鋰云母高效捕收劑的選擇與探討

單煜華

（宜豐縣江特鋰業 江西宜春 336306）

1 鋰云母相關概念

1.1 鋰的概述

1.1.1 鋰的性質

Li在整個元素周期表中屬于IA族元素，是堿性金屬的代表，并且其性質比較活潑，很容易與外界發生反應。在堿金屬元素中，Li是半徑最小、負電荷較大的元素，原子序數是3，20℃下密度為0.531g/cm3，自身的熔點是180.54℃，沸點可以高達1327℃。在干燥的空氣中，鋰金屬為銀白色，質感較軟，并且有著很好的延展性。因為其化學性質比較活潑，并且有著一定腐蝕性，在潮濕的環境下，能夠與氧氣和氮氣迅速產生反應，在金屬表面產生相應化合物。在干燥的空氣中，鋰自身性質穩定，可以與酸性物質發生強烈反應，同時，鋰還可以與鹵素衍生物產生有機反應生成有機物［1］。

1.1.2 鋰的用途

鋰目前被劃分為能源類金屬，在使用上主要有3種方向：首先是鋁電解槽的熔鹽；其次是陶瓷或者玻璃制造中的添加劑；最后是潤滑脂的生產。但隨著科技的日益進步，鋰自身的用途也在不斷進行拓展，目前在使用上已經遍及了電池、冶煉、航空航天、原子能開發、制冷等內容中。鋰的同位素6Li 目前是核聚變研究的主要材料，鋰電池和熱核反應的研究中，鋰一直是舉足輕重的存在，也是人類社會發展的重要金屬。

鋰離子的負電荷較大，所以，在電池的制造中經常被應用于負極材料，使得電池的性能大大加強。目前，電池中已經大量應用鋰這一元素，如鋰棒材、鋰線材、鋰電池等，在電池的制造中加入鋰之后，可以大大增加其使用時間，性能更加穩定，對于低溫環境較為適應?，F階段，鋰電池已經被用于電動車、導彈等相關方面。

鋰鋁合金在航天科技領域是非常理想的合金材料，其本身有密度較小、耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、回彈性較強等相關優點。鋰鋁合金在航天方面的應用最初是由美國為首，之后在前蘇聯、法國等國家開始應用起來，并且逐步發展到今天的繁榮局勢。1990年，鋰鋁合金在性能上有了重大改善，研制出來的2297鋰鋁合金已經被應用于戰斗機的機尾、客艙等區域。

1.2 鋰云母

1.2.1 鋰云母的性質

鋰云母是目前自然界中比較常見的含有鋰元素的礦石，其隸屬于云母類礦石，硬度3.0左右，是獲取鋰金屬的重要來源。鋰云母的外表呈現出粉紅色或者接近無色，在陽光下會有一定光澤度，散發出珍珠的光芒。鋰云母在酸性物質下不發生變化，在溶化階段會出現泡沫，火焰呈現深紅色［2］。

1.2.2 鋰云母選別方法

每一種含有鋰元素的礦石自身性質也有所不同，在選擇時，所使用的方法也有很大變化。目前，在工業領域，針對不同種的鋰礦石已經有了具體提取方法，如浮選法、人工手選法、化學反應處理法、重懸浮液選礦法等。

（1）手選法。這種方法比較適合礦石的大小適中且結晶效果較好的鋰礦石，通過人工的形式去進行篩選，這樣可以得到品質較好的鋰礦石。這種方法耗費大量的人力、物力、時間，并且效率很低，只有個別的情況才會選用這種方法采集礦石。美國的埃特礦中就是通過手選的方法挑選鋰礦石的。

（2）浮選法。這種方法在鋰礦石挑選中是比較常見的方法。針對具有市場價值的鋰礦石進行挑選，特別是一些顆粒度較細的款式種類，可以通過這一方法進行篩選，學術界內對于這一方面的研究也較為詳細。

（3）化學處理法。從酸性溶液中去提取鋰元素時，一般會使用化學方法，比較常用的提取辦法包含離子交換、沉淀、鹽析等方法。對于在酸性溶液中存在的鹵水鋰離子，可以使用沉淀的方法進行提取。

（4）熱碎解。這一方法主要是利用加熱烘焙的形式去對礦物質原有結構進行改變，但是并不影響礦物質自身的性質，使得想要獲取的礦物質元素和原有礦石之間分離。但是，針對熱碎性能較好的礦石，不可以使用這一種方法，鋰輝石選取工藝中可以使用這一方法。

2 鋰云母浮選影響因素

鋰云母礦石大多數都是以顆粒的形式存在的，一般會與石英等礦物質相互連接共同存在。鋰云母從性質上來說屬于硅酸鹽類型礦物質，這一礦石在解離之后呈現的形狀一般為單片形狀或者鱗片形式。對于顆粒度較大的鋰礦石，一般會選擇人工手動挑選的方式進行采集；對于顆粒度較小的鋰云母，一般首選浮選方法進行采集。根據相關的研究中顯示，目前，工業上鋰云母的選取工藝一般為浮選方式，在藥物研究上會選擇捕收劑的形式采集［3］。

（1）一般，鋰云母礦石在研磨時期會加入鐵離子，鐵離子的作用是對于礦物質活化效果進行抑制，能夠與脈石礦物質進行分離。還有學者表示，鐵離子能夠幫助礦石外表的電荷數增加，幫助更多的礦石泥土覆蓋到鋰云母的外表，增加浮選效果。

（2）在實際的工業體系中，鋰云母礦物質的浮選采用氧化礦捕捉劑進行，但是，因為其捕收的強度，針對礦物中鋰云母含量較高或者氧化二鋰等物質難以進行元素提取。目前，市面上較新型捕收劑幾乎都用于實驗室，并沒有對于成本等方面進行考慮，難以用于工業生產。

（3）胺類捕收劑對于礦物環境的溫度要求較高，在溫度較低的情況下，容易從液態變成固態，使用過程中，還需要配備大量的酸性物質，但是，酸性物質容易對環境和機器造成傷害，同時廢物處理方面的成本較高。脂肪酸類的捕收劑制作流程相當復雜，原材料成本較高。組合形式的捕收劑應用效果較強，但是，使用過程中還需要應用較多的配合液和抑制劑，這對于后面的工作開展造成很大困難。

3 浮選鋰云母如何選擇捕收劑

3.1 新型捕收劑

宜春市的鉭鈮礦浮中也是通過浮選的方式去提取鋰云母礦石，所采用的捕收劑是鹽酸加上椰油胺的形式，這種方法提取出來的鋰云母存在品質較低、回收效果差等相應問題。如果選擇HT 和椰油胺組合的形式將原有的捕收劑進行代替，可以在一定程度上緩解椰油胺本身的溶解問題，并且還有助于獲得品質較高的鋰云母礦石，回收效果可以達到58%，有助于企業提高經營效益［4］。針對椰油胺在環境溫度較低的情況下容易凝結成固體等缺點，可以選擇新的補充劑KB414 對于礦石中的鋰云母進行篩選，在工業方面測試出這一方法獲得鋰云母的回收率增加了7.9%。為了能夠解決在鋰云母篩選時需要配置大量酸性溶液而對設備帶來的嚴重損害這一問題，自身研制了新的捕捉劑YC-1，在溶液酸堿性為7.2 的情況下對于礦石中的鋰云母進行篩選，最后可以得到品質較好的鋰云母礦石3.99%，回收效率68.87%［5］。

在實驗室環境中，將新的捕收劑“LZ-00+椰油胺”進行混合，混合的比例為2∶1濃度。在利用“一粗一精一掃”工藝流程之后，可能獲取到的Li2O 品位高達4.11%、回收效率為72.11%，品質較為優質，這與工業生產中提取出來的鋰云母礦石比較來說有著很大的提升。根據紅外光譜的分析之中可以發現，LZ-00 和椰油胺組合在一起的捕收劑在鋰云母表面會進行物理和化學反應的吸附，并且還會產生氫鍵，由此可見，這一種捕收劑對于鋰云母的捕收效果較好。

鋰云母礦石很容易變成泥質效果，從利用原有的方式使得鋰云母與泥土之間脫離的提取數據來看，鋰云母最后的流失率很大。為了能夠進一步提取到更多的鋰云母物質，目前已經研制出了-CO-NH-作為官能團的形式去進行鋰云母高效捕收的物質ZL-01，根據浮選的情況數據結果顯示，具有Li2O 品位的礦質含量在0.44%，顆粒度較低，直徑是-0.07mm，占據整體49.55%，無須篩除泥土直接進行鋰云母浮選，在ZL-01試劑和六偏磷酸鈉的共同作用下，可以得到Li2O 品位3.38%，回收效率是72.5%，品質等級較高［6］。

3.2 組合捕收劑

在雜質較多的情況下進行鋰云母的浮選工作，業內專家發現鋰云母捕捉劑現有用量多、對環境適應力差、提取礦質質量較低的問題，把多種捕捉劑放到一起使用，可以有效解決現有問題，增加鋰云母的捕捉數量。因為浮選工藝本身較為復雜，在利用多種浮選捕收劑進行提取鋰云母過程中如何規范操作，也是目前需要解決的問題之一。有關鋰云母提取多種捕收劑結合的理論解釋，很多學者認為在浮選過程中多個捕收劑在溶液中會產生單一試劑以外的效果，能夠有效抑制液體的張力及捕收劑的凝固時間，這樣可以大大增強捕收劑的活性，加強捕收劑在工藝中的捕收能力和識別能力。

利用陰陽離子結合的形式去進行鋰云母的浮選工作，首先，陰離子捕收劑可以選擇油酸鈉，陽離子捕收劑可以選擇椰油胺等，陰離子和陽離子結合形式的捕收劑可以產生更強大的捕收效果和吸附效果，可以進行功能上的互補，再利用化學鍵和離子鍵，使得捕收劑以更加穩定的狀態吸附在鋰云母的外表層，還利用可逆的吸附形式去吸附石英、長英等礦物質。根據大量的實驗結果可以發現，731 的使用量為400g/t，十二胺的使用量為90g/t，抑制劑的用量是1600g/t，在經歷了一粗二精二掃流程之后完成浮選，之后得到的Li2O 品位4.15%，回收率71.22%，品質較為優良。根據化學成分分析發現，陰離子捕收劑和陽離子捕收劑相結合的情況下，可以提高對于鋰云母的吸附能力和識別能力，吸附更多的鋰云母。

在弱酸性情況下，石英和鋰云母會進行相互分離。根據原生態礦物質的實踐探究發現，十二烷基磺酸鈉、十二胺結合去進行浮選的方法最佳，伴隨著十二烷基磺酸鈉在溶液中的含量增加，吸附出品質較為純凈的脈石礦物能力減弱，這一時期使得鋰云母可以通過浮選操作與其他物質分離。在混合礦物質的人工測試中，如果摩爾數比例為1∶1，十二胺、十二烷基磺酸鈉兩者的液體濃度為5×10-4mol/L，這樣混合而成的捕收劑將溶液的pH值調節到6，抑制劑的使用量為300g/t的情況下，這兩個物質的浮選能力差距較大。XPS 機理研究結果表示，組合捕收劑可以吸附在鋰云母的外表面，可以和硫、鋁等元素之間相互配合進行化學性質吸附。

3.3 脂肪酸類捕收劑

利用單個脂肪酸類型的捕收劑去進行鋰云母的浮選操作，需要在液體中加入活化劑清潔鋰云母礦物質的外表面，這樣才能有更好的吸收效果。鋰云母吸附時，通常使用到的活化劑有氫氟酸，鋁和銅等離子的硫酸鹽也可以適當起到活化作用。鋰云母活化辦法一般是需要將顆粒較細的鋰云母物質與氫氟酸之間進行充分混合，在攪拌20min之后過濾和洗滌，再利用氫氧化鈉溶液對于礦物質表面進行處理，在活化后的鋰云母表面會有離子曝露出來，這樣就可以提高脂肪酸類型捕收劑的吸附效果，取得所需到的礦物質。

使用正負浮選的方式對于鋰云母進行提取，反浮選方法首先是利用H7N7對于礦物質表面進行活化，之后再利用十二烷基磺酸鈉和油酸等捕收劑對礦物質中的石英和長石進行選擇，最后可以獲取到品質較好的Li2O 品位3.99%、回收率79.98%。脂肪酸類型的捕收劑可以幫助更好地吸附鋰云母，和胺類化合物一起使用會有更好的效果，這樣可以增強捕收劑識別鋰云母的效率。

鋰云母、石英這些物質在水中的親水性能都比較好，使用LZ-00 捕收劑，可以有效提高鋰云母的接觸角，提高物質本身的厭水性，同時并不會對石英、長石產生影響。在椰油胺捕收劑的作用下，可以使得這3個礦物質的接觸角變大，但是，在LZ-00和椰油胺的共同作用下，可以使得鋰云母的疏水能力大幅度提升，石英、長石卻沒有太大的變化，可以使得這幾個礦物質進行分離。

4 結語

對于單一的捕收劑吸附能力進行檢驗，油酸鈉和731這兩個物質對于鋰云母、長石的捕收能力均不符合預期效果；椰油胺對于鋰云母、石英、長石的捕收能力較強；LZ-00有助于鋰云母浮起，但是后期的捕收能力不明顯，對于其他兩種物質幾乎沒有捕收能力。并且，單一捕收劑形式下實驗發現，椰油胺、731在幾種濃度用量下均沒有辦法幫助鋰云母與其他兩種物質分離，當椰油胺、油酸鈉的比例為1∶5，椰油胺、LZ-00的比例為1∶2進行組合時，可以幫助鋰云母和其他的物質進行分離。椰油胺和油酸鈉兩者一同使用時，如果想要獲得較好的浮選效果，還需要加入抑制劑獲得更好的效果，椰油胺和LZ-00結合，在沒有增加抑制劑的情況下，鋰云母的回收效果也能高達91%，長石等回收效果不到1/4，但是浮選的效果較好。在自然環境下，椰油胺、LZ-00的比為1∶2、試劑使用量在30mg/L時，在不使用任何抑制劑的情況下，可以得到鋰云母品位4.97%，回收率為88.07%，雜質較少，可以高效獲取鋰云母礦。