锂矿选矿工艺.docx

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锂矿选矿工艺

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。

   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。

锂是自然界中最轻的金属。

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。

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，其中前3种方法较为常用。

锂的性质和用途

锂是一种稀有元素，属轻金属类，1817年瑞典人阿尔费特逊在透锂长石中首先发现锂，到20世纪40年代才开始工业规模生产锂。

锂的主要性质有：

密度小，仅0.53克/厘米3，是最轻的金属；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；锂的化学活性好。

锂精矿、锂化物和金属锂具有许多优良性质，在许多部门获得广泛应用。

铝电解槽中加入少量锂盐，能大大改善电解质的物理化学性能；锂精矿或锂化物在制造玻璃时有较大的助熔作用；陶瓷中加入少量锂化物可降低陶瓷一塘瓷制品的烧陪温度；加入少量锂化物可使润滑剂的热稳定性、机械稳定性和化学稳定性得到改善，因此锂精矿或锂化物大量用于炼铝、玻璃、陶瓷工业和润滑剂的生产中。

锂和锂化物可作为高能燃料，氚化锂6和氚化锂6是氢弹的重要原料，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：

在未来能源（蓄电池和核聚变）方面锂将发挥引人注目的作用。

2.锂的主要矿物及矿床类型

锂在地壳中的含量为21×10-6，锂储量较丰富的国家是智利、美国、扎伊尔和中国。

迄今科学家们发现含锂矿物有150多种，目前工业上用作锂原料的是锂辉石、锂云母、锂磷铝石、铁锂云母和透锂长石等。

锂辉石的选矿方法—正浮选工艺

2

   锂辉石的选矿方法中正浮选是经常采用的方法，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的碱性矿浆中，经过高浓度、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：

经过三次精选精选，可以获得品位大于5%Li2O、回收率为70%～75%的锂辉石精矿。

我国新疆某矿原矿含1.3%Li2O，经过常温浮选，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的方法

   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；由于它们的矿物都是非磁性的，而且相对密度接近，并且与脉石矿物的相对密度相近。

所以，采用磁选和重选方法很难分离绿柱石和锂辉石，只有采用浮选分离方法才行。

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的可浮性相近，致使绿柱石和锂辉石的富集和分离又比较困难。

   绿柱石和锂辉石的浮选分离一般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，或者优先浮选部分锂辉石、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，硅酸盐矿物都具有比较好的可浮性，所以，在分离绿柱石和锂辉石时，需要添加调整剂才行。

   ①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，主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，从而阻止捕收剂（例如油酸）在其表面的附着和吸附。

但是，木素磺酸盐对锂辉石矿物颗粒的影响比较小，所以能够保证锂辉石的优先浮选。

   例如，在低碱介质中，将碳酸钠碱木素（利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。

   ②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、硫化钠和碳酸钠调整的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，调整剂对锂辉石的抑制递减顺序为：

氟化钠、木素磺酸盐、磷酸盐、碳酸钠、氟硅酸钠、硅酸钠、淀粉等，这些调整剂对绿柱石的抑制作用差别很大，在中性和弱碱性介质中，多量（1千克/吨以上）的氟化钠、木素磺酸盐、磷酸盐、碳酸盐等具有强烈的抑制作用，而少量的硅酸钠、淀粉等对绿柱石的抑制作用不明显。

在强碱性介质中，这些药剂的抑制作用普遍减弱，但是对锂辉石的抑制作用却普遍增强。

   ③优先浮选部分锂、然后进行锂铍混选再分离 将氟化钠和碳酸钠作调整剂并加入球磨机，采用脂肪酸皂优先浮选部分锂辉石，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℃）处理，浮出绿柱石精矿。

（2）混合浮选 某浮选尾矿含0.08%BeO的锂辉石，在30%固体浓度下，采用0.91千克/吨氢氟酸搅拌5分钟（PH=3.8），搅拌的矿浆在螺旋分级机中清洗过多的酸后，在30%的固体浓度下，与0.41千克/吨的硅酸钠、0.14千克/吨氢氧化钠和0.41千克/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）锂和铍粗精矿的精选分离 锂和铍粗精矿中一般含有云母、长石和石英等，需要进一步精选除去。

脱除方法是将混合粗精矿与硫酸（例如用量为4.50千克/吨左右）一起搅拌，清洗掉脂肪酸，然后，再与1千克/吨左右的硫酸、90克/吨左右的醋酸铵搅拌，进行脱除云母，可得到含云母94%的精矿，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/吨左右的油酸一起搅拌，进行一次粗选和二次精选，可得到回收率大约为84%、含6.6%Li2O的锂辉石精矿，此时，80%左右的绿柱石被抑制到尾矿中，然后再进行尾矿中绿柱石的富集。

此时，再采用900克/吨左右的氢氟酸进行搅拌，然后清洗掉过量的酸；之后，采用136克/吨的氢氧化钠和218克/吨的油酸调浆，并进行绿柱石的浮选，所得粗精矿在PH=7条件下进行两次精选，可得到含6.37%BeO的绿柱石精矿，其作业回收率为76%，对锂辉石浮选尾矿的回收率为66%。

锂精矿的质量要求

   从表1可看出，对化工用锂辉石精矿中的铁含量限制不严，允许含量较高，但对陶瓷和低铁级锂精矿则要求较严格地控制铁含量。

尤其是低铁级精矿不仅Fe2O3含量要限制在很低的范围内，同时对-200目细泥含量的要求也较严,因此在美国，无论是正浮选或反浮选生产的锂辉石精矿往往都需要经过筛分、磁选、铁矿物浮选或焙烧等工序进一步处理，以保证精矿在粒度或铁含量方面达到陶瓷级和低级锂精矿的质量要求。

表1 锂辉石精矿质量标准

类别

品级

Li2O%

不小于

杂质含量（不大于），%

说明

Fe2O3

MnO

K2O+Na2O

P2O5

低铁锂精矿

一

二

三

7

6.5

6

0.15

0.20

0.25

0.1

0.15

0.2

1.5

1.8

2.0

1.3

1.3

1.3

块矿不大于100mm,粉矿-200目粒级不大于35%

陶瓷用锂精矿

一

二

三

7

6.5

6

0.5

0.7

0.9

0.2

0.25

0.30

1.5

1.8

2.0

1.3

1.3

1.3

块矿不大于100mm,粉矿-200目粒级不大于60%

化工用锂精矿

一

二

三

6.5

6.0

5.5

2.5

2.8

3.0

0.3

0.4

0.5

1.5

1.8

2.0

1.3

1.3

1.3

块矿不大于100mm,粉矿-200目粒级不大于60%

表2  锂云母精矿质量标准（GB3201—82）

锂盐用

品级

主成分（不小于），%

Li2O+Rb2O+Cs2O

Li2O

特级

一级

6

5

4.7

4.0

玻璃、陶瓷用

品级

主成分（不小于），%

杂质（不大于）,%

Li2O+Rb2O+Cs2O

Li2O

K2O+Na2O

Fe2O3

Al2O3

一级

二级

三级

5

4

3

4

3

2

8

7

6

0.4

0.5

0.6

26

28

28

锂的主要矿物及矿床类型

   锂在地壳中的含量为21×10-6，锂储量较丰富的国家是智利、美国、扎伊尔和中国。

   迄今科学家们发现含锂矿物有150多种，目前工业上用作锂原料的是锂辉石、锂云母、锂磷铝石、铁锂云母和透锂长石等，它们的化学组成列于下表。

表中 锂的工业矿物

矿物名称

化学组成

密度

g/cm3

硬度

理论品位

%Li2O

锂辉石

（spkdumene）

LiAl（SiO3）2

3.1～3.2

6～7

8.1

锂云母石

（lepidolite）

（LiK）2Al2（SiO3）3（F,OH）2

2.8～3.3

2.5～4

5.9

铁理云母

（zinnwaldite）

（LiNaK）2Al3FeSi15O16（F,OH）2

3

3

4.13

锂磷铝石

（amblygonite）

LiAl（F,OH）PO4

3.1

6

10.1

透锂长石

（petalite）

LiAl（Si2O5）2

2.5

6～6.5

4.89

（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（0~3%）、Cs2O（0~1%）、钠和钾等元素，实际含Li2O4.5~8%。

锂辉石有两种晶型：

α和β型，将天然锂辉石在1100℃焙烧时，它从α型转变为β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1~3%Rb2O和0~1.5%Cs2O，实际含Li2O1.2~5.9%，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，具有弱磁性。

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Li2O8~9.5%，是含锂最高的工业矿物，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，一般产于伟晶岩中。

   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。

目前世界锂原料主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、智利北部的阿塔卡玛，这些都是世界有名的锂矿床。

此外，科学家们已证实海水中含锂丰富，它是潜在的巨大锂资源。