Обогащение литиевых и бериллиевых руд

Литий и бериллий относятся к группе легких редких металлов, отличающихся малой плотностью и высокой химической активностью. Кроме того, эти металлы, часто вместе присутствуют в рудах и минералах, из которых извлекаются одними и теми же методами. Основные промышленные минералы лития представлены алюмосиликатами ( сподумен LiAl(Si₂O₆, лепидолит KLi_1,5Al_1,5(Si₃AlO₁₀)(F,OH)₂ и фосфатами (амблигонит LiAl(PO₄)(F,OH), в то время как бериллий присутствует помимо алюмосиликатов (берилл Be₃Al₂Si₆O₁₈), в силикатах (фенакит Be₂SiO₄) и даже в сульфидах ( гельвин ( Mn,Fe,Zn)₈Be₆Si₆O₂₄S₂ ).

Литиевые и берилловые руды отличаются большим разнообразием и сложностью вещественного состава, как ценных минералов, так и минералов вмещающих пород. Прежде всего это пегматитовые руды, такие как гранитные сподуменовые пегматиты, мусковит-альбитовые пегматиты, сподумен-кварц-альбитовые бериллиевые пегматиты: гидротермальные-пневматолитовые жилы и др.В рудах часто содержатся другие ценные минералы, например, танталит, колумбит, касситерит, вольфрамит, молибденит. Минералы вмещающих пород представлены кварц-полевошпатовым комплексом, слюдами, альбитом, флюоритом.

Источником сырья для производства лития являются также осадочные солевые месторождения, в которых литий присутствует в соляных озерах.

При переработке литиевых и берилловых руд применяются следующие методы:

- селективная добыча и сортировка, которые применяются при наличии в руде крупнокристаллических минералов лития ( сподумена) и бериллия ( берилла в виде изумруда), отличающиеся по цвету от минералов вмещающитх пород.

- для руд содержащих сподумен применяется метод декрипитации, при котором сподумен при нагревании до 950…1100° переходит из α- в β – модификацию в результате чего растрескивается и после избирательного измельчения в шаровых мельницах отделяется от минералов породы грохочением.

- избирательное измельчение применяется также при обогащении бериллиевых руд и основано на высокой твердости бериллийсодержащих минералов, когда после измельчения в шаровых мельницах мягкие и легкоизмельчаемые минералы ( тальк, сланцы) отделяются от минералов вериллия грохочением или классификацией.

- сподуменовые руды иногда обогащаютя в тяжелой суспензии, т.к. сподумен имеет плотность 3200 кг/м³, а минералы вмещающих пород -2600…2700 кг/м³. Обогащению в тяжелой суспензии применяется для руды крупностью не менее 3 мм.

- при обогащении некоторых видов бериллиевыз руд применяется процесс радиометрического обогащения по наведенной радиоактивности при облучении руды γ – лучами.

- для литиевых руд, содержащих циннвальдит (KLiFeAl (Si₃AlO₁₀)(F, OH), который является слабомагнитным минералом, т.к. содержит до 12,5% железа, применяется магнитная сепарация.

Для тонковкрапленных литиевых и бериллиевых руд основным методом обогащения является флотация. Литиевые минералы – сподумен и амблигонит также как и бериллиевые минералы хорошо флотитуются как анионными ( олеиновая кислота и олеат натрия), так и катионными собирателями, но обязательно в присутствии модификаторов, т.к. эти собиратели являются мало селективными и флотируют также минералы вмещающих пород.

При флотации литиевых руд, содержащих кварц, слюды, полевые шпаты, минералы железа, применяется прямая или обратная флотация. По схеме прямой флотации ( рис. 223) исходная руда после измельчения обрабатывается при плотности 50…70% твердого едким натром (1…3 кг/т) и подвергается обесшламливанию, что позволяет очистить поверхность минералов от таких примесей, как железо. Флотируется сподумен при рН 6,5…8,5 олеиновой кислотой или ее заменителями ( таловое масло).

Рис. 223. Схема прямой флотации сподуменовых руд

Обратная флотация, т.е. флотация минералов вмещающих пород, проводится катионным собирателем при депрессии сподумена декстрином в известковой среде. В этом случае литиевый концентрат выделяется в виже камерного продукта. Иногда проводится коллективная флотация сподумена и мусковита смесью жирной кислоты и катионного собирателя в слабощелочной среде. Из полученного коллективного концентрата после подачи серной кислоты флотируется мусковит катионным собирателем.

Получаемые флотационные литиевые концентраты содержат 4…6% Li₂O при извлечении 80…90%.

При флотации бериллиевых руд применяются кислотные и щелочные схемы По кислотной селективной схеме флотации ( рис. 224) измельченная руда подвергается перемешиванию с серной кислотой ( 4 кг/т), после чего из нее катионным собирателем ( 500 г/т) извлекается слюда.

Рис. 224 Схема селективной флотации бериллиевых руд с кислотной обработкой

Хвосты слюдяной флотации после обработки плавиковой кислотой и отмывки флотируют берилл олеиновой кислотой в щелочной среде. Берилловый концентрат подвергается доводке путем варки с содой, жидким стеклом или сернистым натрием и последующей флотацией берилла анионным собирателем.

В щелочных схемах флотации обработка измельченной руды щелочами осуществляется для активайии берилла и депрессии минералов вмещающих пород. В качестве регуляторов среды используются едкий натрий , сода или сернистый натрий, которые подаются в измельчение или в контактный чан перед флотацией, после отмывки избытка щелочи берилл флотируется анионным собирателем .

При наличии в руде флотоактивных турмалина и граната они извлекаются в голове процесса при малом расходе жирной кислоты ( рис. 225). Флотационные бериллиевые концентраты обычно содержат 7,5…95% BeO при извлечении около 70%.

Рис. 225. Щелочная схема флотации бериллиевых руд

Наиболее сложной задачей является селективная флотация минералов лития и бериллия, обладающими близкими флотационными свойствами с такими минералами вмещающих пород, как слюды, полевые шпаты, кварц и другие силикаты и алюмосиликаты. Флотация таких пегматитовых руд осуществляется по схеме селективной флотации ( рис. 226), когда в щелочной среде при рН до 9 после обработки фтористым натрием и лигносульфанатом флотируется сподумен, а затем катионным собирателем в сернокислой среде извлекается слюда.

Рис. 226. Схема селективной флотации сподумена и берилла из пегматитовых руд

Их хвостов слюдяной флотации после перемешивания с фтористым натрием и отмывки его избытка одеиновой кислотой при рН 7,6 извлекается берилл. Их хвостов бериллиевой флотации флотируется катионным собирателем полевошпатовый концентрат при депрессии кварца плавиковой кислотой.