CN115213019A

CN115213019A - 一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂及应用

Info

Publication number: CN115213019A
Application number: CN202110420554.7A
Authority: CN
Inventors: 孙伟; 高建德; 胡岳华; 吕斐; 陈臣; 王丽
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2022-10-21
Also published as: AU2021103189A4

Abstract

本发明涉及矿物浮选技术领域，具体涉及一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂及应用。该捕收剂包括特定含量的碳酸钠、脂肪酸、甜菜碱系列表面活性剂、中性油和松油醇或甲基异丁基甲醇。本发明还提供了此捕收剂的应用，其重点针对伟晶岩型粗粒锂辉石矿的强化浮选。其关键在于锂辉石原矿的磨矿细度仅需‑0.074mm占45％–70％，原矿矿浆经过磁选脱除磁性脉石矿物后，采用上述捕收剂进行一次粗选、一次精选和一次扫选，获得锂辉石精矿产品。采用上述工艺配合本发明的捕收剂，在原矿入选Li₂O品位为0.8％–1.8％时，锂辉石精矿品位可达5.8％–6.5％，回收率为80％–90％。本发明不仅大大降低锂辉石矿的磨矿负荷及成本，而且能够简化工艺流程，提高选别效率。

Description

一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂及应用

技术领域

本发明涉及矿物浮选技术领域，具体涉及一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂及应用。

背景技术

锂被誉为“21世纪的新能源金属”，锂及其化合物已经被广泛用于电池、润滑剂、固体燃料、催化剂、核工业等领域，因此也被誉为“推动世界前进的重要元素”。随着科技发展与进步，市场对锂资源的需求量持续高速增长。

锂辉石是目前可开发利用的主要锂资源之一。锂辉石属伟晶岩型矿床，一般结晶粒度较粗，可开发利用的伟晶岩型锂辉石原矿品位在1％～2.5％之间，脉石矿物主要是石英、长石，另有少量的云母、闪石、绿泥石等铝硅酸盐矿物。锂辉石选矿常用的方法有手选、浮选、重选、以及重浮联选等几种方式，其中浮选是处理锂辉石最常用、最有效的方法。锂辉石浮选中经典的药剂是“三碱两皂”，即调整剂碳酸钠、氢氧化钠和硫化钠，以及捕收剂氧化石蜡皂和环烷酸皂。

目前的药剂体系，在磨矿细度较粗的情况下，粒径较大锂辉石难以上浮，导致回收率不高。因此多数锂辉石选厂入选粒度一般-74μm粒级超过了75％，有些甚至将磨矿细度提高到-74μm粒级大于80％。在细磨的情况下，一方面，锂辉石的浮选速率下降。另一方面，由于长石、石英、云母、绿泥石、闪石等铝硅酸盐矿物在表面性质上与锂辉石的相似性，这些脉石矿物极易跟随泡沫进入锂辉石精矿，从而使得锂辉石精矿的品位难以提高。近年有阴阳离子组合药剂浮选回收锂辉石的研究，但该类药剂由于加入了脂肪胺类捕收剂，使得浮选过程中泡沫量大而粘，难以在实际生产中应用。因此，开发一种强化粗粒锂辉石浮选的高效捕收剂及浮选工艺，是实现兼顾锂辉石精矿品位与回收率的重要途径，对实现资源价值最大化，建设资源节约型社会，保障战略资源储备具有重要意义。

发明内容

针对粗粒锂辉石矿浮选效率差及由此造成的能源浪费等问题，本发明提供一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂及浮选工艺。该捕收剂不但可以用作常规粒级锂辉石的高效捕收剂，而且可以显著改善粗粒级锂辉石的浮选。该捕收剂可应用于粗磨条件下伟晶岩型锂辉石矿的浮选回收，并获得品位和回收率指标均较高的锂辉石精矿。

为实现上述目的，本发明提供一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂及浮选工艺，包括：

一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，包括以下组分，以质量计为：碳酸钠20–30份，脂肪酸60–75份，甜菜碱系列表面活性剂10–20份，中性油5–10份，松油醇(2#油)或甲基异丁基甲醇(MIBC)3–6份。

作为优选一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，所述脂肪酸为碳链长度为大于12的长链脂肪酸或其混合物。当然以油酸或以油酸为主的工业产品也可以用于本发明。

作为优选一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，所述甜菜碱系列表面活性剂选自羧酸型甜菜碱、磺基甜菜碱、硫酸酯甜菜碱、磷酸酯甜菜碱中的至少一种，或者以上述物质为主要成分的工业产品。作为进一步的优选；甜菜碱表面活性剂为C₁₂–C₁₄的烷基二甲基甜菜碱。

作为优选一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，所述中性油为常温下呈液态或固态的C₄–C₁₆的烷烃、芳香烃或其混合物，或者以上述物质为主要成分的工业产品。作为进一步的优选，中性油为煤油或液态石蜡。

本发明一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂；其制备方法包括以下步骤：

1)将按设定组分比例配取的碳酸钠溶解至适量水中，配制成碳酸钠溶液A；

2)将脂肪酸、甜菜碱系列表面活性剂、中性油、松油醇(2#油)或甲基异丁基甲醇(MIBC)按设定比例加入溶液A中混合均匀，并加热搅拌，直至反应完全，形成均一溶液即为粗粒锂辉石强化浮选捕收剂。

本发明一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂的应用，捕收剂用于粗粒锂辉石浮选过程；所述浮选过程包括以下步骤：

1)将锂辉石矿原矿破碎至-2mm；

2)将破碎后的锂辉石矿进行磨矿，得到锂辉石矿浆，其中磨矿细度为-0.074mm含量为45％–70％；

3)将得到的锂辉石矿浆稀释，采用磁选预先脱除磁性脉石矿物；

4)向脱除磁性脉石矿物的矿浆中加入碳酸钠溶液调整矿浆pH；

5)向调整pH后的矿浆中加入碱土金属离子作为锂辉石的活化剂；

6)经活化后的矿浆加入所述的锂辉石矿浮选捕收剂，搅拌后充气，进行浮选，得到锂辉石精矿和尾矿产品。

在上述应用过程中，步骤2)中所述加热搅拌条件为温度70–90℃，时间10–30min。

在上述应用过程中，所有药剂也可不经混合加热制备，在浮选前依次加入。

在上述应用过程中，步骤2)中所述磨矿过程中加入2–4kg/t的碳酸钠。

在上述应用过程中，步骤3)中所述磁选的磁场强度为0.6–1.2T。

在上述应用过程中，步骤4)中所述矿浆浓度为30％–50％(质量百分浓度)。pH为9.7.–11.5。优选地，矿浆浓度为35％–45％。pH为10.3–11.2。

在上述应用过程中，步骤5)中碱土金属离子活化剂以钙离子为代表，其用量为100–200g/t。优选地，活化剂为氯化钙，其用量为200–400g/t。

在上述应用过程中，步骤6)中所述浮选包括一次粗选一次精选一次扫选；所述粗选过程锂辉石粗粒强化浮选捕收剂用量为700–1300g/t；精选过程不添加捕收剂；扫选过程锂辉石粗粒强化浮选捕收剂用量为200–600g/t。优选地，粗选过程锂辉石粗粒强化浮选捕收剂用量为900–1200g/t；精选过程不添加捕收剂，矿浆pH调整至粗选同一水平；扫选过程锂辉石粗粒强化浮选捕收剂用量为300–500g/t。

本发明提供一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂及浮选工艺。该捕收剂的关键在于除包括特定含量的脂肪酸和碳酸钠外，还创新性地加入了甜菜碱表面活性剂、中性油和起泡剂2#油或MIBC。甜菜碱、中性油和起泡剂作为辅助药剂，可以强化粗粒矿石浮选、调整泡沫结构，显著提高粗粒锂辉石的浮选回收率。使用时可以依次加入，也可以预先配置成混合溶液再加入。其制备方法包括以下步骤：将碳酸钠溶于适量水中配制成碳酸钠溶液，将脂肪酸、甜菜碱表面活性剂、中性油和2#油或MIBC加入溶液中混合均匀，并加热搅拌，直至反应完全，形成均一溶液，即为粗粒锂辉石强化浮选捕收剂。在开发粗粒锂辉石强化浮选捕收剂的基础上，本发明还提供了与此捕收剂相适应的浮选工艺。该工艺仅需将锂辉石原矿磨至-0.074mm占45％–70％，原矿矿浆经过磁选脱除磁性脉石矿物后，调整矿浆pH至9.7–11.5，采用上述捕收剂进行一粗选、一次精选和一次扫选，获得锂辉石精矿产品。本发明的捕收剂可强化粗粒锂辉石的浮选行为，并且选择性好。采用上述工艺，在原矿入选Li₂O品位为0.8％–1.8％时，锂辉石精矿品位可达5.8％–6.5％，回收率为80％–90％。该药剂及工艺不仅大大降低锂辉石矿的磨矿负荷及成本，而且能够简化工艺流程，提高选别效率。对实现资源价值最大化，建设资源节约型社会，保障战略资源储备具有重要意义。

附图说明

图1是本发明浮选工艺的工艺流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明内容做进一步的说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等作出其他的替换、修改、变化和删减。所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

下面参照具体实施例，对本发明进行说明。

实施例1

将15g碳酸钠加至适量水中，充分搅拌，直至完全溶解，向得到的碳酸钠溶液中加入35g油酸、12g十四烷基二甲基甜菜碱、8g液态石蜡和4g 2#油，在90℃温度下加热搅拌20min，使其完全反应，得到的均一溶液即为粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，使用时将其稀释至特定浓度即可。

实施例2

将8g碳酸钠加至适量水中，充分搅拌，直至完全溶解，向得到的碳酸钠溶液中加入20g亚油酸、10g十八烷基二甲基甜菜碱、3g液态石蜡和2gMIBC，在80℃温度下加热搅拌30min，使其完全反应，得到的均一溶液即为粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，使用时将其稀释至特定浓度即可。

实施例3

将25g碳酸钠加至适量水中，充分搅拌，直至完全溶解，向得到的碳酸钠溶液中加入60g油酸、20g十二烷基二甲基甜菜碱、10g液态石蜡和8g 2#油，在90℃温度下加热搅拌30min，使其完全反应，得到的均一溶液即为粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，使用时将其稀释至特定浓度即可。

应用实施例1

锂辉石矿取自四川甲基卡矿，原矿中Li₂O含量为1.45％。将锂辉石原矿磨至-0.074mm含量为55％，经过磁选脱除磁性脉石矿物后，加入碳酸钠调整矿浆pH至10.3，搅拌3min后，加入氯化钙溶液(以质量分数为2.5％的溶液添加，氯化钙用量为250g/t)，搅拌3min后，再加入实施例1制得的捕收剂，捕收剂用量为1100g/t锂辉石原矿，搅拌5min后进行充气浮选，得到粗选精矿和尾矿。向粗选尾矿中加入氯化钙100g/t，搅拌3min后加入实施例1制得的捕收剂400g/t，搅拌5min后进行扫选，得到扫选中矿和尾矿，扫选中矿返回粗选。粗选精矿中加入碳酸钠调整pH至10.3，搅拌3min后进行精选，得到精选中矿和精矿，精选中矿返回至粗选，精选精矿即为锂辉石精矿，扫选尾矿即为锂辉石尾矿。具体浮选流程见图1，浮选指标如表1所示。针对原矿Li₂O含量为1.45％的甲基卡锂辉石，采用本发明的药剂与工艺可获得锂辉石精矿Li₂O品位为6.19％，回收率为89.07％。

表1甲基卡锂辉石矿新型捕收剂浮选指标

应用对比例系列1

原料及流程均与实验例1相同，仅以其他组合药剂替代新型粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，实验结果如表2所示。

表2甲基卡锂辉石矿浮选指标

实验例2

实验锂辉石原矿取自四川李家沟，原矿中Li₂O含量为1.49％。将锂辉石原矿磨至-0.074mm含量为61％，经过磁选脱除磁性脉石矿物后，加入碳酸钠调整矿浆pH至10.5，搅拌3min后，加入氯化钙溶液(以质量分数为2.5％的溶液添加，氯化钙用量为300g/t)，搅拌3min后，再加入实施例2制得的捕收剂，捕收剂用量为1200g/t锂辉石原矿，搅拌5min后进行充气浮选，得到粗选精矿和尾矿。向粗选尾矿中加入氯化钙120g/t，搅拌3min后加入实施例3制得的捕收剂450g/t，搅拌5min后进行扫选，得到扫选中矿和尾矿，扫选中矿返回粗选。粗选精矿中加入碳酸钠调整pH至10.5，搅拌3min后进行精选，得到精选中矿和精矿，精选中矿返回至粗选，精选精矿即为锂辉石精矿，扫选尾矿即为锂辉石尾矿。具体浮选流程见图1，浮选指标如表2所示。针对原矿Li₂O含量为1.49％的李家沟锂辉石，采用本发明的药剂与工艺可获得锂辉石精矿Li₂O品位为6.14％，回收率为88.23％。

表3李家沟锂辉石矿新型捕收剂浮选指标

应用对比例系列2

原料及流程均与实验例2相同，仅以其他组合药剂替代新型粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，实验结果如表4所示。

表4李家沟锂辉石矿浮选指标

应用对比例3

仅改变磨矿细度为-0.074mm含量分别为82.17％和88.32％，原料、实验流程等其他条件均与实验例2相同，实验结果如表5所示。当磨矿细度超出最佳范围后，锂辉石的品位显著下降，回收率基本保持不变。

表5李家沟锂辉石矿不同磨矿细度浮选指标

Claims

1.一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，其特征在于，包括以下组分，以质量份计为：

碳酸钠20–30份，

脂肪酸60–75份，

甜菜碱系列表面活性剂10–20份，

中性油5–10份，

松油醇或甲基异丁基甲醇3–6份。

2.如权利要求1所述的一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，其特征在于：所述脂肪酸为碳链长度为大于12的长链脂肪酸或其混合物。

3.如权利要求1所述的一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，其特征在于：所述甜菜碱系列表面活性剂选自羧酸型甜菜碱、磺基甜菜碱、硫酸酯甜菜碱、磷酸酯甜菜碱中的至少一种，或者以上述物质为主要成分的工业产品。

4.如权利要求1所述的一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，其特征在于：所述中性油为常温下呈液态或固态的C₄–C₁₆的烷烃、芳香烃或其混合物，或者以上述物质为主要成分的工业产品。

5.如权利要求1所述的一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

2)将脂肪酸、甜菜碱系列表面活性剂、中性油、松油醇或甲基异丁基甲醇按设定比例加入溶液A中混合均匀，并加热搅拌，直至反应完全，形成均一溶液即为粗粒锂辉石强化浮选捕收剂。

6.如权利要求5所述的一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，其特征在于：步骤2)中的加热搅拌温度为70–90℃，时间为10–30min。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述粗粒锂辉石强化浮选捕收剂的应用，其特征在于：捕收剂用于粗粒锂辉石浮选过程；所述浮选过程包括以下步骤：

1)将锂辉石矿原矿破碎至-2mm；

4)向脱除磁性脉石矿物的矿浆中加入碳酸钠溶液调整矿浆pH；

6)经活化后的矿浆加入粗粒锂辉石强化浮选捕收剂，搅拌后充气，进行浮选，得到锂辉石精矿和尾矿产品。

8.如权利要求7所述的一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂的应用，其特征在于：步骤2)中磨矿过程加入2–4kg/t的碳酸钠；

步骤3)中磁选的磁场强度为0.6–1.2T；

步骤4)中矿浆pH为9.7–11.5。

9.如权利要求7所述的一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂的应用，其特征在于：步骤5)中的碱土金属离子活化剂以钙离子为代表，其用量为100–200g/t。

10.如权利要求7所述的一种粗粒锂辉石强化浮选捕收剂的应用，其特征在于：步骤6)中所述浮选包括一次粗选一次精选一次扫选；

粗选过程锂辉石粗粒强化浮选捕收剂用量为700–1300g/t；

精选过程不添加捕收剂；

扫选过程锂辉石粗粒强化浮选捕收剂用量为200–600g/t。