锂辉石选矿工艺概述

1.1 锂辉石选矿工艺研究现状

锂辉石选别受到诸多因素的影响，如：矿石类型、矿物共生组合、嵌布特征及矿石品位等，需采用不同的选矿工艺流程。在锂辉石的选矿实践中，目前锂辉石的选别方法主要有浮选法、手选法、热裂法、重悬浮液法、磁选法及联合选矿法等。

1）浮选法

锂辉石的主要选别方法是浮选法。调浆作业过程中浮选机的搅拌强度、矿浆温度以及调整剂的配比是影响锂辉石浮选的重要三大因素。现今我国锂辉石的浮选方法是通过添加“三碱两皂”进行选别。“三碱”，即氢氧化钠、碳酸钠和硫化钠，它们的用量、加入位置、选别过程中所用水中Ca2+的浓度等都对锂辉石浮选的有着重要的影响。影响浮选指标的关键因素是矿浆中碳酸根离子、氢氧根离子、钙离子的浓度比，因此，调整剂的用量随所用水的软硬不同而有所改变。在最佳pH 为弱碱性的矿浆环境中，采用油酸及其皂类就能很容易浮起表面纯净的锂辉石。“两皂”，即环烷酸皂及氧化石蜡皂，它们是锂辉石浮选常用捕收剂，其用量也随着水的软硬不同而相应有所改变。在水质较硬的情况下，环烷酸皂不利于浮选，当水质较软时，使用环烷酸皂可以使锂辉石回收率获得明显增加。因为矿物表面常遭受风化及浮选过程中矿浆中的云母污染，使锂辉石的可浮性变差，同时矿浆中的一些溶盐离子如镁离子、铁离子以及钙离子等，它们不仅使锂辉石得到活化，同时也使脉石矿物得到了活化，使锂辉石与脉石矿物的浮游性差异不明显。因此，对于各种锂辉石矿石，在选择适宜的捕收剂和选矿工艺之前应先对其物理化学性质进行研究分析。正浮选和反浮选两种工艺流程是目前在工业上用来选别锂辉石的主要方法。

①浮选法

正浮选一般采用阴离子捕收剂，通过将已被磨细的矿石加入强碱性的碱性介质中，进行高浓度的强搅拌，在多次擦洗并脱泥后，最后添加阴离子捕收剂进行锂辉石的直接选别。由于加入的氢氧化钠和矿浆中的硅酸盐发生反应生成硅酸钠—“自生水玻璃”，这是一种无机抑制剂，能有效抑制硅酸盐类脉石矿物，因此，在浮选过程可不需加入抑制剂。该工艺过程中，锂辉石的碱性活化是选别中的一个关键环节。通过NaOH 处理高浓度下的原矿浆，然后将矿液和矿物与碱的作用产物脱出，此时锂辉石由于表面侵出SiO2而被活化，而脉石矿物由于其表面的活化阳离子（Cu2+、Ca2+、Fe3+等）生成难溶化合物从矿物表面排除而被抑制。洗矿脱泥后采用阴离子捕收剂浮选锂辉石。为了更好地抑制脉石矿物，可添加水玻璃、栲胶、木质素及乳酸等调整剂。

新疆可可托海稀有金属锂辉石矿石，通过在浮选机中进行高强度搅拌、擦洗矿物表面尔后进行脱泥，脱泥尾矿在中性偏弱碱性环境下采用阳离子捕收剂

优先浮选云母，浮云母尾矿用Na2CO3和NaOH 作组合调整剂调浆，在矿浆pH=10.5~11.5 条件下，选用用氧化石蜡皂作捕收剂浮选锂辉石，在原矿含Li2O 1.76%的情况下获得含Li2O 5.65%~6.38%的锂辉石精矿，回收率为80.78%。

孙蔚等人对某锂辉石矿进行实验室小型试验研究，通过磨矿细度、浮选机搅拌强度、调整剂配比、选别过程中调整剂与捕收剂用量之间同浮选所有不同水质的关系以及浮选药剂的加入地点等方面进行对比试验，确定最佳条件，在原矿Li2O 品位1.42%的情况下，最终获得Li2O 含量6.05%，回收率85.92%的锂辉石精矿。试验结果显示，搅拌作业与氢氧化钠有关，随着氢氧化钠用量的增加，搅拌时间可以相应缩短，同时回收率也逐渐增加。一定程度上提高浮选机的作业强度，锂辉石精矿的品位和回收率都能也获得一定程度的提高。不同水质下的调整剂试验表明，水中Ca2+浓度较高时，NaOH 不宜加入磨机中，并且搅拌作业中NaOH 用量也不宜多；在水质较软的情况下，向矿浆中加入NaOH 后，活化作用明显。同时，进行的Na2CO3试验表明，锂辉石精矿的品位随着Na2CO3 用量的增加而明显上升，当Na2CO3用量超过一定范围时，锂辉石精矿的回收率有所降低。

严更生等人针对某建成后的锂辉石选厂，出现锂辉石难于选别的情况，通过加强选锂前矿浆的搅拌擦洗、添加锂辉石活化剂氯化钙以及改变捕收剂等办法，改善锂辉石可浮选，最终取得了较好的选别指标。实验室小型试验采用组合捕收剂即油酸钠：731 为7:3，Na2CO3、NaOH 作调整剂，采用柴油稳定泡沫，当磨矿细度-0.074mm 含量80%时，锂辉石平均含量16.00%的情况下，最终获得的精矿中锂辉石含量为72.65%，回收率达76.00%

的较好指标。

②反浮选

反浮选工艺是采用石灰和糊精调浆，在pH 值10.5~11.0 的条件下用阳离子捕收剂反浮选石英、长石、云母等硅酸盐类脉石矿物。为了获得合格锂辉石精矿，将含有某些铁矿物的槽内产品浓密后用氢氟酸调浆处理，再选用脂肪酸类捕收剂—树脂酸皂进行精选，获得的槽内产品就是锂辉石精矿。在美国金丝山锂辉石选矿厂就采用反浮选流程，他们以石灰为pH 调整剂，在碱性介质中添加锂辉石抑制剂抑制锂辉石矿物，选取阳离子捕收剂反浮选出脉石矿物，获得的锂辉石精矿即为槽内产品，该产品达到化工级产品标准。为提高锂辉石精矿产品质量，可将上述精矿产品进行精选，为了使锂精矿中Fe 的含量得到降低，通过添加HF、树脂酸盐，最后加入起泡剂脱除铁矿物，如此获得的锂辉石精矿达到陶瓷锂辉石标准，即可作为陶瓷工业的原料。优先脱除的脉石矿物而获得的泡沫精矿可进一步进行分离，分别获得云母、长石以及石英等精矿产品，在原矿含Li2O

1.5%左右的情况下，获得的锂辉石精矿含Li2O 高于6.00%，回收率70.00%～75.00%。

2）手选法

根据矿物自身的形状或颜色等外部特征与硅酸盐类脉石矿物进行分离的方法是手选法。对于粗粒结晶结合体，即锂辉石与锂云母，通过手选可以获得很好的锂辉石精矿。目前美国南达科塔州的埃特矿床的锂辉石矿石仍采用此法进行选别。四川金川县李家沟锂辉石矿采用手选法对矿石进行预处理，即在粗碎之后通过手选作业将部分废石剔除。人工手选拣出较为简易，手选不但可提高入选矿石品位，降低选矿成本，同时也有助于提高锂浮选指标。但该方法效率低下，且不适于细粒浸染矿石。

3）热裂法

通过加热、冷却等措施，能对某些矿物进行选择性的破坏，这就是热裂法。锂辉石矿物在加热过程中其晶体会发生转变，即同素异形体的转变。一些脉石矿物与锂辉石矿物性质不同，在加热过程中晶体未发生变化，因此，用此法选别锂辉石是可行的。但此方法仅限于矿石组分良好的情形，如若矿石中存在大量具有和锂辉石同样晶体性质的脉石矿物，如钠长石、方解石和云母等，那么采用此方法就难以得到合格的锂辉石精矿。

四川甘孜洲蕥江县的甲基咔锂辉石矿区采用热裂法对该锂辉石进行选矿试验研究，试验结果显示，在矿石粒度-55～±0.2mm，温度1050±50℃，恒温时间30～40min 的工艺条件下进行电炉焙烧，在原矿含Li2O 2.0%左右的情况下，可获得精矿中Li2O 品位为6～8%，回收率达到80%。但因此法焙烧需要在很高的温度下进行，不能综合回收其它有用金属组分，因此，在现实生产中存在一定的局限性。

4）重悬浮液法

由于锂辉石矿物与脉石矿物的密度不同，利用该性质对其进行选别，此法即为重悬浮液或重液选矿法。锂辉石单矿物密度为 3.10～3.20g/cm3，而与锂辉石矿物共生的脉石矿物（长石、石英、白云母等）的密度约为 2.6g/cm3，虽然这一密度差对于用摇床和跳汰机选别无法进行，但对于某些类型的锂矿石是可行的。常用的悬浮液有磁铁矿、三溴甲烷、硅铁等。在保证悬浮液的粘度保持最小的同时，该悬浮液比重能够保持不变，最终可得到的锂辉石精矿质量很高。陶家荣等人对某锂辉石矿采用重介质法进行的选矿工业试验，结果表明，当重介质系统的介质密度为2.95～3.0kg/L，锂辉石样品的粒级为-3+1mm时，采用一粗一精流程，在原矿含Li2O 2.95%的情况下，即可获得品位为7.06%，总回收率为87.47%的锂辉石精矿。廖明和等人认为，重悬浮液法不仅简单实际而且同时也直

观、效果显著，是锂辉石有效选别的一种预可选性考查方法。采用此法可使我们了解到锂辉石矿物在不同粒度条件下的单体解离情况以及锂辉石矿物从脉石矿物中分离的精度，进而快速作出该矿石的可选性初步评价，提供下步扩大选矿试验的依据。

江西赣县锂辉石矿矿脉侵入于石英云母片岩之中，矿脉十条有余已被控制，每条脉长一百五十到三百米之间，厚三到十五米，是典型的花岗伟晶岩型锂辉石矿床。锂辉石、石英、白云母、绢云母及粗粒晶体钾钠长石是矿石的主要成分，且含有微量铌钽铁矿，锂辉石含量一般百分之十到百分之三十，其中富矿段达百分之四十五以上，对应Li2O 含量最低为0.7%，最高达 3.44%。根据此矿床的特性，在V10、V25、V26三条脉矿中，分别进行取样，其中V10、V25脉矿的试样是原生到弱风化矿石，另外，V26为原生富矿石（单样重约5kg），同时选取+0.125mm 粒级部分，其产率分别为86.0%、88.8%、92.6%，将此部分作为重液分选的试样。该试验采用的重液为分析纯三溴甲烷，其密度在 2.891 与2.889g/cm3之间，用于同锂辉石共生的脉石矿物(钾钠长石、石英、白云母、绢云母，密度为2.6 g/cm3左右)分离。分选步骤如下：首先在室温下，向250mL 玻璃烧杯中倒入重液（约170mL），然后向重液中放入约50g 的矿样，用玻璃棒搅拌1min 左右，溶液静置、分层后用140 目的不锈钢对其进行筛选，取出沉物（精矿）及浮物（尾矿），对获得的精尾矿进行洗涤并烘干，称重，最后将精尾矿磨细化验。试验获得了Li2O 品位在 6.1%与 6.9%之间，回收率最低66.7%，最高达94%的锂辉石精矿。在采用最佳分选的粒度（0.28~1mm）条件下，锂辉石精矿Li2O 品位达 6.72%～7.0%，回收率83%～95%。随后开展了扩大浮选试验研究，最终获得的合格锂辉石精矿回收率达70%以上。A.B.索萨等对细晶伟晶岩形式的葡萄牙北部花岗岩锂辉石矿石进行处理，并进行了浮选及重介质选别试验，以获得合格的锂辉石精矿和长石精矿。他们采用溴仿作为重液，将矿样（其粒度为 2.00～6.70mm）分成四种不的粒级级别进行试验，最后获得的锂辉石精矿含Li2O 5.00%左右，回收率为39.0%～61.0%，达到玻璃级的质量标准。此法虽不受温度影响，同时可在较粗粒度下进行，但目前重悬浮液选矿限于工艺较复杂及成本较高等问题而不能实际应用。

5）磁选法

提高锂辉石精矿质量的通常采用磁选法，该法通常用于去除矿石矿物中的弱磁性铁锂云母或含Fe 的其他杂质。由于通常采用浮选法获得的锂辉石精矿中有时Fe 含量较高，可采用磁选法对该锂辉石精矿进行处理，获得低铁锂辉石，以提高锂辉石精矿的品级。若需对锂辉石粗精矿去除弱磁性杂质，可采用此法。6）联合选矿法

当前采用单一的选矿方法很难从贫、细、杂的锂辉石矿物中得到合格的锂辉石精矿，联合选矿法及选冶联合工艺由此产生，如：浮选—磁选工艺（四川某地的锂辉石矿、新疆可可托海稀有金属锂辉石矿）；浮选—重选—磁选联合工艺（澳大利亚基瓦里公司的格林普什锂辉石矿、四川某锂多金属矿）；选矿—化学处理联合工艺（加拿大钽矿业的旦科伟晶岩矿）；选—冶联合工艺（美国福特公司所属的北卡罗莱纳州锂辉石伟晶岩矿床）等。新疆可可托海锂辉石矿石，经碎磨和脱泥后，以氧化石蜡皂与环烷酸皂作组合捕收剂，NaOH 作pH 调整剂，在碱性矿浆中采用一粗一精浮选工艺流程进行选别，浮选锂辉石粗精矿用湿式强磁选机除铁，在含Li2O 为 1.14%的情况下，获得含Li2O 为 6.44%、Fe2O3

为0.39%的陶瓷级锂辉石精矿。四川省某锂辉石矿在四川省冶金研究所专家们的研究下获得了很大的进展。在常温下浮选锂辉石，浮选锂辉石粗精矿采用反浮选脱去脉石矿物，获得的精矿中Li2O 品位为 5.91%、Fe2O3为 1.44%，尔后通过高梯度磁选机脱除含铁矿物，在原矿含Li2O 为 1.33%、Fe2O3为 1.02%的情况下，最终获得的锂辉石精矿中Li2O 品位为6.15%、Fe2O3含量为0.24%的低铁锂辉石精矿。澳大利亚基佤俚（Cwalia）公司的格崊普仕（Greenbusbse）锂辉石矿，原矿石含Li2O 4.01%，该矿石中铁杂质存在于电气石中，且矿物组成简单，通过采用浮重磁联合工艺流程，最终可获得两种玻璃级锂辉石精矿，它们的指标分别为：Li2O 为 4.8%、Fe2O3为0.4%和Li2O 大于7.5%、含Fe2O3 小于0.1%。 1.3.3 锂辉石选矿药剂研究现状

1）锂辉石捕收剂

锂辉石浮选通常采用的捕收剂包括脂肪酸及其皂类等阴离子捕收剂，如氧化石蜡皂、环烷酸皂、塔尔油、油酸、烷基硫酸盐及黄酸盐等，同时胺类阳离子捕收剂也是锂辉石浮选的有效捕收剂。另外，一些燃料油如柴油等也常与脂肪酸类捕收剂组合使用，被当作辅助捕收剂。国内新疆可可托海公司稀有金属公司矿业公司锂选厂用（氧化石蜡皂+环烷酸皂）浮选锂矿物，国外一些主要的锂选矿厂几乎都用油酸或塔尔油作捕收剂。寻找对锂矿物捕收能力强、选择性好的多官能团药剂是当前捕收剂研究工作的主要方向。

据报道，中南大学研制成功的新型药剂YZB-17，高效能、选择性好、起泡性强，代替氧化石蜡皂和环烷酸皂浮选新疆可可托海稀有金属矿的锂辉石，小型试验和工业试验表明，在药剂用量相同的条件下，锂辉石精矿回收率提高了9.46%，提高了选矿效率。

组合用药也是浮选药剂研究的热点。四川省冶金研究所研制开发了PF系列捕收剂，在金川公司选矿厂的研究结果表明：PF组合捕收剂与氧化石蜡皂相比，在低温条件下，当精矿品位相当时，其回收率基本保持不变；新疆可可托海公司

稀有金属公司锂选厂将环烷酸皂和氧化石蜡皂组合使用提高了选别指标；美国金丝山选厂采用塔尔油和乙二醇组合使用；还有一些新型捕收剂组合使用的报道，如螯合捕收剂与油酸组合使用也取得了令人满意的指标。

2）脉石矿物抑制剂

许多花岗伟晶岩矿床中，脉石矿物多为硅酸盐类矿物。硅酸盐类脉石矿物对锂辉石矿石的影响如下：首先是电性作用，易在锂辉石表面形成云母罩盖，影响其回收；另外，易在锂辉石表面吸附并随之一起浮起，影响精矿质量。所以，脉石抑制剂的研究一直是锂辉石矿浮选药剂研究的一个重要方面。国内外工业生产中使用的硅酸盐类脉石矿物抑制剂主要有NaF、Na2S、草酸、酒石酸、柠檬酸、水玻璃、淀粉、木素磺酸盐、六偏磷酸钠等。然而，这些药剂的选择性和温定性较差，且药剂用量及环保等方面都存在较大的问题。如：Na2S 是当前新疆可可托海稀有金属矿浮选实践中用到的一种选择性抑制剂，由于Na2S 很容易受氧化而失效，造成工艺操作复杂，生产波动性大，且Na2S 具有一定的毒性，该药剂无法满足现今的环保要求。

1.2 锂辉石回收困难的原因

20 世纪五、六十年代国内外对锂辉石浮选原理及选别工艺的研究较多，也较为充分，近十几年来，国内外对选矿基本原理以及对具体矿石选别性质的研究突飞猛进，取得了巨大的成果，但对锂辉石的研究较少，远远落后于其他矿石的选别性质的研究。归纳起来，

目前锂辉石回收实践中可能存在的困难主要有以下三点：

1）捕收剂仍采用效能低下的传统型药剂。在锂辉石浮选工业实践中常用的捕收剂有：脂肪酸及其皂类（731、环烷酸皂、油酸、塔尔油等），胺类阳离子捕收剂，以及烷基硫酸盐和磺酸盐等。以上捕收剂均存在明显的缺陷，如脂肪酸类捕收剂不仅所需用量大，单独使用时捕收效果差，需要与多种捕收剂组合使用，而且对温度较为敏感，同时不易溶解和分散；烷基硫酸盐和烷基磺酸盐的使用条件较为苛刻，此类捕收剂需要在酸性环境中才能实现对锂辉石的有效选别；而胺类捕收剂虽然对锂辉石的捕收能力较强，但同时它对其它硅酸盐类脉石矿物也具较强的捕收能力，选择性差。

2）调整剂选择性差，且大多有毒。锂辉石矿物与硅酸盐类脉石矿物的浮游性相近，浮选工艺成败的关键在于浮选实践中，能否实现对锂辉石有效的选择性抑制和活化，而目前常见的抑制剂主要有：水玻璃、糊精、淀粉、氟化钠、硫化钠等，这些抑制剂不仅对脉石矿物具有抑制作用，且对锂辉石的抑制效果也较为明显。

3）“难免离子”的存在对锂辉石浮选产生有重要的影响。由于不同的硅酸盐

矿物破碎后表面特性以及按其矿物晶体化学特征的天然差异，在不同浮选环境下原本有一定的浮选差异，只要控制好分离条件，是可以实现锂辉石与其他硅酸盐类脉石矿物的有效分离。在磨矿过程中，由于钢球和衬板在作业中的作用，矿物表面受到一定程度的铁的污染，使铁及其化合物固着于矿物表面，且这些“难免离子”难以彻底清除，在很大程度上影响矿物的选别；另外，浮选用水中（尤其是回水）本身存在的多价金属阳离子对硅酸盐类矿物的浮选也会产生不同程度的影响（如Ca2+、Mg2+、Fe3+等）。因此，在工业浮选实践中，以上“难免离子”对锂辉石浮选有着重要的影响。

可见，必须要解决高效捕收剂和抑制剂的选择、“难免离子”影响的克服等相关基础问题，才能实现锂辉石的高精度分选。