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锂矿选矿工艺

文章来源:河南宏科重工机械 发布时间:2014-12-16 09:45:21         浏览次数:1636      
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一、锂矿选矿方法中锂矿的浮选方法及药剂介绍

    固体锂矿选矿方法,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,而锂矿的浮选方法是目前锂矿选矿方法中比较常用的方法,锂太浮选方法中的选矿药剂如下所示:

    锂辉石的正浮选可举美国布列克-西尔斯选矿厂为例。该厂采用油酸作捕收剂,直接浮选锂辉石,流程见图5-23。原矿含Li20 1.26%,磨矿时加0.3kg/t氢氧化钠,磨矿后先脱泥。脱泥后的浓浆(60%~70%固体)中加入1kg/t氢氧化钠进行搅拌、擦洗。粗选前加入200g/t油酸和250g/t环烷酸及起泡剂。精选I和精选Ⅱ中,均加入水玻璃、栲胶或起泡剂及乳酸,并加入适量的油酸。通过二次精选,得含Li20 4.92%锂精矿,回收率为63.59%。


1、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、绿柱石精矿生产中的主要选矿方法之一。如我国1959年新疆、湖南等省区手选生产的绿柱石精矿达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%。这主要是由于锂矿多数来自伟晶岩矿床,选别的主要工业矿物锂辉石、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、资源浪费大、选别指标低,因而后来逐渐为机械选矿方法所代替。然而,目前在劳动力便宜的发展中国家里,手选仍是生产锂精矿的主要方法。

2、锂矿选矿工艺浮选方法

   浮选方法的研究和应用较早,国外在30年代已将浮选法用于锂辉石精矿的工业生产。锂辉石浮选有的采用反浮选,也有的用正浮选;锂云母易浮,常用正浮选。我国50年代末开始锂辉石、绿柱石的浮选研究,随后又进行了锂云母浮选、锂铍分离和其他锂铍矿的研究,制定出锂辉石、绿柱石、锂云母的浮选工艺流程,并在新建厂的锂铍选矿过程中得到应用。锂矿的浮选方法是:锂辉石的选矿方法中的浮选有正浮选和反浮选两种方案。正浮选是在酸性介质中进行,所以又称“酸法”。它用油酸及其皂类作捕收剂,将锂辉石浮入泡沫产品中;反浮选是在碱性介质中进行,所以又称“碱法”。它用阳离子作捕收剂,浮出脉石矿物,槽内产品就是锂辉石精矿。

3、锂矿选矿工艺化学或化学--浮选联合法

   适用于盐湖锂矿,用此法从中提取锂盐。该方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。卤水型锂资源主要有碳酸盐型、硫酸盐型和氯化物型三种,目前主要开发的是碳酸盐型和硫酸盐型。开发的技术也比较复杂,目前尚处于生产试验阶段。

 

4、锂矿的正浮选的方法是,开始就向矿浆中加氢氧化钠进行搅拌、擦洗以除去表面的污染物,脱泥和洗矿后,然后按下面三种方法处理:

    先浮云母,后浮锂辉石,最后浮长石。其步骤是:
    (1)在弱酸性介质中,用阳离子浮云母。
    (2)将浮选尾矿浓缩至50%固体,用油酸类捕收剂及醇类起泡剂调和后,稀释至17%固体,浮锂辉石。
    (3)将浮完锂辉石的尾矿用氟氢酸处理后,再加阳离子捕收剂浮选长石。

    先浮锂辉石,后浮云母,再浮长石。其步骤是:

   (1)将矿浆浓缩至64%固体,加油酸、硫酸和起泡剂搅拌后,稀释至21%固体,浮锂辉石。
   (2)锂辉石浮选尾矿中的云母,用阳离子捕收剂浮出。
   (3)云母浮选尾矿加氟氢酸活化长石,并加阳离子捕收剂浮长石。

    锂辉石和云母混合浮选,最后浮长石。其步骤是:

   (1)在浓浆中加硫酸调和,然后加阴离子捕收剂,浮选云母和锂辉石。
   (2)混合精矿在酸性介质中搅拌,将云母和含铁矿物浮出,槽中产物便是锂辉石。
   (3)混合浮选后的尾矿,加氟氢酸处理后,用阳离子捕收剂浮长石。

    锂辉石的反浮选在碱性矿浆中进行,以糊精、淀粉等作为锂辉石的抑制剂,松醇油作起泡剂,用胺类阳离子捕收剂浮选石英、长石和云母等脉石矿物,槽内产品去铁之后,就是锂辉石。

5、锂矿的浮选调整剂

    影响锂辉石浮选的关键因素在于调浆作业的搅拌强度及温度、调整剂的配比。目前国内锂辉石的选别过程中一般采用三碱两皂的浮选方法。

    锂辉石浮选调整剂主要为:三碱 ,即:Na2CO3、Na2S和NaOH,其用量、加药地点以及所用水中钙离子含量的多少等因素对浮选的影响很大。浮选矿浆中CO2-3 、OH-、Ca2+ 的离子浓度比,是影响浮选指标的关键因素之一,所用水的软硬不同,调整剂的用量也有所不同。表面纯净的锂辉石很容易用油酸及其皂类浮起,浮选区为pH=4.0--9.0,最佳pH为弱碱性。

    锂辉石浮选的常用捕收剂为两皂 ,即环烷酸皂及氧化石蜡皂,其用量也随着水的软硬变化而增减。在较软的水质条件下,环烷酸皂的使用可明显增加回收率,而较硬的水质条件下,环烷酸皂的加入有时反而不利于浮选。由于锂辉石矿石表面常受风化污染以及在矿浆中受矿泥污染,其可浮性变坏,且矿浆中的一些溶盐离子(Ca2+ 、Mg2+ 、Fe3+ )不仅能活化锂辉石,同时也活化脉石矿物,使锂辉石浮游性差异不大。所以,针对不同锂辉石,应先对其物理化学性质进行分析,然后选择合适的捕收剂和选矿工艺。

    在一定程度上搅拌强度的提高,不仅使回收率提高,精矿的品位也有一定的提升。在调整剂试验中,随着碳酸钠用量的增加,精矿品位明显上升,但用量过大时,其回收率有所下降。氢氧化钠的用量试验表明,水中钙离子较大时,氢氧化钠不宜加入磨矿机中,并且搅拌作业氢氧化钠用量也不宜多;但在水质较软时,加入氢氧化钠有明显的活化作用。

    四川某锂多金属矿矿石中主要有用矿物为锂辉石、铌钽铁矿和锡石,该矿石应以回收锂辉石为主,并综合回收钽铌铁矿及锡石。国内某研究所采用重选、磁选、浮选联合流程,通过重选分离钽铌铁矿、锡石、锂辉石矿;重选精矿中主要矿物有磁铁矿、钽铌铁矿、锡石,采用先弱磁选去除磁铁矿后强磁选分离钽铌矿和锡石。重选尾矿采用浮选回收锂辉石,在原矿含Li2O0.90%、Ta2O50.005%、Nb2O50.009%、Sn0.064%的条件下,最终获得了Ta2O5品位17.00%、Nb2O5品位32.55%、Ta2O5回收率59.02%、Nb2O5回收率65.54%的钽铌精矿,和品位52.16%、回收率80.04%的锡精矿,以及品位5.53%、回收率72.68%的锂精矿。 针对新疆某锂辉石选厂建成后锂辉石难于选出的现象,通过添加CaCl2、改变捕收剂、强化选锂前搅拌擦洗等措施,使锂辉石的浮选性能得到根本改变,获得了较为理想的技术指标。在锂辉石平均含量16%的情况下,小型试验采用混合皂(油酸蜡:氧化石蜡皂=7:3)做捕收剂,碳酸钠、氢氧化钠做调整剂,用柴油稳定泡沫,在磨矿细度-0.074mm含量80%的条件下浮选锂辉石,获得锂辉石精矿含锂辉石72.66%,锂辉石回收率76%的较好技术经济指标。

 

二、锂矿的化学特点

    锂为稀碱元素之一,在自然界分布比较广泛,在地壳中平均含量为20×10-6(泰勒,1964),在主要类型岩浆岩和主要类型沉积岩中均有不同程度的分布,其中在花岗岩中含量较高,平均含量达40×10-6(维诺格拉多夫,1962)。在自然界中目前已发现锂矿物和含锂矿有150多种,其中锂的独立矿物有30多种,大部分是硅酸盐(占67%)及磷酸盐(占21.2%),其他则很少。作为制取锂的矿物原料主要是锂辉石(含Li2O5.8%~8.1%)、锂云母(含Li2O3.2%~6.45%)、磷锂铝石(含Li2O7.1%~10.1%)、透锂长石(含Li2O2.9%~4.8%)及铁锂云母(含Li2O1.1%~5%),其中前3个矿物最为重要。

    锂(Li)是自然界中最轻的金属。银白色,比重0.534,熔点180℃,沸点1347℃。锂是由瑞典化学家贝齐里乌斯(J.J.Berzelius)的学生瑞典人阿尔费德松(J.A.Arfvedson)于1817在分析研究从攸桃岛(Uto¨)采得透锂长石时首次发现的,贝齐里乌斯把这种新金属称为Lithium。1818年英国人戴维(H.Davy)通过电解碳酸锂制得小量金属锂。1855年德国人本生(R.W.Bunsen)和马提生(A.Matthiessen)通过电解熔融氯化锂制得较大量的金属锂,并较详细地研究了它的性质。1923年德国开始锂的工业生产。

三、锂矿的用途

    锂是活泼金属,很柔软,在氧和空气中能自燃。锂也是一种重要的能源金属,它在高能锂电池、受控热核反应中的应用使锂成为解决人类长期能源供给的重要原料。锂工业的发展和军事工业的发展密切相关。50年代,由于研制氢弹需要提取核聚变用同位素6Li,因而锂工业得到了迅速发展,锂则成为生产氢弹、中子弹、质子弹的重要原料。锂的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。全世界有锂矿资源的国家不足十家,亚洲中国独有。

四、全球锂矿分布

    智利、中国、阿根廷都有较多的锂矿储量,但它们都在南美洲国家玻利维亚的乌尤尼盐沼(Salar de Uyuni)面前黯然失色。据美国地质勘探局的汇报说乌尤尼盐沼下的锂储量大得惊人,几乎占有全世界锂的一半。如果把锂矿资源完全开发出来,南美穷国玻利维亚将富可匹敌中东巨头沙特阿拉伯。
中国锂矿资源按基础储量计,占全世界的13.7%;按储量计,占全世界的25.7%。

    值得指出的是,应用最广泛因而更重要的碳酸锂,是生产二次锂盐和金属锂的基础材料,因而是锂工业中最关键的产品,其它工业锂产品则基本上都是碳酸锂的下游产品。截至2007年底,全球碳酸锂需求量约为9.3万吨,比上年增长7.4%。近10年来年平均年增长率达7%以上。智利、中国和阿根廷是碳酸锂产能最大的3个国家,2007年,该3国满足了全球94%的碳酸锂需求。2009-2013中国年碳酸锂市场深度调研与投资前景分析报告碳酸锂的提取从来源可分为矿石提取和盐湖卤水提取两种。中国生产的碳酸锂80%以上为矿石提取,而全球80%为盐湖卤水提取。目前,全球碳酸锂市场的产业集中度很高,前三大公司(CR3)共计占有65%的市场份额。这样的行业格局增强了对下的议价能力,有利于价格保持高位。

 

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