艾砂磨機在鋰云母浮選分離的應用

　　摘 要：艾砂磨機流程簡單、占地面積小、基建投資少、操作方便、維修簡捷。江西宜春某鋰云母選別原料為鉭鈮礦尾渣，該鋰云母礦石大多屬于細粒嵌布型，通常與石英、長石等脈石礦物連生或共生且易產生泥化影響后續浮選，為此開展了以新型細磨設備艾砂磨機代替球磨機進行鋰云母磨礦來提升選別指標的浮選試驗。研究結果表明，采用艾砂磨作為開路磨礦設備，磨至磨礦產品細度為≤0.074mm占60%，簡單、高效實現了鋰云母浮選礦物顆粒解離度要求，實驗室采用CY205作捕收劑，WST作抑制劑，采用“一粗三精三掃”的選別工藝流程，可以獲得含Li2O品位為5.15%、回收率為77.80%的鋰云母精礦產品。研究結果對艾砂磨機在鋰云母選廠中的實際應用具有一定的推廣借鑒意義。

　　本文源自有色金屬科學與工程 發表時間：2021-03-29《有色金屬科學與工程》雜志，于1987年經國家新聞出版總署批準正式創刊，CN:36-1311/TF，本刊在國內外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時效性強的特點，其中主要欄目有：礦業與環境、機電與信息、分析與檢測等。

　　關鍵詞：鋰云母;艾砂磨機;浮選;球磨機

　　鋰是一種重要的能源型金屬，鋰云母是一種常見的含鋰礦物，是提煉金屬鋰的主要原料之一 [1-3]。其工業上有三大傳統用途：鋁電解槽熔鹽、玻璃陶瓷工業添加劑和生產潤滑脂，隨著工業化進程的加快，鋰的應用領域不斷擴展，現已廣泛應用于電池、冶金、橡膠、醫學、紡織工業、電器、航天和原子能等行業。鋰也是制造氫彈的重要材料[4-6]。

　　隨著我國選鋰技術的不斷發展，品位較高和易選的鋰礦越來越少，低品位鋰云母的選別技術得到高度關注[7-8]。現在很多鋰礦選廠是以鉭鈮礦的尾渣為原料進行選鋰[9-10]，目前鋰礦氧化鋰品位一般只選到 3%左右，又因為鋰云母產品價格下降，導致企業虧損，說明當前的工藝流程已經滿足不了企業需要。如今需要突破鋰云母品位瓶頸，提高鋰選廠的經濟效益 [11-12]。從磨礦方面改善選礦指標[13-15]，黑龍江某銅礦選廠使用艾砂磨機有效提高了銅精礦質量，降低了精礦運輸成本，增加了產品附加值，經濟效益顯著[16]。遂昌金礦采用艾砂磨機開路磨礦替代原二段球磨閉路磨礦，其磨礦產品<0.074mm 從 75%提高到 95%，氰化尾渣金品位從 0.35g/t 降低到 0.12g/t，銀品位從 13.17g/t 降低到 7.4g/t，指標較好，經濟效益顯著[17]。多寶山銅礦采用艾砂磨機有效提升了銅鉬混合精礦質量，降低了硅、鋁質量分數，增加了產品經濟附加值，為后續銅鉬分離創造了有利條件[18]。艾砂磨機作為一種新型再磨設備具有高效節能的特點，磨礦產品粒度分布窄、避免過磨和欠磨，可有效提高有價金屬回收率，其開路磨礦可達到閉路磨礦效果，簡化了設備配置，設備占地面積小可減少建設投資，改造更加方便，可有效提高選礦廠運轉率[19-20]。本文研究方法從磨礦工藝出發，將艾砂磨機與球磨機進行對比試驗并觀察磨礦產品粒度特性及浮選結果，確定磨礦設備后再通過捕收劑和抑制劑的優選提高鋰云母浮選精礦的品位和回收率，最后進行了閉路試驗驗證。

　　1、試驗

　　1.1 礦石性質

　　鋰云母樣品來自江西宜春某選廠，粒度均在 2mm 以下。該樣品原礦含 Li2O 品位為 0.52%。其粒級分布及其金屬率分布如表 1 所示。

　　從表 1 和表 2 可以看出，原礦樣中主要有用礦物為鋰云母，大部分分布在 0.15mm 以上，需要進一步磨礦使其充分單體解離，主要脈石礦物為 SiO2 和 Al2O3。又因為大量的 Na2O 和 K2O 存在，使得鋰云母礦在磨礦時易產生次生礦泥，而礦泥會對鋰云母礦的分選有較大的影響。生產實踐也表明，當浮選物料中細泥含量較多時，會嚴重惡化浮選過程，導致浮選效果顯著降低。此外，圖 1 顯示原料中有不含鋰或鋰品位較低的白云母、金云母的存在，這也是鋰云母精礦 Li2O 品位難提高的重要原因。

　　1.2 試驗方法

　　艾砂磨機是浙江艾領創礦業科技有限公司研發的大型臥式砂磨機 ALC-1.5L 艾砂磨。采用艾砂磨機作為開路磨礦設備，將鋰云母樣品磨至<0.074mm 占 60%，該鋰云母礦含大量的細泥會吸附藥劑從而影響后續浮選，故先進行脫泥再進行“一粗三精三掃”工藝流程進行浮選。抑制劑采用自主研制的 WST，捕收劑為 CY205。選別工藝流程如圖 2 所示。

　　2、結果與討論

　　2.1 艾砂磨與球磨對比試驗

　　宜春大部分鋰云母是依托宜春鉭鈮礦生產尾渣作為原料，已經經過磨礦分離作業，因此可使用再磨設備艾砂磨作為主要磨礦設備，在實驗室進行了錐型球磨機和艾砂磨機磨礦對比實驗，其磨礦細度對比結果如圖 3 所示，并將磨礦產品分別進行相同的浮選流程，球磨與艾砂磨磨礦產品浮選對比實驗結果表 2 所示。

　　艾砂磨與球磨磨礦產品>0.15mm 粒級呈現相同的變化趨勢，產率隨磨礦時間的增加而增加，說明球磨和艾砂磨對粗粒級的研磨效果相近。球磨機磨礦產品中隨磨礦時間增加 <0.038mm 產率增加趨勢明顯高于艾砂磨機，說明球磨機相對于艾砂磨機更容易產生過磨現象。這是因為艾砂磨機在高速旋轉產生的離心力作用下，礦物和磨礦介質都按照粒徑從小到大由磨機軸向筒體內壁徑向分布，實現“大磨大、小磨小”的選擇性磨礦，而更不易造成過磨。

　　從表 3 可以看出，經艾砂磨磨礦后浮選精礦含 Li2O 品位為 3.25%，回收率為 44.74%。而球磨機磨礦后浮選精礦含 Li2O 品位為 3.06%，回收率為 40.65%。球磨磨礦后脫泥產品中金屬損失率為 24.57%，尾礦中金屬量損失為 12.30%。艾砂磨磨礦后脫泥產品中金屬損失率減少至 16.86%，尾礦中金屬量損失減少至 10.54%。非常明顯，艾砂磨磨礦產品浮選后的精礦各指標均優于球磨磨礦產品。艾砂磨磨礦產品中新生成的細泥量少，捕收劑可以更好的在云母表面作用吸附，精礦品位大幅度提升，浮選現象更為直觀，這是由于艾砂磨磨礦產品粒度分布窄，有效的避免過磨和欠磨從而提高有價金屬回收效果。圖 4 為球磨和艾砂磨后浮選精礦產品的掃描電鏡圖。

　　從圖 4 中可以明顯看出，使用艾砂磨的鋰云母精礦表面較為平整光滑;而使用球磨的鋰云母精礦表面產生很多裂紋及細小顆粒。從磨機工作原理來看，使用艾砂磨機時，礦漿通過篩網除去雜質后再通過變頻泵穩定給入磨機，艾砂磨筒體內的攪拌盤在主軸的帶動下實現高速旋轉，使磨礦介質做繞軸向運動和自轉運動，礦物顆粒在高速運動的磨礦介質擦洗力及研磨力作用下實現細磨。球磨機內鋼球作拋落運動狀態時，在鋼球上升過程中存在著鋼球與襯板及鋼球與鋼球之間的研磨作用，并對礦石進行研磨。當鋼球上升到上方時向下作拋落運動，在拋落過程中，球與球之間及與礦粒之間下落速度均相同，不存在相對運動，也就不產生磨礦作用。但當鋼球落到球荷底腳時，鋼球會對下面的襯板及球荷形成強烈的沖擊，并對礦粒產生強烈的沖擊破碎作用。底腳區的鋼球運動很活躍，磨礦作用很強。鋼球作拋落運動時磨礦作用以沖擊為主，研磨為輔，故對礦物表面產生的破壞力更大。

　　2.2 磨礦細度試驗

　　以 ALC-1.5L 艾砂磨為磨礦設備進行了-0.074mm 占 40%、50%、60%、70%、80%、90%的磨礦細度試驗，其試驗結果如圖 5 所示。

　　隨著研磨產品粒度越來越小，精礦品位越來越低，而回收率則呈升高趨勢。當礦物粒度較大時，由于云母呈薄片狀，石英和長石均為顆粒狀，因此云母與石英和長石的可浮性差異大，精礦品位較高而回收率低;當粒度較小時云母與石英和長石的可浮性差異小，故粒度越小，精礦 Li2O 品位越低而回收率越高。從而隨著磨礦細度越來越細尾礦品位和回收率越來越低。這主要是由于粒度較大時在粗選時已將大部分易浮礦浮選出，粗選尾礦粒度較大難以在掃選時回收，導致粒度越大尾礦回收率也越來越高。

　　綜上考慮，當≤0.074mm 占 60%時綜合指標最好，精礦指標達到要求且尾礦損失也較低，此時精礦含 Li2O 品位為 3.43%、回收率為 40.56%，尾礦含 Li2O 品位為 0.098%、回收率為 10.15%。

　　2.3 捕收劑試驗

　　在不同的磨礦細度下，礦物有著不同的比表面積，通常情況下磨礦細度越細，礦物單體解離度越充分，礦物在浮選時對藥劑吸量也越大，所以我們對捕收劑用量進行探索試驗。固定磨礦細度≤0.074mm 占 60%，硅酸鈉用量為 200g/t，考察捕收劑 CY205 在粗選時最佳藥劑用量。實驗中發現 CY205 由于含有大量的胺類藥劑，起泡性能良好，故取消使用起泡劑松醇油。實驗中粗選 CY205 藥劑用量分別為：400g/t、600g/t、800g/t、1000g/t 和 1200g/t。實驗結果如圖 6 所示。

　　隨著捕收劑用量的增加，鋰云母精礦的品位呈先增大后減小的趨勢。當 CY205 用量為 800g/t 時精礦品位最高達 3.86%。精礦回收率隨著捕收劑用量的增加而增大。當用量超過 800g/t 時，精礦回收率增加趨勢更加緩慢。綜合精礦品位、回收率及經濟成本，以 CY205 用量 800 g/t 作為最佳用量。

　　2.4 抑制劑對比試驗

　　每種抑制劑均按照硅酸鹽類礦物相適宜用量添加，碳酸鈉、六偏磷酸鈉、水玻璃均為 200g/t，CMC 和淀粉為 50g/t。實驗結果如圖 7 所示。

　　從圖 7 可以看出，水玻璃起抑制效果的同時對礦漿有分散作用，CMC 和淀粉屬于大分子會產生絮凝現象，(CMC 和淀粉的回收率過低無法在柱狀圖中表示)鋰云母精礦無法富集，當用 CMC、淀粉做抑制劑時精礦 Li2O 品位在 1%左右，使用碳酸鈉時泡沫較為粘稠，夾帶現象嚴重，六偏磷酸鈉的抑制效果優于碳酸鈉;水玻璃的效果也優于六偏磷酸鈉，但精礦 Li2O 品位較低，同樣達不到富集的目的;WST 抑制效果最為出色，精礦 Li2O 品位最高達 5.04%，Li2O 回收率為 46.45%。WST 用量試驗如圖 8 所示。

　　從圖 8 可以看出，WST 作用效果顯著。當不加 WST 時，精礦含 Li2O 品位 2.9%，從實驗室作業觀察得泡沫較粘稠，精選作業較難操作;隨著 WST 的用量增大，礦化泡沫層逐漸變薄，精礦品位先上升后下降，回收率一直呈上升趨勢，但過多的 WST 對云母也會有抑制作用。綜合精礦 Li2O 品位、回收率變化趨勢及藥劑成本考慮，確定粗選 WST 用量為 700g/t 為最佳用量。

　　2.5 閉路試驗

　　根據條件試驗確定的磨礦細度、藥劑用量，進行全流程閉路試驗。實驗流程圖如圖 9 所示，閉路實驗結果如表 4 所示。

　　從表 4 可以看出，閉路試驗可以獲得產率為 7.86%、含 Li2O 品位為 5.15%、回收率為 77.80%的鋰云母精礦產品，實現了精礦 Li2O 品位和回收率的大幅提升。

　　3. 結論

　　1)對于細粒級礦物磨礦，其中艾砂磨比球磨磨礦產品粒度更加均勻，過磨量少，礦物表面更加平整光滑且在相同工藝流程和浮選藥劑條件下艾砂磨磨礦產品的試驗中精礦品位及回收率明顯優于球磨磨礦產品，泥含量及尾礦損失率均低于球磨磨礦產品。艾砂磨作為一種新型再磨設備，可實現開路磨礦，在減少次生細泥產生的同時可以更加簡單高效的達到鋰云母浮選礦物顆粒解離度要求。

　　2)以某鉭鈮礦尾渣為鋰云母礦原料，該鋰云母礦原料經過一次磨礦分離作業且經檢測出含有大量的鉀鈉長石，故易在磨礦中產生大量細泥。通過采用艾砂磨實現高效單體解離鋰云母礦在磨礦細度≤0.074mm 占 60%，抑制劑 WST 700g/t，捕收劑 CY205 800g/t，通過一次粗選三次精選三次掃選閉路浮選工藝流程，最終可以獲得 Li2O 品位 5.15%、回收率 77.80% 的鋰云母精礦產品。