國(guó)外某鐵鎳鈷礦石選礦試驗(yàn)

孫愛輝 祝 俊

（1.瑞木鎳鈷管理（中冶）有限公司，北京100020；2.中建材蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽蚌埠233018）

鐵是人類歷史上使用最早的金屬之一，以多種礦物形態(tài)廣泛存在于自然界中。鎳、鈷屬于鐵族元素，鈷、鎳、鐵合金是很好的磁性材料，鈷與鉻、鎳一樣用來制作各種合金，鈷鋼比鎢鋼、鉬鋼都硬，廣泛應(yīng)用于高精尖裝備［1］。鎳優(yōu)良的穩(wěn)定性，使其在航天、航空、電子等高科技領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，其價(jià)值、地位不可取代［2-3］。絕大部分的鐵、鈷和鎳來源于礦石資源，因此，研究如何從礦石中提取鐵、鈷、鎳具有重要意義。

國(guó)外某鐵礦富含鈷和鎳，均達(dá)到工業(yè)品位要求，具有重要的研究?jī)r(jià)值，試驗(yàn)將對(duì)其高效開發(fā)利用工藝進(jìn)行研究。

1 礦石性質(zhì)

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2，鈷、鎳賦存狀態(tài)見表3。

由表1可知，礦石鐵、鈷、鎳含量分別為39.29%、0.09%和0.59%，主要脈石成分SiO2和Al2O3的含量分別為33.29%和12.69%。

由表2可知，礦石中的鐵主要以磁性鐵形式存在，占有率達(dá)到94.10%。

由表3可知，賦存于輝砷鈷礦、硫銻鈷礦和鈷華中的鈷分別占總鈷的56.92%、19.25%和14.06%，鈷含量較高，分別達(dá)35.41%、26.81%和26.78%；磁鐵礦和脈石礦物中的鈷分別占總鈷的6.80%和2.97%，但鈷含量很低。鎳的賦存狀態(tài)簡(jiǎn)單，基本以自然鎳的形式存在，占總鎳的97.86%，賦存在磁鐵礦中的鎳僅占總鎳的1.35%，極少量的鎳賦存在磁鐵礦和脈石礦物中，但含量極低。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 原則流程的確定

礦石中的主要有價(jià)元素鐵主要以磁鐵礦的形式存在。基于磁鐵礦本身具有的強(qiáng)磁性，生產(chǎn)上普遍采用弱磁選工藝回收；根據(jù)鎳、鈷在磁鐵礦中含量均較低的特點(diǎn)，優(yōu)先弱磁選回收磁鐵礦，鎳鈷并不會(huì)大量損失于鐵精礦中，相反，優(yōu)先選鐵會(huì)使鎳、鈷富集在鐵尾礦中，并大大減少后續(xù)回收鎳、鈷作業(yè)的處理量。對(duì)于鎳和鈷來說，自然鎳和硫化鈷均具有較好的可浮性，可以采用硫化礦類捕收劑對(duì)它們進(jìn)行回收；另外，自然鎳和硫化鈷亦具有較大密度，采用重選同樣可以實(shí)現(xiàn)鎳、鈷礦物與脈石礦物的分離。因此，確定采用磁選鐵、浮選或重選回收鎳鈷的技術(shù)路線綜合回收鐵鈷鎳。

2.2 選鐵試驗(yàn)

對(duì)于弱磁選鐵來說，影響指標(biāo)的關(guān)鍵因素是磨礦細(xì)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度。

2.2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磁鐵礦的充分單體解離是獲得高品位鐵精礦的關(guān)鍵，磨礦是實(shí)現(xiàn)單體解離的有效手段。磨礦細(xì)度試驗(yàn)采用1次粗選流程，磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.43 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可以看出，磨礦細(xì)度對(duì)鐵粗精礦鐵品位影響較大，提高磨礦細(xì)度，鐵粗精礦鐵品位上升，鐵回收率先微幅上升后小幅下降。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占61%。

2.2.2 粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)采用1次粗選流程，磨礦細(xì)度為-0.074 mm占61%，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表5可以看出，提高弱磁選的磁場(chǎng)強(qiáng)度有利于鐵回收率的提高。綜合考慮，確定弱磁粗選的磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.43 kA/m。

2.2.3 精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

由于機(jī)械夾雜和貧連生體混入等原因，粗選鐵精礦品位不高，需通過精選進(jìn)一步提高精礦鐵品位。精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)以鐵粗精礦為給礦，采用1次精選流程，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

從表6可以看出，隨著精選磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，精礦鐵品位下降，鐵作業(yè)回收率升高。綜合考慮，確定精選磁場(chǎng)強(qiáng)度為95.54 kA/m。

2.2.4 選鐵全流程試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了選鐵全流程試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖1，結(jié)果見表7。

從表7可以看出，采用圖1所示的流程選鐵，可獲得鐵品位為66.99%，鐵回收率為89.17%，鈷、鎳含量分別為0.01%、0.02%的鐵精礦，而鈷和鎳在選鐵尾礦中得到富集，含量分別達(dá)0.17%和1.19%，回收率分別達(dá)92.27%和98.55%。

2.3 鎳鈷選礦試驗(yàn)

試驗(yàn)對(duì)浮選和重選工藝進(jìn)行了比較。

2.3.1 浮選試驗(yàn)

根據(jù)自然鎳和硫化鈷礦物可浮性良好的特點(diǎn)，采用浮選工藝進(jìn)行鎳和鈷的回收試驗(yàn)。

2.3.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

對(duì)于密度較大的鎳和鈷礦物來說，適宜的磨礦細(xì)度十分重要。浮選磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程見圖2，結(jié)果見表8。

從表8可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，鎳鈷混合粗精礦品位變化不大，鎳、鈷回收率總體呈上升趨勢(shì)。綜合考慮，確定浮選磨礦細(xì)度為-0.074 mm占86%。

2.3.1.2 活化劑種類及用量試驗(yàn)

表8表明，浮選鈷回收率偏低。考慮到銅離子、鉛離子是硫化礦物浮選過程的常用活化劑，可能會(huì)對(duì)鈷礦物的浮選回收產(chǎn)生積極作用。活化劑種類及用量試驗(yàn)流程見圖3，結(jié)果見表9。

從表9可以看出，銅離子或鉛離子的添加并沒有改善鈷、鎳的回收效果。說明銅離子和鉛離子均沒有起到活化鈷鎳礦物的作用。

2.3 .2 重選試驗(yàn)

自然鎳的相對(duì)密度δ鎳達(dá)9.0，而石英、長(zhǎng)石等脈石礦物的相對(duì)密度δ脈石均小于3.0，水的密度ρ水為1.0，自然鎳與脈石礦物的重選可選性判斷準(zhǔn)則

E大于2.5，表明屬于重選極易選范圍，所以采用重選理論上完全可以實(shí)現(xiàn)自然鎳與脈石礦物的分離。

輝砷鈷礦和硫銻鈷礦等鈷礦物的相對(duì)密度δ鈷礦物均超過5.0，鈷礦物與脈石礦物的重選可選性判斷準(zhǔn)則

E=2.0表示礦石屬于重選易選范圍，所以采用重選理論上也可以實(shí)現(xiàn)鈷礦物與脈石礦物的分離［4］。

為進(jìn)一步檢驗(yàn)上述理論分析結(jié)論，采用搖床對(duì)選鐵尾礦進(jìn)行了重選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖4，結(jié)果見表10。

從表10可以看出，采用圖4所示的流程回收選鐵尾礦中的鎳、鈷礦物，可獲得鈷品位為5.16%、鎳品位為37.99%、鈷作業(yè)回收率為81.04%、鎳作業(yè)回收率為85.24%的鎳鈷混合精礦，說明搖床重選可以有效實(shí)現(xiàn)鎳、鈷礦物與脈石礦物的分離，獲得理想的鎳鈷混合精礦。

綜合對(duì)比浮選試驗(yàn)與重選試驗(yàn)結(jié)果，可以看出，選鐵尾礦在再磨—浮選條件下獲得的鎳鈷混合粗精礦、尾礦指標(biāo)明顯不及不再磨情況下直接搖床重選所對(duì)應(yīng)的精礦和尾礦指標(biāo)。這說明，礦石中的鎳鈷礦物更適合采用搖床重選工藝回收。

2.4 全流程試驗(yàn)

在上述試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了弱磁選選鐵—搖床重選回收鈷鎳全流程試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖5，結(jié)果見表11。

從表11可以看出，采用圖5所示的磁重聯(lián)合流程處理礦石，獲得了鐵品位為66.99%、鐵回收率為89.17%的鐵精礦，鈷品位為5.16%、鈷回收率為74.77%、鎳品位為37.99%、鎳回收率為84.00%的鎳鈷混合精礦。

3 結(jié)論

（1）礦石中主要有價(jià)元素為鐵、鎳和鈷，鐵主要以磁鐵礦形式存在，鎳主要以自然鎳的形式存在，鈷主要以硫化鈷礦物的形式存在，基于磁鐵礦與鎳、鈷礦物之間的磁性差異，采用弱磁選優(yōu)先回收磁鐵礦，再根據(jù)自然鎳、鈷礦物與脈石礦物間的較大密度差異，采用搖床重選方法回收鎳和鈷。

（2）礦石在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占61%的情況下，采用1粗1精弱磁選（磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為119.43、95.54 kA/m）流程回收鐵，選鐵尾礦采用搖床1粗1精重選流程回收鎳、鈷，最終獲得了鐵品位為66.99%、鐵回收率為89.17%的鐵精礦，以及鈷品位為5.16%、鈷回收率為74.77%、鎳品位為37.99%、鎳回收率為84.00%的鎳鈷混合精礦。