Извлечение литийсодержащих минералов из бедных руд комбинированным методом

Федотов Е.Н., инженер лаборатории обогащения руд, отдел обогащения минерального сырья АО "Иргиредмет"

Тиунов М.Ю., старший научный сотрудник лаборатории обогащения руд, отдел обогащения минерального сырья АО "Иргиредмет"

Коблов А.Ю., начальник отдела обогащения минерального сырья АО "Иргиредмет", канд. техн. наук

Литий по праву можно назвать важнейшим элементом современной цивилизации и технологического прогресса. Он имеет исключительно важное экономическое и стратегическое значение для многих стран и отраслей промышленности. В большинстве сфер литий невозможно заменить другими материалами, что обеспечивает постоянный спрос на этот металл. В этой связи возникает необходимость вовлечения в переработку бедных литиевых руд с низким содержанием основного компонента.

Минералогия лития

Основные минералы лития – это слюда лепидолит (KLi_1,5Al_1,5[Si₃AlO₁₀] (F, OH)₂) и пироксен сподумен (LiAl [Si₂O₆]). Когда металл не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространенных породообразующих минералах.

Месторождения лития приурочены к редкометалльным гранитным интрузиям, в связи с которыми развиваются литиеносные пегматиты или гидротермальные комплексные месторождения, содержащие также олово, вольфрам, висмут и другие металлы. Стоит особо выделить специфические породы онгониты – граниты с магматическим топазом, высоким содержанием фтора и воды, и исключительно высокими концентрациями различных редких элементов, в том числе лития.

Актуальность представленного исследования заключается в поиске оптимальных технологий переработки, способных обеспечить высокие показатели извлечения ценного компонента и сократить его потери с отвальными хвостами.

Лабораторные исследования по обогащению

В направлении извлечения литийсодержащих минералов из бедных руд проведен ряд экспериментальных исследований по получению сподуменового концентрата общепринятыми методами с целью максимального извлечения ценного компонента в кондиционные концентраты: гравитационным (винтовая сепарация, отсадка, тяжелосредная сепарация и т.д.), флотационным, а также комбинированным методом обогащения из относительно бедной сподуменовой руды с исходным содержанием ценного компонента (Li₂O) в пределах 0,25–0,35 %.

Чаще всего бедные руды обогащаются комбинированным методом. Гравитационный метод не позволяет обеспечить приемлемого извлечения сопутствующих литию полезных минералов, таких как тантал, ниобий, цезий и рубидий. Ввиду этого, а также вследствие крайне низкого содержания сподумена в материале литийсодержащих рудных отвалов и неудовлетворительных показателей его извлечения и степени концентрации применение гравитации для извлечения лития с попутными полезными компонентами является нецелесообразным. Флотация продуктов гравитационного обогащения также не дала положительных результатов.

Из-за невозможности получить удовлетворительное извлечение Li₂O с помощью отсадки, винтовой сепарации, шлюзов и концентрационных столов были проведены опыты по тяжелосредной сепарации (ТСС).

Опыты по тяжелосредной сепарации

С целью подбора оптимальных параметров тяжелосредной сепарации было проведено фракционирование проб материала классов крупности –10+0,5 мм и –5+0,5 мм в тяжелой суспензии при плотности разделения 2,65; 2,7; 2,75; 2,8 и 2,85 г/см³.

Для материала крупностью –10+0,5 мм при повышении плотности разделения от 2,65 г/см³ до максимальной (2,85 г/см³) содержание Li₂O в полученных фракциях возрастает соответственно с 0,106 до 6,06 % (табл. 1).

Таблица 1. Результаты фракционирования в суспензии класса –10+0,5 мм

График содержания и извлечения Li₂O в концентрат и его выхода в зависимости от плотности разделения класса крупности –10+0,5 мм изображен на рис. 1.

Рисунок 1. График содержания и извлечения Li₂O в концентрат и его выхода в зависимости от плотности разделения класса крупности –10+0,5 мм

Для материала крупностью –5+0,5 мм при повышении плотности разделенияот 2,65 г/см³ до максимальной (2,85 г/см³) содержание Li₂O в полученных фракциях возрастает соответственно с 0,102 до 5,07 % (табл. 2).

Таблица 2. Результаты фракционирования в суспензии класса –5+0,5 мм

График содержания и извлечения Li 2O в концентрат и его выхода в зависимости от плотности разделения класса крупности –5+0,5 мм изображен на рис. 2.

Рисунок 2. График содержания и извлечения Li₂O в концентрат и его выхода в зависимости от плотности разделения класса крупности –5+0,5 мм

По графикам на рис. 1 и 2 видно, что с увеличением плотности рабочей суспензии выход концентрата и извлечение в него Li₂O снижаются, а содержание возрастает.

Наработка продуктов тяжелосредной сепарации в оптимальных условиях выполнялась на классе крупности –5+0,5 мм при двух значениях плотности разделения (2,65 и 2,7 г/см³). Данная крупность была выбрана ввиду более высокой кондиции получаемого при этом концентрата и меньших потерях Li₂O с хвостами ТСС от исходного в сравнении с классом крупности –10+0,5 мм.

По результатам исследований, можно сделать вывод, что одного гравитационного метода недостаточно для удовлетворительного извлечения и получения нужной концентрации лития в конечном продукте. По этой причине было принято решение опробовать комбинированный –гравитационно-флотационный –метод извлечения полезного компонента из исходной руды.

Опыты по комбинированному методу

Перед применением комбинированного метода были проведены флотационные исследования с подбором реагентного режима и поиском оптимальных условий флотации сподуменовых руд.

При проведении лабораторных исследований были взяты за основу стандартные режимы флотации, рекомендованные в ходе ранее проводимых работ по литийсодержащим рудам. Опыты проводились согласно действующим методикам, применяемым в лабораторных исследованиях по флотации.

Серия опытов по подбору реагента-собирателя была проведена на исходной руде. Традиционно по сподумену в этом качестве используются жирные кислоты. При подборе реагента-собирателя были опробованы олеиновая кислота, талловое масло, Florrea C175, Phospholan PE-65, алкилгидраксамовые кислоты.

Схема проведения опытов по подбору реагента-собирателя приведена на рис. 3.

Рисунок 3. Технологическая схема проведения флотационных опытов по выбору реагента-собирателя

Питание сподуменовой флотации подвергалось температурной обработке и агитации в содовой среде с добавлением реагента-собирателя сподумена.

Результаты флотационных опытов приведены в табл. 3 и на рис. 4.

Таблица 3. Результаты флотационных опытов по подбору реагента-собирателя сподумена

Рисунок 4. Результаты опытов по флотации с определением реагента-собирателя сподумена

Представленные данные показывают, что наилучшие результаты достигаются с применением таллового масла. При этом был получен концентрат с содержанием Li₂O 2,62 %, выходом 7,17 % и извлечением 60,51 %.

Разработанный режим флотации был опробован на продуктах тяжелосредной сепарации с получением готовых продуктов. результаты опытов представлены в табл. 4 и на рис. 5.

Таблица 4. Результаты опытов на продуктах тяжелосредной сепарации

Рисунок 6. Технологическая схема флотации сподумена на продуктах тяжелосредной сепарации

Прогнозный уровень извлечения по вариантам компоновки питания флотации представлен в табл. 5. За базу приняты результаты лабораторных испытаний по тяжелосредной сепарации и флотации на продуктах ТСС.

Таблица 5. Прогнозный уровень извлечения на продуктах тяжелосредной сепарации

Приведенные в табл. 5 данные показывают оптимальный вариант извлечения при флотации на объединенном немашинном классе ТСС и промпродукте ТСС. Ожидаемый уровень извлечения –62,7 %.

Помимо флотации на продуктах тяжелосредной сепарации, были проведены опыты на исходной руде, которые подтвердили ранее достигнутый уровень извлечения и качества концентрата. Извлечение составило 60,51 % при содержании Li₂O 2,63 % и выходе 7,17 %.

Выводы

Опираясь на полученные данные, можно сказать, что оптимальным питанием флотации, обеспечивающим полноту извлечения ценного компонента, является объединенный немашинный класс и промпродукт тяжелосредной сепарации.

Для повышения качества флотации и получения более качественных конечных продуктов необходимо предварительное обогащение исходного питания.

С повышением качества питания флотации уменьшается объем перерабатываемого минерального сырья, соответственно, снижаются затраты на его переработку.

 "ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 7 (296), ИЮЛЬ 2023 ГОДА

© АО "Иргиредмет", 2024