Le lithium est une ressource stratégique importante, l’élément métallique le plus léger de la nature, et possède une forte activité électrochimique. Il est largement utilisé dans des domaines émergents tels que les batteries, la céramique, le verre, l’aluminium, les lubrifiants, les réfrigérants, l’industrie nucléaire et l’optoélectronique. C’est pourquoi il est surnommé “le nouveau métal énergétique du XXIe siècle” et “un élément essentiel qui fait avancer le monde”.
Qu'est-ce que le spodumène?
Cependant, le spodumène est un minéral aluminosilicate contenant du lithium, et les ressources en lithium se trouvent principalement dans les lacs salés et les gisements de pegmatite granitique. Parmi ceux-ci, les ressources en lithium des lacs salés représentent 69 % et 87 % des réserves mondiales de lithium. Il est abondant dans la pegmatite granitique et peut parfois former des cristaux grossiers. Le spodumène (kunzite) est une source minérale de haute qualité pour l’extraction industrielle du lithium. Mais la kunzite (spodumène émeraude, spodumène violet), magnifiquement colorée et cristalline, est utilisée comme pierre précieuse. Le spodumène de qualité gemme peut généralement peser plus d’un carat, et il n’est pas rare qu’il dépasse 5 carats.
Pour séparer les minéraux de spodumène de haute qualité, différentes méthodes de tri sont nécessaires. Les principales méthodes de séparation du spodumène sont la séparation manuelle, le craquage thermique, la flottation, la séparation magnétique et la séparation par gravité.
1. Méthode de sélection manuelle du spodumène
Dans les années 1950 et 1960, la séparation manuelle était l’une des principales méthodes d’enrichissement pour la production de concentrés de lithium et de béryl, en Chine comme à l’étranger. Par exemple, en 1959, la production de concentrés de béryl triés manuellement au Xinjiang, au Hunan et dans d’autres provinces et régions de Chine a atteint plus de 2 800 tonnes. En 1962, la production mondiale de concentrés de béryl s’élevait à 7 400 tonnes, dont 91 % de concentrés triés manuellement. Cela s’explique principalement par le fait que la majeure partie du minerai de lithium provient de gisements de pegmatite et que les principaux minéraux industriels, tels que le spodumène et le béryl, présentent de gros cristaux et sont faciles à sélectionner.
La méthode de sélection manuelle présente de faibles exigences techniques, un fonctionnement simple et ne nécessite ni site ni équipement spécifiques. Elle s’effectue simplement sur un simple tapis ou une console de sélection manuelle, ce qui permet de séparer le minerai de la gangue et d’améliorer la qualité de la sélection. À l’heure actuelle, la séparation manuelle reste la principale méthode de production de concentré de lithium dans les pays en développement où la main-d’œuvre est bon marché.
2. Méthode de flottation du spodumène
Le spodumène est l’une des principales sources de lithium. Produit dans les pegmatites granitiques de type muscovite et lépidolite, il est un minéral métasomatique issu de l’action pegmatitique. Il coexiste souvent avec la lépidolite, le béryl, le niobium-tantalite, la tourmaline, la muscovite, etc., et appartient aux minéraux silicatés avec ces minéraux de gangue. Dans l’enrichissement du spodumène, la flottation est souvent utilisée pour la purification. Les méthodes les plus courantes sont la flottation positive, la flottation inverse et la flottation combinée.
Flottation positive
La flottation positive du spodumène est réalisée en milieu alcalin, et un collecteur anionique est souvent utilisé. Les minéraux broyés sont ajoutés à un milieu fortement alcalin pour des opérations à forte concentration et sous forte agitation. La pulpe à haute concentration est traitée à l’hydroxyde de sodium, puis éliminée sous l’action d’un alcali. Après plusieurs lavages et déschlammages, des collecteurs d’acide gras ou de savon sont ajoutés pour la flottation directe du spodumène.
Procédé de flottation inverse
La flottation inverse du spodumène est également réalisée en milieu alcalin, principalement à l’aide de chaux, d’amidon et de dextrine comme inhibiteurs, et d’huile de terpinéol comme agent moussant. En milieu alcalin (pH compris entre 10,5 et 11,0), la dextrine inhibe efficacement le spodumène. Des collecteurs cationiques aminés sont ensuite utilisés pour collecter les minéraux de gangue silicatés tels que le quartz, le feldspath et le mica.
Procédé combiné de flottation chimique
Adapté aux mines de lithium de lacs salés, d’où les sels de lithium sont extraits par cette méthode. Cette méthode consiste à évaporer la saumure sur le champ de séchage, ce qui précipite les sels de sodium et de potassium et augmente la concentration en chlorure de lithium à environ 6 %. Il est ensuite envoyé dans une usine où le procédé à la soude est utilisé pour convertir le chlorure de lithium en un produit solide, le carbonate de lithium.
3. Méthode de séparation magnétique du spodumène
Français Il est souvent utilisé pour éliminer les impuretés contenant du fer dans les concentrés de lithium ou pour séparer la lépidolite faiblement magnétique. Dans la pratique de production, des concentrés de spodumène obtenus par flottation sont utilisés. Parfois, il y a beaucoup d’impuretés de fer ; pour réduire la teneur en impuretés de fer, la méthode de séparation magnétique peut être utilisée pour le traitement. L’équipement de séparation magnétique est un séparateur magnétique à tambour magnétique permanent, un séparateur magnétique à plaque magnétique forte humide et un séparateur magnétique à haut gradient à anneau vertical. Les résidus de spodumène sont principalement composés de feldspath, et le séparateur magnétique à haut gradient à anneau vertical et le séparateur magnétique à boue électromagnétique peuvent également être utilisés pour l’élimination des impuretés afin d’obtenir des produits de feldspath qui répondent aux exigences des matières premières céramiques.
4. 4. Méthode de séparation du spodumène en milieu dense
La différence de densité entre le spodumène et les minéraux de gangue associés étant faible, les méthodes classiques de séparation par gravité, telles que le séparateur à gravillons, la goulotte hélicoïdale et la table vibrante, ne conviennent pas à la séparation du minerai de spodumène. En revanche, l’enrichissement par milieu lourd ou liquide lourd constitue une méthode efficace pour l’enrichissement du spodumène.
5. Craquage thermique du spodumène
Il s’agit d’une méthode de séparation du minerai de spodumène. Cette méthode repose sur le fait que, lorsque le spodumène naturel est grillé à environ 1 100 °C, ses cristaux passent du type α au type β, tandis que leur volume augmente et se fragmente facilement en poudre. Le spodumène et la gangue peuvent ainsi être obtenus par broyage sélectif et tamisage. La séparation des minéraux est ainsi facilitée.
Deux points sont à prendre en compte lors de l’application de la méthode d’enrichissement par craquage thermique :
1. Maintenir une température de grillage autour de 1100 °C. Une température trop élevée favorise le frittage du mica présent dans le minerai ; une température trop basse incomplète la transformation du spodumène de α en β.
2. Le minerai ne doit pas contenir une grande quantité de minéraux susceptibles de fondre lors du grillage ou d’autres minéraux présentant des propriétés de craquage thermique ; sinon, la séparation du spodumène ne sera pas atteinte.
Quelle méthode de séparation est utilisée pour coopérer pour compléter la sélection des minéraux cibles et faire en sorte que le produit réponde aux exigences de qualité commerciale. Il doit être sélectionné en fonction des caractéristiques intégrées des minéraux, de la composition minérale et de l’optionnalité. Dans l’enrichissement du spodumène, la séparation par flottation est sans aucun doute le processus le plus étudié, le plus mature et le plus utilisé. Le test facultatif avant le traitement du minerai est très nécessaire. JXSC effectue l’analyse du minerai et la conception du processus d’enrichissement du concentrateur de spodumène, avec des indicateurs de production stables et de bons avantages économiques.