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硬岩型锂矿石选矿综述(二)
[发布时间:2021-08-19 浏览次数:27735]

 2 含锂矿物的矿物学特征

 锂矿石通常以硬岩复合硅铝酸盐(伟晶岩)矿床的形式产出。伟晶岩是侵入型火成岩,主要由石英、长石、锂辉石、云母的连锁矿物颗粒组成。含锂伟晶岩型矿石包括锂辉石、透锂长石、锂云母和锂磷铝石等。文献中还报道有其他的锂矿物的存在,例如铁锂云母、磷酸锂铁矿和锂霞石。在富含锂的伟晶岩矿物中,锂辉石具有重要的经济价值。表3示出了具有经济价值的锂矿物及其物理性质。可开采伟晶岩矿床中典型的锂品位介于1.25%至4% Li2O之间。

表3 具有经济价值的常见锂矿物


 2.1 锂辉石

 锂辉石是一种单斜辉石,由锂铝硅酸盐组成单链结构,为片状硬岩,不溶于稀酸。它具有突出的纵向解理。图3示出了从西澳Bald Hill矿采集的样品中锂辉石晶体的照片。锂辉石是主要的含锂硅酸盐矿物,由于其较高的锂含量并在矿床中广泛存在,因此目前被大规模的开采和加工。在伟晶岩矿床中发现的锂辉石与长石、云母和石英等其他硅酸盐矿物伴生在一起。来自美国北卡罗来纳州Kings Mountain的典型伟晶岩锂矿石的成分为:20%的锂辉石、7%的白云母、43%的长石和30%的石英(质量百分比),而纯锂辉石中包含8.0%的Li2O、27.4%的Al2O3和64.6%的SiO2。西澳的Greenbushes矿床是世界上最大的锂矿床,可从锂辉石中回收高品位的锂精矿。最近在澳大利亚投产的其他硬岩型锂辉石矿包括Bald Hill、Mt Cattlin和Mt Marion。锂辉石选矿通常采用重介质分选、泡沫浮选、磁选或联合选矿工艺。在浸出之前,通过将天然锂辉石(α-锂辉石)加热至1000~1100°C,使其转变为不可逆的β-锂辉石,因为β-锂辉石相活性更强,易与普通化学试剂反应。硫酸和碱(例如Ca(OH)2)消化法是从锂辉石中提锂的工业生产工艺,以得到典型的碳酸锂和氢氧化锂等最终产品。


图3 在西澳Bald Hill矿采集的高品位锂辉石样品的照片,图中显示了呈纵向扁平状解离特征

 2.2 透锂长石

 透锂长石是一种架状硅酸盐结构的单斜矿物,通常与锂辉石、锂霞石和锂云母等其他伟晶岩矿物伴生在一起。透锂长石中锂的理论含量为2.27%(4.88% Li2O),但在大多数矿床中,锂含量介于1.4%至2.2%之间(3.0%~4.7% Li2O)。津巴布韦、加拿大、巴西和澳大利亚都有大量的透锂长石矿床。在纳米比亚、中国和俄罗斯也有大量的透锂长石产出。不太常见的锂矿物——锂霞石常与透锂长石共伴生。天然透锂长石在高温下会转化为β-锂辉石,使其易于浸出。

 2.3 锂云母

 锂云母是一种结构复杂且成分可变的云母,常用于生产玻璃和陶瓷。其锂含量可以从1.39%(3.0% Li2O)变化到3.58%(7.7% Li2O)。与锂辉石相比,锂云母在伟晶岩中分布不广。在津巴布韦、加拿大、纳米比亚、巴西、葡萄牙和阿根廷都发现了具有商业价值的锂云母矿床。锂云母中还含有大量的铷(Rb),因此除了锂之外,它也是重要的铷来源之一。与锂云母伴生在一起的主要脉石矿物包括方解石、白云母、长石和石英,需要将它们分离以富集锂云母。浮选可用于从锂云母中分离方解石、白云母、长石或石英。250oC以上的硫酸消化是从锂云母中提取锂的一种方法。

 2.4 磷锂铝石

 磷锂铝石是一种含锂、铝的氟磷酸盐。磷锂铝石中锂的理论含量为4.76%(10.2% Li2O),但大多数经济性矿石的锂含量为3.5%~4.4%(7.5%~9.5% Li2O)。尽管大型的矿床相对较少,但在加拿大、巴西、苏里南、津巴布韦、卢旺达、莫桑比克、纳米比亚和南非等国均有开采。重介质选矿和浮选常用于从其他锂矿物和硅酸盐脉石中分离磷锂铝石。当磷锂铝石和锂辉石在矿石中同时存在时,通常对磷锂铝石进行预先浮选,因为其表面的磷酸根和氟离子会污染锂辉石。锂矿石中氟的存在是不利的,因为在下游加工过程中会形成LiF和有毒的H2F2。与硅酸盐相比,磷锂铝石相对易溶于酸。

 2.5 铁锂云母

 铁锂云母被认为是锂云母的不纯变种,具有较高的铁含量(FeO含量高达11.5%)和MnO(3.2%)。铁锂云母的铁含量较高,而Li2O含量相对较低,这使其缺乏作为锂来源的竞争力。储量较大的锂铁云母矿是位于捷克共和国的Cínovec矿床(地处德国和捷克边境的Erzgebirge山脉)。该矿含有67 wt%的石英、20 wt%的铁锂云母、8 wt%的黄玉、3 wt%的白云母和2 wt%的微量矿物(例如锡石、钨锰铁矿、高岭石,铌铁矿和褐铁矿)。Cínovec矿之前作为锡-钨矿开采加工,铁锂云母存在其生产尾矿中,这部分尾矿现在用作生产锂和铷的给矿。采用Aeromine系列捕收剂从选锡钨的尾矿中回收铁锂云母。铁锂云母由于铁含量较高而具有显著的磁性,因此可以使用磁选富集。采用磁选-水浸-沉淀工艺可制得Li2CO3含量99%以上的碳酸锂精矿。

 2.6 锂霞石

锂霞石矿曾经是重要的锂来源,其锂的平均含量为2.1%~3.0%(Li2O为4.5%~6.5%)。它也可用于玻璃的制造。津巴布韦的Bikita矿床的锂平均品位为2.34%(5.0% Li2O)。然而,锂霞石矿床数量太少,并且规模通常较小。锂霞石可以直接通过强酸浸提而无需焙烧。

 2.7 其他含锂矿物

 含锂粘土被认为是锂的来源之一。在这些粘土中包括有锂蒙脱石(Na0.33[Mg,Li]3Si4O10[F,OH]2),一种富含锂和镁的三八面体蒙脱石,其中含有0.7%~1.3%的Li2O(0.3%~0.6%的Li)。最著名的锂蒙脱石矿床(锂含量为0.7%)位于加利福尼亚州的Hector。贾达尔石(Jadarite,化学式为LiNaSiB3O7(OH))是在塞尔维亚发现的一种含锂-硼的矿物。据报道,一种来自北卡罗来纳州Kings Mountain的不太常见的含锂蒙脱石,又称思旺夫迪(Swonfordite),其锂含量在各种粘土中最高,它的Li2O含量介于4.29 wt%至5.66 wt%之间。


 (中国地质调查局地学文献中心,国际矿业研究中心矿业科技组编译,张炜审校,陈秀法审核。)

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