The effect of conditioning pH behaviour on spodumene flotation with fatty acids

ABSTRACT

Spodumene - the primary lithium mineral - is often concentrated by flotation with fatty acid collectors. However, producing high-grade concentrates at high recoveries is challenging and a risk for future operations. Poor spodumene selectivity is largely driven by the sensitive properties and poor solubility of fatty acids and requires high-density conditioning for desired flotation performance. This study related pH behaviour and operating parameters during fatty acid conditioning to flotation performance. The best pH characteristics for >85% lithium recovery at >5.25% Li₂O were a minimum pH 6.5–6.8, final pH 6.7–7.1, and a pH change rate of 0.07 ΔpH/min. Regression analysis predicted optimizated conditions of initial pH 8.2, 30 W/L power density, 8 min conditioning and 550 g/t collector. Follow-up testing confirmed a higher W/L improved grade, and recovery was maintained when combined with decreased residence time and pH. Better defining these relationships can improve process control n developing industrial spodumene flotation circuits.

On trouve le spodumène, le minéral de lithium le plus abondant, dans les gisements de pegmatite du Bouclier canadien et est souvent concentré par flottation par moussage avec des collecteurs d’acides gras. Bien que des récupérations élevées soient possible, la production de concentrés de haute qualité est un défi et présente un risque pour les opérations futures. La mauvaise sélectivité dans la flottation du spodumène est due aux propriétés des acides gras telles que la faible solubilité et la sensibilité aux conditions de la pulpe. Donc, le conditionnement à une densité de pulpe élevée pour de longues durées est vital pour la réponse de flottation désirée. Cette étude a évalué la manière dont les caractéristiques de comportement du pH pendant le conditionnement à haute densité, entraînées par quatre valeurs de consigne de conditionnement, sont reliées aux performances de flottation. Pour le minerai principal, les meilleures caractéristiques de pH pour une récupération > 85% du lithium et une teneur de concentré plus grossier > 5.25% de Li₂O étaient un pH minimum de 6.5 à 6.8, un pH final de 6.7 à 7.1 et ∼0.07 ΔpH/min du pH minimum au pH final. L’analyse de régression a prédit que ces résultats seraient mieux obtenus avec un pH initial de 8.2, une densité de puissance de 30 W/L, un conditionnement de 8 minutes et un collecteur de 550 g/t. Des essais ultérieurs ont confirmé que l’augmentation de la densité de puissance améliorera la qualité du concentré, tout en diminuant simultanément le temps de résidence et le maintien du pH initial ou l’amélioration de la récupération du lithium. Une meilleure compréhension de la relation entre le comportement du pH de conditionnement et le rendement de la flottation a le potentiel d’améliorer le contrôle du procédé dans les circuits industriels de flottation du spodumène.

KEYWORDS:

• Lithium
• spodumene
• flotation
• fatty acids
• TOFA
• high-density conditioning
• process control
• conditioning pH

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge financial support for this project from a collaboration between SGS Canada and Mitacs through the Accelerate Program and the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) through NSERC Discovery Grant RGPIN-2020-04290. They would also like to acknowledge the Robert M. Buchan Department of Mining of Smith Engineering at Queen’s University for providing infrastructure support.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was supported by Mitacs; Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada [grant number RGPIN-2020-04290].