碳酸鋰選礦流程、設(shè)備、方法

碳酸鋰是一種白色單斜晶體，在化學(xué)性質(zhì)上，碳酸鋰可與酸發(fā)生反應(yīng)生成相應(yīng)的鋰鹽，能與二氧化碳反應(yīng)生成酸式碳酸鹽，且在高溫下可分解為氧化鋰和二氧化碳。在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，碳酸鋰占據(jù)著舉足輕重的地位。在鋰電池、陶瓷、玻璃制造及冶金、醫(yī)藥等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用。

那么碳酸鋰礦石類型有哪些呢？碳酸鋰選礦流程、設(shè)備及提取方法分別是什么呢？本文將從這四個維度介紹碳酸鋰選礦。

一、碳酸鋰礦石類型

碳酸鋰礦據(jù)礦物的賦存狀態(tài)和性質(zhì)，主要可分為硬巖型（鋰輝石和鋰云母）和鹽湖鹵水型兩大類。

鋰輝石：晶體結(jié)構(gòu)為單斜晶系，常與石英、長石、云母等礦物共生，其鋰含量一般在1.0%-1.8%，顏色多樣，常見為灰白色、淺綠色，優(yōu)質(zhì)鋰輝石呈淡紫色（紫鋰輝石）。全球鋰輝石礦主要分布于澳大利亞、巴西、加拿大等地，我國四川甲基卡、新疆可可托海是重要的鋰輝石產(chǎn)區(qū)。

鋰云母：屬于層狀硅酸鹽礦物，鋰含量在0.5%-3.5%之間，常含有銣、銫等稀有金屬。鋰云母呈玫瑰色、淺紫色，集合體呈片狀或鱗片狀，常與長石、石英、錫石等礦物共生。主要分布于美國北卡羅來納州、津巴布韋、我國江西宜春等地。

鹽湖鹵水提鋰：鹽湖鹵水中的鋰以鋰離子形式存在，是碳酸鋰的另一重要來源。全球鹽湖鋰資源主要集中在 “鋰三角” 地區(qū)（智利、阿根廷、玻利維亞交界地帶）以及我國青海、西藏鹽湖。與礦石提鋰相比，鹽湖鹵水提鋰具有成本低、能耗小的優(yōu)勢，但存在鎂鋰分離困難、開發(fā)周期長等挑戰(zhàn)。

二、碳酸鋰選礦流程

碳酸鋰礦石選礦工藝流程，通常包含預(yù)處理、選別和精礦處理幾部分。

1、碳酸鋰礦石預(yù)處理

破碎篩分：該階段多采用三段破碎流程，粗碎用顎式破碎機，粒度控制在50-100mm；中碎用圓錐破碎機或反擊式破碎機，粒度碎至10-25mm；細碎用圓錐破碎機或輥式破碎機，礦石粒度達到5-10mm。過程中利用篩分機配合，將各級不合格粒度返回上一級破碎，合格粒度進入下一環(huán)節(jié)準備磨礦。

磨礦：主要是將碎后產(chǎn)物進一步磨礦，使礦物達到充分解離狀態(tài)。通常會采用球磨機配合旋流器或螺旋分級機完成磨礦作業(yè)，有時會根據(jù)礦石情況，采用棒磨機完成磨礦，最終磨礦粒度范圍控制在-0.074mm占60%-80%。

2、碳酸鋰礦石選別流程

重選法：主要作為預(yù)選流程，提前拋除礦物中的脈石，以減輕后續(xù)浮選作業(yè)壓力。重選主要是利用鋰礦物與脈石礦物的密度差異進行分選，常用設(shè)備有螺旋溜槽和搖床。

浮選法：常采用一粗多精多掃流程，先用粗選快速富集鋰礦，獲得鋰粗精礦，再通過多次精選，進一步提高鋰精礦品位；掃選針對粗選的尾礦進行鋰回收，以提高鋰回收率。過程中，常用脂肪酸類捕收劑或胺類捕收劑，來改變鋰礦物表面的金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成疏水絡(luò)合物；胺類捕收劑則通過靜電吸附和氫鍵作用實現(xiàn)對鋰礦物的捕收；調(diào)整劑常用碳酸鈉調(diào)節(jié)礦漿pH值至堿性（pH=8-10），增強捕收劑的選擇性；水玻璃抑制脈石礦物的上浮，最終實現(xiàn)礦物的有效浮選。

磁選法：該方法主要是針對鋰礦物中含磁性礦（含鈦、錳等）的去除，通常采用高梯度磁選機或強磁選機進行選別。

3、碳酸鋰礦石精礦處理流程

精礦經(jīng)選別后會含大量水，需通過脫水來降低含水量，為后續(xù)加工提供便利，一般常用濃縮+過濾+干燥的流程。濃縮機將礦漿濃度從15%-30%提高至40%-60%；過濾機則對其進一步濃縮，使其含水量低至15% - 20%；干燥則使用回轉(zhuǎn)窯、閃蒸干燥機等設(shè)備，使鋰精礦水分降至 5% 以下，滿足后續(xù)提取工藝要求。

三、碳酸鋰選礦設(shè)備

除上述內(nèi)容中出現(xiàn)的破碎機、球磨機及磁選、重選設(shè)備外，主要的碳酸鋰選礦設(shè)備是浮選設(shè)備和藥劑攪拌槽。

機械攪拌式浮選機：通過葉輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生攪拌和充氣作用，使礦漿充分混合并產(chǎn)生氣泡。葉輪的攪拌作用有助于藥劑與礦物表面充分接觸，實現(xiàn)礦物的浮選。該設(shè)備適用于各種礦物浮選，對不同性質(zhì)的鋰礦石適應(yīng)性強，在碳酸鋰選礦中常用于粗選、精選和掃選作業(yè)，能夠有效富集鋰礦物。

充氣式浮選機：采用外部供氣方式，通過專門的充氣裝置向礦漿中充入空氣，形成大量微小氣泡。相比機械攪拌式浮選機，充氣式浮選機充氣量大、能耗低，尤其適用于大型選礦廠的大規(guī)模生產(chǎn)，能夠提高浮選效率和鋰礦物的回收率。

四、碳酸鋰提取方法

碳酸鋰提取是將選別后的精礦進行提取并純化鋰的過程，其方法通常包括硫酸法、石灰燒結(jié)法、沉淀法、吸附法和膜分離法。

硫酸法：多處理鋰輝石，將鋰輝石在1000-1200℃下焙燒，使其晶型從α型轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦?，提高鋰的浸出率。焙燒后產(chǎn)品與硫酸混合，在250-300℃下反應(yīng)，使鋰轉(zhuǎn)化為硫酸鋰進入溶液。經(jīng)中和、除雜、蒸發(fā)結(jié)晶等工序，得到碳酸鋰產(chǎn)品。

石灰燒結(jié)法：多處理鋰云母，將鋰云母與石灰按一定比例混合，在800-900℃下燒結(jié)，使鋰轉(zhuǎn)化為可溶的鋰鹽。燒結(jié)料經(jīng)水浸、過濾、除雜后，向溶液中加入碳酸鈉沉淀碳酸鋰。

沉淀法：用于鹵水鋰提鋰，向鹵水中加入碳酸鈉、碳酸氫鈉等沉淀劑，使鋰離子轉(zhuǎn)化為碳酸鋰沉淀，適用于鎂鋰比低的鹵水。

吸附法：用于鹵水鋰提鋰，利用離子交換樹脂或吸附劑選擇性吸附鋰離子，再通過洗脫得到富鋰溶液，經(jīng)除雜、沉淀獲得碳酸鋰產(chǎn)品。

膜分離法：用于鹵水鋰提鋰，采用納濾膜、反滲透膜等實現(xiàn)鋰離子與其他離子的分離。

碳酸鋰選礦與提取技術(shù)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在選礦技術(shù)方面，浮選是鋰礦石選礦的關(guān)鍵技術(shù)，通過合理的藥劑制度和流程設(shè)計，可實現(xiàn)鋰礦物的高效富集；硫酸法和石灰燒結(jié)法是鋰礦石提鋰的主要方法。受成本及礦石自身性質(zhì)的不同，其選礦方法也各有不同，選擇適合的工藝是關(guān)鍵，因此，建議先對礦石進行選礦試驗，通過分析設(shè)計適合的工藝方案。