應(yīng)用礦床學(xué)-鋰礦資源簡(jiǎn)介

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院

本科生課程（設(shè)計(jì)）報(bào)告

課程名稱：應(yīng)用礦床學(xué)學(xué)時(shí)：24

題目：應(yīng)用礦床學(xué)課程報(bào)告

學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：

專業(yè)：資源勘查工程（固體方向）班級(jí)：021111

任課老師：王敏芳完成日期：2015.1.4

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鋰礦

第一章礦產(chǎn)資源概述

1.1世界鋰礦資源儲(chǔ)量及時(shí)空分布狀況

鋰資源主要賦存在鹽湖和花崗偉晶巖礦床中，其中鹽湖鋰資源占世界鋰儲(chǔ)量的69%和世界鋰儲(chǔ)量基礎(chǔ)的87%。

世界鋰礦資源主要集中在玻利維亞、智利、中國(guó)、阿根廷等國(guó)，據(jù)2008年1月出版的《USGS礦產(chǎn)品概要》獲悉，2006年統(tǒng)計(jì)的全球查明的鋰資源(以Li2O計(jì))為：儲(chǔ)量為882.52萬(wàn)t，儲(chǔ)量基礎(chǔ)為2367.75萬(wàn)t，其中鹵水鋰資源占全部資源儲(chǔ)量的80%以上。按全球2006年鋰產(chǎn)品產(chǎn)量5.06萬(wàn)tLi2O計(jì)，現(xiàn)有鋰儲(chǔ)量足以保證全球生產(chǎn)近200年。

1.1.1固體鋰礦資源

固體鋰礦為花崗偉晶巖礦床，主要分為鋰輝石、鋰云母兩大類，其中鋰輝石是最富含鋰和有利于工業(yè)利用的原料。全球鋰輝石礦主要分布于澳大利亞、加拿大、津巴布韋、扎伊爾、巴西和中國(guó)；鋰云母礦主要分布于津巴布韋、加拿大、美國(guó)、墨西哥和中國(guó)。圖1為世界主要固體鋰礦石資源分布圖。

圖1世界主要固體鋰礦石資源分布圖

1.1.2鹵水鋰資源

液體鋰礦是指含鋰量高的鹽湖鹵水、地?zé)猁u水和油田鹵水，資源集中在智利、美國(guó)、玻利維亞、阿根廷、俄羅斯和中國(guó)。目前已探明重要的含鋰鹽湖有智利的阿塔卡瑪、玻利維亞的烏尤尼、阿根廷的翁布雷穆?tīng)柾?、中東的死海、中國(guó)的西藏扎布耶和青海鹽湖等。圖2為世界主要液體鋰資源分布圖。

圖2世界主要液體鋰資源分布圖

1.2中國(guó)鋰礦資源儲(chǔ)量及時(shí)空分布狀況

我國(guó)的鋰資源非常豐富。目前全國(guó)已查明的礦石鋰礦區(qū)有４２處，資源儲(chǔ)量２４１．２１萬(wàn)ｔ，分布在９個(gè)省區(qū)（見(jiàn)圖3）。儲(chǔ)量主要集中在西藏、青海、新疆、四川、湖北、湖南和江西等省區(qū)。其中礦物型鋰礦主要分布在新疆、四川、湖南和江西。江西的鋰輝石礦儲(chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的５３．０％，新疆占全國(guó)的４５．５％。鹽湖鹵水鋰資源儲(chǔ)量（折合ＬｉＣｌ）也極為豐富，主要集中在青海和湖北兩省，其中青海省有１０處，查明的資源儲(chǔ)量１７７８．５７萬(wàn)ｔ，占全國(guó)的８５．２％；湖北油田鹵水型鋰礦１處，查明的資源儲(chǔ)量３０９．０９萬(wàn)ｔ，占全國(guó)的１４．８％。資源儲(chǔ)量在全國(guó)總資源儲(chǔ)量所占比例排序較前的省區(qū)有青海、湖北、江西、新疆、四川、湖南和貴州。

其儲(chǔ)量見(jiàn)下表：

第二章工業(yè)用途

鋰為輕金屬,鋰金屬及其合金、各類鋰化合物因其具有優(yōu)異性能,而在核能、電池、航空合金、催化劑、冶金等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

鋰礦產(chǎn)是生產(chǎn)碳酸鋰的資源,而碳酸鋰又是生產(chǎn)鋰金屬、合金及其他鋰化合物最基本的起始原料。由于鋰的金屬、合金及化合物用途廣泛,尤其是近年來(lái)在高科技領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大,因而促進(jìn)了鋰礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)。在鋰礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)進(jìn)程中,最初是鋰輝石、透鋰長(zhǎng)石和鋰云母占居重要地位,鋁磷鋰石及鋰霞石等因資源不多,開(kāi)發(fā)較少。所以長(zhǎng)期以來(lái)鋰礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)是圍繞鋰輝石、透鋰長(zhǎng)石及鋰云母等含鋰礦物的加工和提純進(jìn)行的。20世紀(jì)70～80年代,從含鋰鹵水中提取和回收鋰、生產(chǎn)碳酸鋰并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,使鹵水提鋰成為生產(chǎn)碳酸鋰、金屬鋰及各種鋰化合物的更重要的來(lái)源。鋰礦產(chǎn)有兩大類型:一類是固體鋰礦產(chǎn),其中又以鋰輝石、透鋰長(zhǎng)石、鋰云母等從偉晶巖獲得的精礦為主;另一類是含鋰鹵水。按有關(guān)統(tǒng)計(jì),世界已發(fā)現(xiàn)和新發(fā)現(xiàn)并作過(guò)可靠計(jì)算及初步估算的鋰資源中,鹵水鋰資源占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),約占地球鋰資源的91%,因此,進(jìn)入20世紀(jì)80～90年代,世界鋰產(chǎn)品中,來(lái)源于鹵水的比重大幅度提高,對(duì)以鋰輝石等固體鋰礦產(chǎn)為原料生產(chǎn)鋰產(chǎn)品提出了挑戰(zhàn),并以成本低廉、工藝簡(jiǎn)單占據(jù)優(yōu)勢(shì)。用鋰礦物生產(chǎn)的碳酸鋰及后續(xù)產(chǎn)品明顯減少,某些重要的鋰礦物礦山閉坑停產(chǎn),鋰礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用方向面臨轉(zhuǎn)折。

金屬鋰的用途具有高的比熱和電導(dǎo)率，它的密度是0.53克/厘米3，是自然界中最輕的金屬元素。它是非?；顫姷膲A金屬元素，常溫下它是唯一能與氮?dú)夥磻?yīng)的堿金屬元素.自然界存在的鋰由兩種穩(wěn)定的同位素63Li和73Li組成。鋰只能存放在凡土林或石蠟中。

鋰在發(fā)現(xiàn)后一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，一直受到冷落，僅僅在玻璃、陶瓷和潤(rùn)滑劑等部門，使用了為數(shù)不多的鋰的化合物。

金屬鋰早先的主要工業(yè)用途是以硬脂酸理的形式用作潤(rùn)滑劑的增稠劑，鋰基潤(rùn)滑脂兼有高抗水性，耐高溫和良好的低溫性能。如果在汽車的一些零件上加一次錘潤(rùn)滑劑，就足以用到汽車報(bào)廢為止。

在冶金工業(yè)上，利用鋰能強(qiáng)烈地和O、N、Cl、S等物質(zhì)反應(yīng)的性質(zhì)，充當(dāng)脫氧劑和脫硫劑。在銅的冶煉過(guò)程中，加入十萬(wàn)分之一到萬(wàn)分之一的鋰，能改善銅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使之變得更加致密，從而提高銅的導(dǎo)電性。鋰在鑄造優(yōu)質(zhì)銅鑄件中能除去有害的雜質(zhì)和氣體。在現(xiàn)代需要的優(yōu)質(zhì)特殊合金鋼材中，鋰是清除雜質(zhì)最理想的材料。

1kg金屬鋰燃燒后可釋放42998kJ的熱量，因此鋰是用來(lái)作為火箭燃料的最佳金屬之一。1kg鋰通過(guò)熱核反應(yīng)放出的能量相當(dāng)于二萬(wàn)多噸優(yōu)質(zhì)煤的燃燒。若用鋰或鋰的化合物制成固體燃料來(lái)代替固體推進(jìn)劑，用作火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船的推動(dòng)力，不僅能量高、燃速大，而且有極高的比沖量，火箭的有效載荷直接取決于比沖量的大小。

如果在玻璃制造中加入金屬鋰，鋰玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100（每一普通玻璃杯熱茶中大約有萬(wàn)分之一克玻璃），加入鋰后使玻璃成為“永不溶解”，并可以抗酸腐蝕。真正使金屬鋰的用途成為舉世矚目的金屬，還是在它的優(yōu)異的核性能被發(fā)現(xiàn)之后。由于它在原子能工業(yè)上的獨(dú)特性能，人們稱它為“高能金屬”。

第三章工業(yè)礦石類型及主要礦物、主要工業(yè)礦物

目前工業(yè)礦石類型主要是鋰輝石、鋰云母、鋰磷鋁石、鐵鋰云母和透鋰長(zhǎng)石等，它們的化學(xué)組成列于下表

礦物名稱

化學(xué)組成

密度g/cm3

硬度

理論品味%Li2O

鋰輝石

（spkdumene）

LiAl(SiO3)2

3.1～3.2

6～7

8.1

鋰云母石

（lepidolite）

(LiK)2Al2(SiO3)3(F,OH)2

2.8～3.3

2.5～4

5.9

鐵理云母

（zinnwaldite）

(LiNaK)2Al3FeSi15O16(F,OH)2

3

3

4.13

鋰磷鋁石

（amblygonite）

LiAl(F,OH)PO4

3.1

6

10.1

透鋰長(zhǎng)石

（petalite）

LiAl(Si2O5)2

2.5

6～6.5

4.89

（1）鋰輝石

單斜晶系、常呈柱狀、板狀和針狀晶體。顏色為白、灰、淺綠、玫瑰等色，無(wú)磁性，純鋰輝石Li2O理論含量為8.1%，常因含Rb2O(0~3%)、Cs2O(0~1%)、鈉和鉀等元素，實(shí)際含Li2O4.5~8%。鋰輝石有兩種晶型：α和β型，將天然鋰輝石在1100℃焙燒時(shí)，它從α型轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦停⒕邿崃研再|(zhì)。鋰輝石在偉晶巖和氣成熱液礦床中均可見(jiàn)到。

（2）鋰云母

鋰云母常為鱗片狀和葉片狀集合體，顏色為玫瑰色、紫色、淺紫色、灰黃色，有時(shí)為無(wú)色，無(wú)磁性。在鋰云母中常含1~3%Rb2O和0~1.5%Cs2O，實(shí)際含Li2O1.2~5.9%，花崗偉晶巖、花崗巖和石英脈中均可見(jiàn)到。

（3）鐵鋰云母

鐵鋰云母常呈鱗片狀產(chǎn)出，顏色為灰色、褐色、暗綠色，暗紫色，含F(xiàn)eO12.5%左右，具有弱磁性。產(chǎn)于云英巖和高溫石英脈中，有時(shí)在花崗巖和花崗偉晶巖中也可見(jiàn)到。

（4）鋰磷鋁石

鋰磷鋁石常為不規(guī)則塊狀和近等軸狀，顏色為灰色、黃白、綠白等，實(shí)際含Li2O8~9.5%，是含鋰最高的工業(yè)礦物，產(chǎn)于花崗偉晶巖中，有時(shí)也見(jiàn)于云英巖和高溫石英脈中。

（5）透鋰長(zhǎng)石

透鋰長(zhǎng)石常呈塊狀、板狀和針狀，顏色為白色、灰色，偶見(jiàn)粉紅色、綠色，一般產(chǎn)于偉晶巖中。

第四章工業(yè)上主要利用的礦床類型

鋰礦床可分為三大類：含鋰偉晶巖礦床、氣成-熱液型鋰礦床和含鋰的鹽湖礦床。目前世界鋰原料主要來(lái)自花崗偉晶巖和鹵水沉積礦床。前者如美國(guó)北卡羅萊納州金絲山和加拿大伯尼克湖礦床，后者如美國(guó)加利福尼亞州西爾斯湖、內(nèi)華達(dá)州銀峰、智利北部的阿塔卡瑪，這些都是世界有名的鋰礦床。

此外，科學(xué)家們已證實(shí)海水中含鋰豐富，它是潛在的巨大鋰資源。

（1）含鋰偉晶巖礦床：含鋰輝石、鋰云母的花崗偉晶巖礦床交代作用極為發(fā)育，一般特點(diǎn)與含鈮偉晶巖礦床相同。分布于巴西、美國(guó)、蘇聯(lián)、中國(guó)。

（2）氣成-熱液型鋰礦床：含黑鎢礦、錫石、鋰云母、鐵鋰云母的氣成熱液礦床。見(jiàn)于蘇聯(lián)的外貝加爾、葡萄牙和我國(guó)東南地區(qū)。我國(guó)東南某鎢礦區(qū)內(nèi)有黑鎢礦-石英脈礦床，鋰云母呈片狀（0.5cm以上）生于脈中，在脈旁較為富集，與綠柱石、螢石、黑鎢礦及石英共生。鋰云母常是開(kāi)采黑鎢礦、綠柱石時(shí)的附帶產(chǎn)物。

（3）含鋰的鹽湖礦床：鋰在古代含鹽層、礦泉水，及現(xiàn)代某些內(nèi)陸鹽湖中稍有富集，雖然品位很低，但儲(chǔ)量巨大，易于提取，故工業(yè)意義較大，蘇聯(lián)西伯利亞某些鹽湖、美國(guó)加利福尼亞的西爾茲湖及我國(guó)西北某些鹽湖中都含有鋰。我國(guó)西北許多鹽湖不僅是巖鹽、鉀鹽礦床，而且也將是重要的含鋰礦床，其含鋰量高低不一，但儲(chǔ)量很大，四川某些鹽井的鹵水中，曾發(fā)現(xiàn)含鋰，因此對(duì)古代巖鹽礦床也必須注意。

第五章工業(yè)利用指標(biāo)，要求

鋰、鈹、鈮、鉭礦石的工業(yè)要求，在1984年我國(guó)頒布的《稀有金屬礦地質(zhì)勘探規(guī)范(試行)》中，制定了鋰、鈹、鈮、鉭礦床參考性工業(yè)指標(biāo)。其中，鋰、鈹?shù)V床的邊界品位和工業(yè)品位又分為手選礦石和機(jī)選礦石，并分別確定了品位指標(biāo)。手選與機(jī)選礦石的劃分，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，若礦體中鋰輝石粒徑＞3cm，礦石品位在2%～3%以上；綠柱石的粒徑＞0.5cm，礦石品位在0.1%～0.2%以上，就適于手選，劃分為手選礦石，并進(jìn)行手選礦物儲(chǔ)量計(jì)算。鈮鉭鐵礦粒徑＞0.3cm，在開(kāi)采過(guò)程中，可附帶手選。手選礦石的尾礦具有機(jī)選價(jià)值的和不適于手選礦石的，均屬機(jī)選礦石。

與鋰、鈹、鈮、鉭等有時(shí)共伴生一起組成綜合性礦床，或伴生在鎢錫等多金屬礦床中并具有綜合開(kāi)采、綜合利用價(jià)值，在地質(zhì)勘探過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

鋰、鈹、鈮、鉭礦石的一般工業(yè)要求（參考性工業(yè)指標(biāo)）

第六章選礦和加工技術(shù)

鋰輝石和綠柱石都是鋁硅酸鹽類礦物，經(jīng)常共生在同一偉晶鹽礦床中；由于它們的礦物都是非磁性的，而且相對(duì)密度接近，并且與脈石礦物的相對(duì)密度相近。所以，采用磁選和重選方法很難分離綠柱石和鋰輝石，只有采用浮選分離方法才行。另一方面，由于石榴石、角閃石、電氣石、黑云母和白云母等與綠柱石和鋰輝石的可浮性相近，致使綠柱石和鋰輝石的富集和分離又比較困難。

綠柱石和鋰輝石的浮選分離一般有混合浮選和優(yōu)先浮選（優(yōu)先浮選綠柱石、再選鋰輝石，優(yōu)先浮選鋰輝石、再選綠柱石，或者優(yōu)先浮選部分鋰輝石、然后鋰鈹混選再分離）兩種原則流程，可以采用陽(yáng)離子捕收劑和陰離子捕收劑進(jìn)行浮選。

6.1優(yōu)先浮選

當(dāng)采用陽(yáng)離子捕收劑時(shí)，硅酸鹽礦物都具有比較好的可浮性，所以，在分離綠柱石和鋰輝石時(shí)，需要添加調(diào)整劑才行。

①優(yōu)先浮選鋰輝石、再選綠柱石（先抑制綠柱石、優(yōu)先浮選鋰輝石，再活化綠柱石并進(jìn)行浮選）當(dāng)優(yōu)先浮選鋰輝石時(shí)，主要采用氟化鈉和木素磺酸鹽抑制綠柱石和脈石；木素磺酸鹽在綠柱石和脈石礦物表面形成親水薄膜，從而阻止捕收劑（例如油酸）在其表面的附著和吸附。但是，木素磺酸鹽對(duì)鋰輝石礦物顆粒的影響比較小，所以能夠保證鋰輝石的優(yōu)先浮選。

例如，在低堿介質(zhì)中，將碳酸鈉堿木素（利用堿溶解木素磺酸鹽）加入球磨機(jī)并長(zhǎng)時(shí)間作用，此時(shí)，綠柱石和脈石礦物受到抑制，采用氧化石蠟皂、環(huán)烷酸皂和柴油浮選鋰輝石。該浮選尾礦采用氫氧化鈉、硫酸鈉和三氯化鐵活化綠柱石并抑制脈石，同樣采用氧化石蠟皂和柴油浮選綠柱石。

②優(yōu)先浮選綠柱石、再選鋰輝石（先抑制鋰輝石、優(yōu)先浮選綠柱石、再活化鋰輝石并進(jìn)行浮選）先脫除易浮礦物，然后在氫氧化鈉、硫化鈉和碳酸鈉調(diào)整的高堿介質(zhì)中抑制鋰輝石，采用脂肪酸（例如氧化石蠟皂和柴油）浮選綠柱石；浮選尾礦采用氫氧化鈉活化，再采用脂肪酸（例如氧化石蠟皂和柴油）浮選鋰輝石。

當(dāng)采用陰離子捕收劑時(shí)，調(diào)整劑對(duì)鋰輝石的抑制遞減順序?yàn)椋悍c、木素磺酸鹽、磷酸鹽、碳酸鈉、氟硅酸鈉、硅酸鈉、淀粉等，這些調(diào)整劑對(duì)綠柱石的抑制作用差別很大，在中性和弱堿性介質(zhì)中，多量（1千克/噸以上）的氟化鈉、木素磺酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽等具有強(qiáng)烈的抑制作用，而少量的硅酸鈉、淀粉等對(duì)綠柱石的抑制作用不明顯。在強(qiáng)堿性介質(zhì)中，這些藥劑的抑制作用普遍減弱，但是對(duì)鋰輝石的抑制作用卻普遍增強(qiáng)。③優(yōu)先浮選部分鋰、然后進(jìn)行鋰鈹混選再分離將氟化鈉和碳酸鈉作調(diào)整劑并加入球磨機(jī)，采用脂肪酸皂優(yōu)先浮選部分鋰輝石，該浮選尾礦中加入氫氧化鈉和鈣離子進(jìn)行活化，再采用脂肪酸皂混合浮選鋰輝石-綠柱石，混合粗精礦采用碳酸鈉、氫氧化鈉和酸、堿性水玻璃加溫