研究:钽铌锂云母矿的综合回收实验

2017年07月17日 矿业澳洲


【矿业澳洲点评】在开展某含钽铌锂云母矿石工艺矿物学研究的基础上,采用重选-浮选-磁选联合工艺对该矿石中有价组分进行综合回收试验。结果表明,在原矿含Ta2O50.0088%、Nb2O50.0099%、Li2O1.12%、K2O5.16%、Na2O4.27%、Fe2O30.72%条件下,最终可获得(TaNb)2O5品位为45.78%、回收率为41.62%的钽铌精矿产品,Li2O品位为4.21%、回收率为63.60%的锂云母精矿产品以及K2O品位为4.28%、Na2O品位为4.26%、Fe2O3含量小于0.3%的长石产品,较好实现了该矿石中有价组分的综合回收。

《综合回收某含钽铌锂云母矿的选矿试验研究》

某矿石含钽铌、锂等稀有金属元素,且富含长石。钽和铌广泛应用于化工、电子、航空航天等高科技领域中,是不可或缺的金属材料;锂云母属单斜晶系层状硅酸盐矿物,是提炼锂的主要矿物原料之一;长石是玻璃和陶瓷制造业的主要原料,还广泛应用于涂料、橡胶、造纸、玻璃纤维等领域。本研究采用重选-浮选-磁选联合工艺对该矿石中有价组分进行回收。

【1 实验部分】

【1.1矿石性质】

该矿石矿物种类繁多,矿物组成较复杂。金属矿物有磁铁矿、赤铁矿、钽铌铁矿、细晶石、锡石、蚀变锆石、羟硅铍石软锰矿、磷钇矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、斑铜矿、褐铁矿、铜蓝等,各种金属矿物含量都很稀少;非金属矿物主要有锂云母、钾钠长石、石英、高岭土、黄玉等。原矿化学多元素分析结果(w/%)为:Li2O,1.12;K2O,5.16;Na2O,4.27;CaO,0.37;MgO,0.085;SiO2,69.86;Al2O3,17.94;Fe2O3,0.72;TiO2,0.018;MnO,0.16;P2O5,0.78;Ta2O5,0.0088;Nb2O5,0.0099。该矿中锂云母矿物可作为主要回收对象,钽铌矿物、长石矿物可作为副产品回收利用,主要脉石矿物为石英。将原矿破碎、筛分至-2mm,取样作为选矿试样。

【1.2 试剂及设备】

十二胺、硫酸铜、硫酸亚铁、碳酸钠、水玻璃,均为矿山选厂工业性药剂;HZ-00为实验室自主配置的锂云母类矿物捕收剂,是脂肪酸钠和磺酸按不同比例配制的混合物;试验用水为民用自来水。XMQ-240×90型锥形球磨机,XMB-70型三辊四筒棒磨机,螺旋溜槽,摇床,XFD、XFG系列浮选机,SLon高梯度强磁选机。

【1.3 试验方案】

矿样钽铌矿物品位较低,考虑首先回收钽铌矿,钽铌矿与脉石矿物比重差异大,宜采用重选方法进行回收,钽铌重选尾矿进行浮选回收锂云母,浮选尾矿则回收长石产品。

【2 结果与讨论】

【2.1 钽铌矿物的重选试验】

根据原矿的矿物特性,钽铌矿石密度在5.48~5.6g/cm3范围,石英、长石、高岭土等脉石矿物的密度小于3g/cm3,目的矿物与脉石矿物密度差较大,故考虑采用溜槽-摇床重选工艺。在前期探索试验及参考相关资料的基础上,确定钽铌矿物的重选试验流程见图1,试验结果见表1。由表1可知,采用重选工艺流程,可获得(TaNb)2O5品位为45.78%的钽铌精矿,由于原矿中(TaNb)2O5品位仅为0.0187%,所得精矿回收率较低,仅为41.62%。

【2.2 重选尾矿中锂云母的浮选试验】

【2.2.1 捕收剂种类】

对锂云母选别指标的影响试验:考察4种捕收剂方案对锂云母粗选效果的影响,方案一:150g/t十二胺;方案二:300g/tCuSO4与150g/t十二胺;方案三:300g/tFeSO4与150g/t十二胺;方案四:300g/tHZ-00与150g/t十二胺。试验流程见图2,其中Na2CO3用量为800g/t,水玻璃用量为1000g/t,试验结果见表2。由表2可知,方案一单独使用阳离子捕收剂十二胺,氧化锂品位及回收率均最低,浮选指标最差。方案二、方案三为金属离子活化剂与阳离子捕收剂十二胺组合使用,选别效果比方案一好,但仍不理想。方案四为自制锂云母类矿物辅助捕收剂与十二胺组合使用,选别指标最好,此时Li2O品位及回收率分别为3.33%、69.60%。因此选用HZ-00与十二胺组合药剂为锂云母粗选捕收剂。

【2.2.2 捕收剂用量】

对锂云母选别指标的影响试验:考察捕收剂用量对锂云母粗选的影响,试验流程见图2,其中Na2CO3用量为800g/t,水玻璃用量为1000g/t,捕收剂为HZ-00与十二胺,固定HZ-00与十二胺质量配比为2∶1,改变其总用量,试验结果见图3。

由图3可知,随着组合捕收剂用量的增加,氧化锂品位逐渐降低,而回收率逐渐升高,综合考虑,将HZ-00、十二胺用量定为300g/t、150g/t。

【2.2.3 碳酸钠用量】

对锂云母选别指标的影响试验:考察不同Na2CO3用量对锂云母粗选的影响,试验流程见图2,其中水玻璃用量为1000g/t,捕收剂为300g/tHZ-00与150g/t十二胺,改变Na2CO3用量,试验结果见图4。由图4可知,随着Na2CO3用量的增加,氧化锂品位逐渐升高,回收率则逐渐下降,综合考虑回收率及品位,Na2CO3用量宜为1000g/t。

【2.2.4 水玻璃用量】

对锂云母选别指标的影响试验:水玻璃对石英、硅酸盐等脉石矿物有良好的抑制作用。考察了不同水玻璃用量对锂云母粗选效果的影响,试验流程见图2,其中Na2CO3用量为1000g/t,捕收剂为300g/tHZ-00与150g/t十二胺,试验结果见图5。

由图5可知,随着水玻璃用量的增加,氧化锂品位越来越高,其回收率则逐渐降低,综合考虑,水玻璃用量选用1200g/t为宜。

【2.2.5 锂云母浮选闭路试验】

在条件实验和开路实验的基础上,进行了钽铌重选尾矿锂云母浮选的闭路试验,试验流程见图6,结果见表3。

由表3可知,钽铌重选尾矿以碳酸钠为pH调整剂,水玻璃为抑制剂,HZ-00与十二胺为捕收剂,采用1粗2精1扫流程可获得Li2O品位为4.21%,Li2O回收率为63.60%的锂云母精矿,选别指标较理想。

【2.3 长石矿物的回收试验】

经化验分析,浮选锂云母尾矿中K2O品位为4.12%,Na2O品位为4.10%,Fe2O3品位为0.68%,按照我国长石产品质量要求,可直接作为二级产品销售。为提高产品效益,针对锂云母浮选尾矿进行磁选以降低Fe2O3含量,考察了磁感应强度大小对锂云母浮选尾矿除铁效果的影响,试验流程见图7,结果见表4。

由表4可知,在0.5T磁感应强度条件下,长石产品中Fe2O3品位降到0.23%,符合我国长石产品特级品质量要求。因此锂云母浮选尾矿磁选除铁的磁感应强度定为0.5T,可获得K2O品位为4.28%、Na2O品位为4.26%、Fe2O3含量小于0.3%的长石产品。

【3 结论】

该矿石中金属矿物有磁铁矿、赤铁矿、钽铌铁矿、细晶石、锡石、蚀变锆石、羟硅铍石软锰矿、磷钇矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、斑铜矿、褐铁矿、铜蓝等;非金属矿物主要有锂云母、钾钠长石、石英、高岭土、黄玉等。锂云母矿物为主要回收对象,钽铌矿物、长石矿物可作为副产品回收利用。

在原矿含Ta2O50.0088%、Nb2O50.0099%、Li2O1.12%、K2O5.16%、Na2O4.27%、Fe2O30.72%的条件下,实验室通过重选-浮选-磁选联合工艺,最终可获得(TaNb)2O5品位为45.78%、回收率为41.62%的钽铌精矿产品,Li2O品位为4.21%、回收率为63.60%的锂云母精矿产品以及K2O品位为4.28%、Na2O品位为4.26%、Fe2O3品位小于0.3%的长石产品。

——艾光华 严华山 吴艺鹏 李晓波

——江西理工大学资源与环境工程学院;江西省矿业工程重点实验室,江西赣州341000

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