锂矿选矿基本工艺.doc

锂矿选矿工艺：手选法 手选法在五六十年代曾经是国内外锂精矿、绿柱石精矿生产中重要选矿办法之一。如国内1959年新疆、湖南等省区手选生产绿柱石精矿达2800吨以上，1962年世界绿柱石精矿产量为7400吨，其中手选精矿占91%。这重要是由于锂矿多数来自伟晶岩矿床，选别重要工业矿物锂辉石、绿柱石等晶体大、易手选。但应看到，手选劳动强度大、生产效率低、资源挥霍大、选别指标低，因而日后逐渐为机械选矿办法所代替。然而，当前在劳动力便宜发展中华人民共和国家里，手选仍是生产锂精矿重要办法。 锂矿选矿工艺浮选办法 浮选办法研究和应用较早，国外在30年代已将浮选法用于锂辉石精矿工业生产。锂辉石浮选有采用反浮选，也有用正浮选；锂云母易浮，惯用正浮选。国内50年代末开始锂辉石、绿柱石浮选研究，随后又进行了锂云母浮选、锂铍分离和其她锂铍矿研究，制定出锂辉石、绿柱石、锂云母浮选工艺流程，并在新建厂锂铍选矿过程中得到应用。 锂矿选矿工艺化学或化学浮选联合法 合用于盐湖锂矿，用此法从中提取锂盐。该办法是通过卤水在晒场上蒸发，使得钠盐和钾盐沉淀析出，将氯化锂浓度提高到6%左右，然后将其送入工厂，用苏打法将氯化锂转变成碳酸锂固体产品。卤水型锂资源重要有碳酸盐型、硫酸盐型和氯化物型三种，当前重要开发是碳酸盐型和硫酸盐型。开发技术也比较复杂，当前尚处在生产实验阶段。锂是自然界中最轻金属。银白色，比重0.534，熔点180，沸点1342。锂是活泼金属，很柔软，在氧和空气中能自燃。锂也是一种重要能源金属，它在高能锂电池、受控热核反映中应用使锂成为解决人类长期能源供应重要原料。锂工业发展和军事工业发展密切有关。50年代，由于研制需要提取核聚变用同位素6Li，因而锂工业得到了迅速发展，锂则成为生产、中子弹、质子弹重要原料。锂化合物还广泛用于玻璃陶瓷工业、炼铝工业、锂基润滑脂以及空调、医药、有机合成等工业。锂系列产品广泛应用于冶炼、制冷、原子能、航天和陶瓷、玻璃、润滑脂、橡胶、焊接、医药、电池等行业。全世界有锂矿资源国家局限性十家，亚洲中华人民共和国独有。 锂矿选矿办法，有手选法、浮选法、化学或化学-浮选联合法、热裂选法、放射性选法、粒浮选矿法等，其中前3种办法较为惯用。锂性质和用途 锂是一种稀有元素，属轻金属类，18瑞典人阿尔费特逊在透锂长石中一方面发现锂，到20世纪40年代才开始工业规模生产锂。 锂重要性质有：密度小，仅0.53克/厘米3，是最轻金属；熔点低（179）；金属锂很软，韧性大，延展性好；锂有锂6（Li6）和锂7（Li7）两种稳定同位素；锂化学活性好。 锂精矿、锂化物和金属锂具备许多优良性质，在许多部门获得广泛应用。铝电解槽中加入少量锂盐，能大大改进电解质物理化学性能；锂精矿或锂化物在制造玻璃时有较大助熔作用；陶瓷中加入少量锂化物可减少陶瓷一塘瓷制品烧陪温度；加入少量锂化物可使润滑剂热稳定性、机械稳定性和化学稳定性得到改进，因而锂精矿或锂化物大量用于炼铝、玻璃、陶瓷工业和润滑剂生产中。 锂和锂化物可作为高能燃料，氚化锂6和氚化锂6是氢弹重要原料，它们在核能和宇航方面起着重要作用。此外锂化何物还用于合成橡胶、合金、高能电池、空调、医药、焊接等方面。科学家们语言：在将来能源（蓄电池和核聚变）方面锂将发挥引人注目作用。2.锂重要矿物及矿床类型 锂在地壳中含量为2110-6，锂储量较丰富国家是智利、美国、扎伊尔和中华人民共和国。 迄今科学家们发现含锂矿物有150各种，当前工业上用作锂原料是锂辉石、锂云母、锂磷铝石、铁锂云母和透锂长石等。锂辉石选矿办法正浮选工艺2 锂辉石选矿办法中正浮选是经常采用办法，其实质是将矿石磨细，优先浮选锂辉石，在氢氧化钠或者碳酸钠碱性矿浆中，通过高浓度、强烈搅拌、多次洗矿脱泥后，加入脂肪酸（例如油酸）或者其皂类作捕收剂直接浮选锂辉石：通过三次精选精选，可以获得品位不不大于5%Li2O、回收率为70%75%锂辉石精矿。国内新疆某矿原矿含1.3% Li2O，通过常温浮选，锂辉石精矿品位为4%5%、回收率为85%90%。绿柱石和锂辉石选矿分离和富集办法 锂辉石和绿柱石都是铝硅酸盐类矿物，经常共生在同一伟晶盐矿床中；由于它们矿物都是非磁性，并且相对密度接近，并且与脉石矿物相对密度相近。因此，采用磁选和重选办法很难分离绿柱石和锂辉石，只有采用浮选分离办法才行。另一方面，由于石榴石、角闪石、电气石、黑云母和白云母等与绿柱石和锂辉石可浮性相近，致使绿柱石和锂辉石富集和分离又比较困难。 绿柱石和锂辉石浮选分离普通有混合浮选和优先浮选（优先浮选绿柱石、再选锂辉石，优先浮选锂辉石、再选绿柱石，或者优先浮选某些锂辉石、然后锂铍混选再分离）两种原则流程，可以采用阳离子捕收剂和阴离子捕收剂进行浮选。 （1）优先浮选 当采用阳离子捕收剂时，硅酸盐矿物都具备比较好可浮性，因此，在分离绿柱石和锂辉石时，需要添加调节剂才行。 优先浮选锂辉石、再选绿柱石（先抑制绿柱石、优先浮选锂辉石，再活化绿柱石并进行浮选）当优先浮选锂辉石时，重要采用氟化钠和木素磺酸盐抑制绿柱石和脉石；木素磺酸盐在绿柱石和脉石矿物表面形成亲水薄膜，从而制止捕收剂（例如油酸）在其表面附着和吸附。但是，木素磺酸盐对锂辉石矿物颗粒影响比较小，因此可以保证锂辉石优先浮选。 例如，在低碱介质中，将碳酸钠碱木素（运用碱溶解木素磺酸盐）加入球磨机并长时间作用，此时，绿柱石和脉石矿物受到抑制，采用氧化石蜡皂、环烷酸皂和柴油浮选锂辉石。该浮选尾矿采用氢氧化钠、硫酸钠和三氯化铁活化绿柱石并抑制脉石，同样采用氧化石蜡皂和柴油浮选绿柱石。 优先浮选绿柱石、再选锂辉石（先抑制锂辉石、优先浮选绿柱石、再活化锂辉石并进行浮选）先脱除易浮矿物，然后在氢氧化钠、硫化钠和碳酸钠调节高碱介质中抑制锂辉石，采用脂肪酸（例如氧化石蜡皂和柴油）浮选绿柱石；浮选尾矿采用氢氧化钠活化，再采用脂肪酸（例如氧化石蜡皂和柴油）浮选锂辉石。 当采用阴离子捕收剂时，调节剂对锂辉石抑制递减顺序为：氟化钠、木素磺酸盐、磷酸盐、碳酸钠、氟硅酸钠、硅酸钠、淀粉等，这些调节剂对绿柱石抑制作用差别很大，在中性和弱碱性介质中，多量（1公斤/吨以上）氟化钠、木素磺酸盐、磷酸盐、碳酸盐等具备强烈抑制作用，而少量硅酸钠、淀粉等对绿柱石抑制作用不明显。在强碱性介质中，这些药剂抑制作用普遍削弱，但是对锂辉石抑制作用却普遍增强。 优先浮选某些锂、然后进行锂铍混选再分离 将氟化钠和碳酸钠作调节剂并加入球磨机，采用脂肪酸皂优先浮选某些锂辉石，该浮选尾矿中加入氢氧化钠和钙离子进行活化，再采用脂肪酸皂混合浮选锂辉石-绿柱石，混合粗精矿采用碳酸钠、氢氧化钠和酸、碱性水玻璃加温（例如85）解决，浮出绿柱石精矿。 （2）混合浮选 某浮选尾矿含0.08%BeO锂辉石，在30%固体浓度下，采用0.91公斤/吨氢氟酸搅拌5分钟（PH=3.8），搅拌矿浆在螺旋分级机中清洗过多酸后，在30%固体浓度下，与0.41公斤/吨硅酸钠、0.14公斤/吨氢氧化钠和0.41公斤/吨油酸搅拌5分钟，进入粗选槽，在PH=7.3时，进行一次粗选和三次精选，得到精矿含1.25%BeO和4.45%Li2O，其回收率分别为89.1%和65.8%。 （3）锂和铍粗精矿精选分离 锂和铍粗精矿中普通具有云母、长石和石英等，需要进一步精选除去。脱除办法是将混合粗精矿与硫酸（例如用量为4.50公斤/吨左右）一起搅拌，清洗掉脂肪酸，然后，再与1公斤/吨左右硫酸、90克/吨左右醋酸铵搅拌，进行脱除云母，可得到含云母94%精矿，其尾矿再进行锂辉石精选。 锂辉石精选时是将上述尾矿与700克/吨左右油酸一起搅拌，进行一次粗选和二次精选，可得到回收率大概为84%、含6.6%Li2O锂辉石精矿，此时，80%左右绿柱石被抑制到尾矿中，然后再进行尾矿中绿柱石富集。此时，再采用900克/吨左右氢氟酸进行搅拌，然后清洗掉过量酸；之后，采用136克/吨氢氧化钠和218克/吨油酸调浆，并进行绿柱石浮选，所得粗精矿在PH=7条件下进行两次精选，可得到含6.37%BeO绿柱石精矿，其作业回收率为76%，对锂辉石浮选尾矿回收率为66%。锂精矿质量规定 从表1可看出，对化工用锂辉石精矿中铁含量限制不严，容许含量较高，但对陶瓷和低铁级锂精矿则规定较严格地控制铁含量。特别是低铁级精矿不但Fe2O3含量要限制在很低范畴内，同步对-200目细泥含量规定也较严,因而在美国，无论是正浮选或反浮选生产锂辉石精矿往往都需要通过筛分、磁选、铁矿物浮选或焙烧等工序进一步解决，以保证精矿在粒度或铁含量方面达到陶瓷级和低档锂精矿质量规定。表1 锂辉石精矿质量原则类别品级Li2O%不不大于杂质含量（不不不大于），%阐明Fe2O3MnOK2O+Na2OP2O5低铁锂精矿一二三76.560.150.200.250.10.150.21.51.82.01.31.31.3块矿不不不大于100mm,粉矿-200目粒级不不不大于35%陶瓷用锂精矿一二三76.560.50.70.90.20.250.301.51.82.01.31.31.3块矿不不不大于100mm,粉矿-200目粒级不不不大于60%化工用锂精矿一二三6.56.05.52.52.83.00.30.40.51.51.82.01.31.31.3块矿不不不大于100mm,粉矿-200目粒级不不不大于60%表2 锂云母精矿质量原则（GB320182）锂盐用品级主成分（不不大于），%Li2O+Rb2O+Cs2OLi2O特级一级654.74.0玻璃、陶瓷用品级主成分（不不大于），%杂质（不不不大于）,%Li2O+Rb2O+Cs2OLi2OK2O+Na2OFe2O3Al2O3一级二级三级5434328760.40.50.6262828锂重要矿物及矿床类型 锂在地壳中含量为2110-6，锂储量较丰富国家是智利、美国、扎伊尔和中华人民共和国。 迄今科学家们发现含锂矿物有150各种，当前工业上用作锂原料是锂辉石、锂云母、锂磷铝石、铁锂云母和透锂长石等，它们化学构成列于下表。表中 锂工业矿物矿物名称化学构成密度g/cm3硬度理论品位%Li2O锂辉石（spkdumene）LiAl(SiO3)23.13.2678.1锂云母石（lepidolite）(LiK)2Al2(SiO3)3(F,OH)22.83.32.545.9铁理云母（zinn waldite）(LiNaK)2Al3FeSi15O16(F,OH)2334.13锂磷铝石（amblygonite）LiAl(F,OH)PO43.1610.1透锂长石（petalite）LiAl(Si2O5)22.566.54.89 （1）锂辉石 单斜晶系、常呈柱状、板状和针状晶体。颜色为白、灰、浅绿、玫瑰等色，无磁性，纯锂辉石Li2O理论含量为8.1%，常因含Rb2O(03%)、Cs2O(01%)、钠和钾等元素，实际含Li2O4.58%。锂辉石有两种晶型：和型，将天然锂辉石在1100焙烧时，它从型转变为型，并具热裂性质。锂辉石在伟晶岩和气成热液矿床中均可见到。 （2）锂云母 锂云母常为鳞片状和叶片状集合体，颜色为玫瑰色、紫色、浅紫色、灰黄色，有时为无色，无磁性。在锂云母中常含13%Rb2O和01.5%Cs2O，实际含Li2O1.25.9%，花岗伟晶岩、花岗岩和石英脉中均可见到。 （3）铁锂云母 铁锂云母常呈鳞片状产出，颜色为灰色、褐色、暗绿色，暗紫色，含FeO12.5%左右，具备弱磁性。产于云英岩和高温石英脉中，有时在花岗岩和花岗伟晶岩中也可见到。 （4）锂磷铝石 锂磷铝石常为不规则块状和近等轴状，颜色为灰色、黄白、绿白等，实际含Li2O89.5%，是含锂最高工业矿物，产于花岗伟晶岩中，有时也见于云英岩和高温石英脉中。 （5）透锂长石 透锂长石常呈块状、板状和针状，颜色为白色、灰色，偶见粉红色、绿色，普通产于伟晶岩中。 锂矿床可分为三大类：花岗伟晶岩矿床、气成热液矿床和盐湖卤水沉积矿床。当前世界锂原料重要来自花岗伟晶岩和卤水沉积矿床。前者如美国北卡罗莱纳州金丝山和加拿大伯尼克湖矿床，后者如美国加利福尼亚州西尔斯湖、内华达州银峰、智利北部阿塔卡玛，这些都是世界有名锂矿床。此外，科学家们已证明海水中含锂丰富，它是潜在巨大锂资源。