中國地質大學（武漢）資源學院

本科生課程（設計）報告

課程名稱：應用礦床學學時：24

題目：應用礦床學課程報告

學生姓名：學生學號：

專業：資源勘查工程（固體方向）班級：021111

任課老師：王敏芳完成日期：2015.1.4

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鋰礦

第一章礦產資源概述

1.1世界鋰礦資源儲量及時空分布狀況

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量的69%和世界鋰儲量基礎的87%。

世界鋰礦資源主要集中在玻利維亞、智利、中國、阿根廷等國，據2008年1月出版的《USGS礦產品概要》獲悉，2006年統計的全球查明的鋰資源(以Li2O計)為：儲量為882.52萬t，儲量基礎為2367.75萬t，其中鹵水鋰資源占全部資源儲量的80%以上。按全球2006年鋰產品產量5.06萬tLi2O計，現有鋰儲量足以保證全球生產近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；鋰云母礦主要分布于津巴布韋、加拿大、美國、墨西哥和中國。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、地熱鹵水和油田鹵水，資源集中在智利、美國、玻利維亞、阿根廷、俄羅斯和中國。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、阿根廷的翁布雷穆爾托、中東的死海、中國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中國鋰礦資源儲量及時空分布狀況

我國的鋰資源非常豐富。目前全國已查明的礦石鋰礦區有４２處，資源儲量２４１．２１萬ｔ，分布在９個省區（見圖3）。儲量主要集中在西藏、青海、新疆、四川、湖北、湖南和江西等省區。其中礦物型鋰礦主要分布在新疆、四川、湖南和江西。江西的鋰輝石礦儲量占全國總儲量的５３．０％，新疆占全國的４５．５％。鹽湖鹵水鋰資源儲量（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，查明的資源儲量１７７８．５７萬ｔ，占全國的８５．２％；湖北油田鹵水型鋰礦１處，查明的資源儲量３０９．０９萬ｔ，占全國的１４．８％。資源儲量在全國總資源儲量所占比例排序較前的省區有青海、湖北、江西、新疆、四川、湖南和貴州。

其儲量見下表：

第二章工業用途

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

鋰礦產是生產碳酸鋰的資源,而碳酸鋰又是生產鋰金屬、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,尤其是近年來在高科技領域中的應用不斷擴大,因而促進了鋰礦產的開發。在鋰礦產開發進程中,最初是鋰輝石、透鋰長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,開發較少。所以長期以來鋰礦產的開發是圍繞鋰輝石、透鋰長石及鋰云母等含鋰礦物的加工和提純進行的。20世紀70～80年代,從含鋰鹵水中提取和回收鋰、生產碳酸鋰并擴大其應用范圍,使鹵水提鋰成為生產碳酸鋰、金屬鋰及各種鋰化合物的更重要的來源。鋰礦產有兩大類型:一類是固體鋰礦產,其中又以鋰輝石、透鋰長石、鋰云母等從偉晶巖獲得的精礦為主;另一類是含鋰鹵水。按有關統計,世界已發現和新發現并作過可靠計算及初步估算的鋰資源中,鹵水鋰資源占有絕對優勢,約占地球鋰資源的91%,因此,進入20世紀80～90年代,世界鋰產品中,來源于鹵水的比重大幅度提高,對以鋰輝石等固體鋰礦產為原料生產鋰產品提出了挑戰,并以成本低廉、工藝簡單占據優勢。用鋰礦物生產的碳酸鋰及后續產品明顯減少,某些重要的鋰礦物礦山閉坑停產,鋰礦產的開發及應用方向面臨轉折。

金屬鋰的用途具有高的比熱和電導率，它的密度是0.53克/厘米3，是自然界中最輕的金屬元素。它是非常活潑的堿金屬元素，常溫下它是唯一能與氮氣反應的堿金屬元素.自然界存在的鋰由兩種穩定的同位素63Li和73Li組成。鋰只能存放在凡土林或石蠟中。

鋰在發現后一段相當長的時間里，一直受到冷落，僅僅在玻璃、陶瓷和潤滑劑等部門，使用了為數不多的鋰的化合物。

金屬鋰早先的主要工業用途是以硬脂酸理的形式用作潤滑劑的增稠劑，鋰基潤滑脂兼有高抗水性，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滑劑，就足以用到汽車報廢為止。

在冶金工業上，利用鋰能強烈地和O、N、Cl、S等物質反應的性質，充當脫氧劑和脫硫劑。在銅的冶煉過程中，加入十萬分之一到萬分之一的鋰，能改善銅的內部結構，使之變得更加致密，從而提高銅的導電性。鋰在鑄造優質銅鑄件中能除去有害的雜質和氣體。在現代需要的優質特殊合金鋼材中，鋰是清除雜質最理想的材料。

1kg金屬鋰燃燒后可釋放42998kJ的熱量，因此鋰是用來作為火箭燃料的最佳金屬之一。1kg鋰通過熱核反應放出的能量相當于二萬多噸優質煤的燃燒。若用鋰或鋰的化合物制成固體燃料來代替固體推進劑，用作火箭、導彈、宇宙飛船的推動力，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，還是在它的優異的核性能被發現之后。由于它在原子能工業上的獨特性能，人們稱它為“高能金屬”。

第三章工業礦石類型及主要礦物、主要工業礦物

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

礦物名稱

化學組成

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，它從α型轉變為β型，并具熱裂性質。鋰輝石在偉晶巖和氣成熱液礦床中均可見到。

（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，有時為無色，無磁性。在鋰云母中常含1~3%Rb2O和0~1.5%Cs2O，實際含Li2O1.2~5.9%，花崗偉晶巖、花崗巖和石英脈中均可見到。

（3）鐵鋰云母

鐵鋰云母常呈鱗片狀產出，顏色為灰色、褐色、暗綠色，暗紫色，含FeO12.5%左右，具有弱磁性。產于云英巖和高溫石英脈中，有時在花崗巖和花崗偉晶巖中也可見到。

（4）鋰磷鋁石

鋰磷鋁石常為不規則塊狀和近等軸狀，顏色為灰色、黃白、綠白等，實際含Li2O8~9.5%，是含鋰最高的工業礦物，產于花崗偉晶巖中，有時也見于云英巖和高溫石英脈中。

（5）透鋰長石

透鋰長石常呈塊狀、板狀和針狀，顏色為白色、灰色，偶見粉紅色、綠色，一般產于偉晶巖中。

第四章工業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自花崗偉晶巖和鹵水沉積礦床。前者如美國北卡羅萊納州金絲山和加拿大伯尼克湖礦床，后者如美國加利福尼亞州西爾斯湖、內華達州銀峰、智利北部的阿塔卡瑪，這些都是世界有名的鋰礦床。

此外，科學家們已證實海水中含鋰豐富，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育，一般特點與含鈮偉晶巖礦床相同。分布于巴西、美國、蘇聯、中國。

（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。見于蘇聯的外貝加爾、葡萄牙和我國東南地區。我國東南某鎢礦區內有黑鎢礦-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。鋰云母常是開采黑鎢礦、綠柱石時的附帶產物。

（3）含鋰的鹽湖礦床：鋰在古代含鹽層、礦泉水，及現代某些內陸鹽湖中稍有富集，雖然品位很低，但儲量巨大，易于提取，故工業意義較大，蘇聯西伯利亞某些鹽湖、美國加利福尼亞的西爾茲湖及我國西北某些鹽湖中都含有鋰。我國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，但儲量很大，四川某些鹽井的鹵水中，曾發現含鋰，因此對古代巖鹽礦床也必須注意。

第五章工業利用指標，要求

鋰、鈹、鈮、鉭礦石的工業要求，在1984年我國頒布的《稀有金屬礦地質勘探規范(試行)》中，制定了鋰、鈹、鈮、鉭礦床參考性工業指標。其中，鋰、鈹礦床的邊界品位和工業品位又分為手選礦石和機選礦石，并分別確定了品位指標。手選與機選礦石的劃分，根據生產實踐經驗，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，并進行手選礦物儲量計算。鈮鉭鐵礦粒徑＞0.3cm，在開采過程中，可附帶手選。手選礦石的尾礦具有機選價值的和不適于手選礦石的，均屬機選礦石。

與鋰、鈹、鈮、鉭等有時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采、綜合利用價值，在地質勘探過程中應進行綜合評價。

鋰、鈹、鈮、鉭礦石的一般工業要求（參考性工業指標）

第六章選礦和加工技術

鋰輝石和綠柱石都是鋁硅酸鹽類礦物，經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，而且相對密度接近，并且與脈石礦物的相對密度相近。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先浮選（優先浮選綠柱石、再選鋰輝石，優先浮選鋰輝石、再選綠柱石，或者優先浮選部分鋰輝石、然后鋰鈹混選再分離）兩種原則流程，可以采用陽離子捕收劑和陰離子捕收劑進行浮選。

6.1優先浮選

當采用陽離子捕收劑時，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，需要添加調整劑才行。

①優先浮選鋰輝石、再選綠柱石（先抑制綠柱石、優先浮選鋰輝石，再活化綠柱石并進行浮選）當優先浮選鋰輝石時，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，木素磺酸鹽對鋰輝石礦物顆粒的影響比較小，所以能夠保證鋰輝石的優先浮選。

例如，在低堿介質中，將碳酸鈉堿木素（利用堿溶解木素磺酸鹽）加入球磨機并長時間作用，此時，綠柱石和脈石礦物受到抑制，采用氧化石蠟皂、環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優先浮選綠柱石、再選鋰輝石（先抑制鋰輝石、優先浮選綠柱石、再活化鋰輝石并進行浮選）先脫除易浮礦物，然后在氫氧化鈉、硫化鈉和碳酸鈉調整的高堿介質中抑制鋰輝石，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。

當采用陰離子捕收劑時，調整劑對鋰輝石的抑制遞減順序為：氟化鈉、木素磺酸鹽、磷酸鹽、碳酸鈉、氟硅酸鈉、硅酸鈉、淀粉等，這些調整劑對綠柱石的抑制作用差別很大，在中性和弱堿性介質中，多量（1千克/噸以上）的氟化鈉、木素磺酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽等具有強烈的抑制作用，而少量的硅酸鈉、淀粉等對綠柱石的抑制作用不明顯。在強堿性介質中，這些藥劑的抑制作用普遍減弱，但是對鋰輝石的抑制作用卻普遍增強。③優先浮選部分鋰、然后進行鋰鈹混選再分離將氟化鈉和碳酸鈉作調整劑并加入球磨機，采用脂肪酸皂優先浮選部分鋰輝石，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