銨攪拌，進(jìn) 行脫除云母，可得到含云母94%的精礦，其尾礦再進(jìn)行鋰輝石精選。鋰輝石精選時(shí)是將上述尾礦與700克/噸左右的油酸一起攪 拌，進(jìn)行一次粗選和二次精選，可得到回收率大約為8

12、4%、含6.6%Li2O 的鋰輝石精礦，此時(shí)，80%左右的綠柱石被抑制到尾礦中，然后再進(jìn) 行尾礦中綠柱石的富集。此時(shí)，再采用900克/噸左右的氫氟酸進(jìn)行 攪拌，然后清洗掉過(guò)量的酸；之后，采用136克/噸的氫氧化鈉和218 克/噸的油酸調(diào)漿，并進(jìn)行綠柱石的浮選，所得粗精礦在PH=7條件下 進(jìn)行兩次精選，可得到含6.37%BeO的綠柱石精礦，其作業(yè)回收率為 76%，對(duì)鋰輝石浮選尾礦的回收率為66%。鋰精礦的質(zhì)量要求從表1可看出，對(duì)化工用鋰輝石精礦中的鐵含量限制不嚴(yán)， 允許含量較高，但對(duì)陶瓷和低鐵級(jí)鋰精礦則要求較嚴(yán)格地控制鐵含 量。尤其是低鐵級(jí)精礦不僅Fe2O3含量要限制在很低的范圍內(nèi)，同時(shí) 對(duì)-2

13、00目細(xì)泥含量的要求也較嚴(yán)，因此在美國(guó)，無(wú)論是正浮選或反浮 選生產(chǎn)的鋰輝石精礦往往都需要經(jīng)過(guò)篩分、磁選、鐵礦物浮選或焙燒 等工序進(jìn)一步處理，以保證精礦在粒度或鐵含量方面達(dá)到陶瓷級(jí)和低 級(jí)鋰精礦的質(zhì)量要求。表1鋰輝石精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)類別品級(jí)Li2O% 不小于雜質(zhì)含量（不大于），%說(shuō)明Fe OMnOKO+NaOPO低鐵鋰精礦一72 30.150.12 21.52 51.3塊礦不大于100mm,粉礦二6.50.200.151.81.3-200目粒級(jí)不大于35%三60.250.22.01.3一70.50.21.51.3塊礦不大于100mm,粉礦陶瓷用鋰精礦二6.50.70.251.81.3-200目粒級(jí)不

14、大于60%三60.90.302.01.3一6.52.50.31.51.3塊礦不大于100mm,粉礦化工用鋰精礦二6.02.80.41.81.3-200目粒級(jí)不大于60%三5.53.00.52.01.3表2鋰云母精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB320182）鋰鹽用品級(jí)主成分（不小于），%Li O+Rb O+Cs OLi O2222特級(jí)64.7一級(jí)54.0玻璃、陶瓷用主成分（不小于），%雜質(zhì)（不大于）,%品級(jí)Li O+Rb O+Cs OLi OK O+Na OFe OAl O2222222 32 3一級(jí)5480.426二級(jí)4370.528三級(jí)3260.628鋰的主要礦物及礦床類型鋰在地殼中的含量為21X10-6

15、鋰儲(chǔ)量較豐富的國(guó)家是智利、 美國(guó)、扎伊爾和中國(guó)。迄今科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)含鋰礦物有150多種，目前工業(yè)上用作鋰 原料的是鋰輝石、鋰云母、鋰磷鋁石、鐵鋰云母和透鋰長(zhǎng)石等，它們 的化學(xué)組成列于下表。表中鋰的工業(yè)礦物礦物名稱化學(xué)組成密度g/cm3硬度理論品位%Li O鋰輝石(spkdumene)LiAl(SiO)3 23.1 3.2678.1鋰云母石(lepidolite)(LiK)2AlSiO3)3(F,OH)22.8 3.32.5 45.9鐵理云母(zinn waldite)(LiNaK)2Al3FeSi15O16(F,OH)2334.13鋰磷鋁石 (amblygonite)LiAl(F,OH)PO43

16、.1610.1透鋰長(zhǎng)石(petalite)LiAl(Si O)2 5 22.56 6.54.89(1)鋰輝石單斜晶系、常呈柱狀、板狀和針狀晶體。顏色為白、灰、淺 綠、玫瑰等色，無(wú)磁性，純鋰輝石Li2O理論含量為8.1%，常因含 Rb2O(03%)、Cs2O(01%)、鈉和鉀等元素，實(shí)際含 Li2O4.58%。鋰輝 石有兩種晶型：a和p型，將天然鋰輝石在1100C焙燒時(shí)，它從a 型轉(zhuǎn)變?yōu)閜型，并具熱裂性質(zhì)。鋰輝石在偉晶巖和氣成熱液礦床中 均可見到。鋰云母鋰云母常為鱗片狀和葉片狀集合體，顏色為玫瑰色、紫色、 淺紫色、灰黃色，有時(shí)為無(wú)色，無(wú)磁性。在鋰云母中常含13%Rb O 2 和01.5%Cs2O，實(shí)際含Li2O1.25.9%，花崗偉晶巖、花崗巖和石英脈 中均可見到。鐵鋰云母鐵鋰云母常呈鱗片狀產(chǎn)出，顏色為灰色、褐色、暗綠色，暗 紫色，含F(xiàn)eO12.5%左右，具有弱磁性。產(chǎn)于云英巖和高溫石英脈中， 有時(shí)在花崗巖和花崗偉晶巖中也可見到。鋰磷鋁石鋰磷鋁石常為不規(guī)則塊狀和近等軸狀，顏色為灰色、黃白、綠白等