粗精再磨工藝在某高銅鎳比礦石選礦中的研究及應用

楊文彪，張永梅

（金川集團股份有限公司，甘肅 金昌 737100）

1 生產現場概況

近幾年來，隨著礦石的深度開采，某硫化銅鎳礦礦石性質的變化較大，礦石雜化、細化、貧化現象嚴重，尤其值得注意的是礦石中銅、鎳含量比例變化明顯，銅鎳比例不斷上升。通過調查發現某硫化銅鎳礦中近幾年開采的礦石中銅鎳品位的變化明顯，銅鎳比由原來的0.64 提升到現在的0.8 左右，有的時候甚至能夠高達0.9（參見表1）。

表1 2008-2016 年某硫化銅鎳礦石中銅鎳比調查Table 1 Investigation of the ratio of copper to nickel in a sulfided copper-nickel ore from 2008 to 2016

通過該硫化銅鎳礦選礦實踐逐年流程考查發現，隨著銅鎳比的增加，一段粗選產出的銅鎳混合精礦中銅鎳品位沒有增加趨勢，反而呈現下降趨勢，尤其是銅的趨勢尤其明顯，由最初的2008年的5.9%降低到4.85%，因此需要對粗選精礦進行研究分析，探索提高技術指標的路徑（參見表1）。

該硫化銅鎳礦石為原生礦石，鎳主要以鎳黃鐵礦形式存在，銅主要以黃銅礦、墨銅礦、方黃銅礦等礦物形式存在。除鎳銅硫化物外，礦石中還分布有較多的鐵硫化礦物，如磁黃鐵礦和微量黃鐵礦，脈石礦物主要有蛇紋石、橄欖石等，還有少量的輝石、透閃石、碳酸鹽、滑石、綠泥石、云母等[5]。

該硫化銅鎳礦原來選礦工藝采用兩段磨礦，兩段浮選，銅鎳混合浮選工藝。一段浮選流程可分為一次粗選和兩次精選，二段浮選流程可分為一次粗選、兩次掃選、兩次精選，所有中礦按次返回。產品產出特征為一段浮選產出高品位銅鎳混合精礦、二段浮選產出低品位銅鎳混合精礦[5]。

2 粗選精礦調查和分析

2.1 試驗樣品分析

試樣來源：來自該硫化銅鎳選礦廠一段粗選產出的粗精礦。

礦漿樣檢測結果為鎳品位5.98%、銅品位4.50%、氧化鎂13.50； 細度為-0.043mm 69%。

2.2 單體解離度分析

對一段粗選精礦樣品中的主要礦物，鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦進行單體解離度分析，統計結果見表2。

表2 一段粗選精礦中主要礦物的單體解離統計結果/%Table 2 Statistical results of the degree of mineral liberation of primary minerals in first rough concentrate.

從表2 可以看出，一段粗選精礦中黃銅礦的單體解離度約為58%，連生礦物為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、氧化物和脈石，含量分別約為7%、8%、5%和22%；磁黃鐵礦的單體解離度約為76%，連生礦物以黃銅礦為主，含量約為10%；鎳黃鐵礦的單體解離度約為63%，連生礦物以脈石為主，含量約為15%。

從表2 還可以看出，鎳黃鐵礦的單體解離度解離還有提高的余地，尤其是鎳黃鐵礦和脈石礦物連生的較多，鎳黃鐵礦和黃銅礦連生體含量也較高。而黃銅礦的連生關系更為復雜，尤其是和脈石礦物連生較多，黃銅礦的單體解離度總體較低，說明黃銅礦的嵌布粒度更小。這兩個方面的分析充分說明粗選精礦有必要進行再磨，讓其有用礦物充分解離出來，從而為提升技術指標創造有利條件[1,4-5]。

3 高銅鎳比礦石粗精再磨工藝小型試驗

3.1 開路試驗

為了初步探索粗精再磨工藝的可行性，對粗精礦進行了開路流程試驗，試驗分為兩種情況進行，第一組是粗選精礦磨礦或者不磨后直接進行開路試驗，第二組是粗選精礦磨礦或者不磨后加藥再進行開路試驗，試驗流程見圖1。

圖1 開路試驗流程Fig. 1 Flow chart of open circuit test

3.1.1 開路不加藥試驗

對礦漿樣進行三種條件開路試驗，磨礦細度分別為-0.043 mm 69%（不磨）、 80%和85%，三種條件下均不加藥劑，試驗流程見圖1，試驗結果見表3。

表3 磨礦后不加藥的開路試驗對比結果Table 3 comparison results of open- circuit test without reagents is added after grinding

通過表3 可以看出，在粗精礦再磨后不加藥劑條件下，隨著再磨細度的增加，獲得的銅鎳精礦產率降低，再磨細度從-0.043 mm 69%，增加到80%、85%三種條件下，獲得的銅鎳精礦產率從19.08%降低到18.20%，而鎳品位呈現降低趨勢，在三種條件下鎳品位從11.4%降低到8.75%。但是，精礦中銅品位和回收率隨著細度的增加而提高。

3.1.2 開路加藥試驗

同樣，對礦漿樣進行三種條件開路試驗，磨礦細度分別為-0.043 mm 69%（不磨）、80%和85%，三種條件均加入丁黃藥20 g/t；試驗流程見圖1，試驗結果見表4。

表4 磨礦后加藥的開路試驗對比結果Table 4 comparison results of open- circuit test of adding reagents after grinding

由表4 可知，在粗精再磨后添加丁黃藥條件下，隨著磨礦細度增加，精礦中鎳品位提升較多，由不磨情況下（細度為-0.043 mm 69%）的11.45%提高12.85%（磨礦細度為-0.043 mm 80%）。同時，銅品位和回收率也有相同的趨勢，由不磨情況下（細度為-0.043 mm 69%）11.05%提高到11.85%（細度為-0.043 mm 85%）。隨著磨礦細度增加，尾礦鎳銅品位也有降低趨勢。然而，隨著磨礦細度的過度增加（細度為-0.043 mm 85%），精礦鎳品位和回收率又呈現降低趨勢。說明隨著磨礦細度的增加，磨礦中發生過磨現象，造成浮選過程中機械夾帶雜質現象嚴重，從而導致精礦雜質含量增加，從而影響鎳金屬浮選效率。綜合考慮以上數據和金屬綜合回收問題，認為粗選精礦再磨時的磨礦細度以-0.043 mm 80%為宜。

3.1.3 小結

粗精再磨后不添加捕收劑條件下，隨著磨礦細度增加，所得精礦產率降低，精礦中鎳品位和回收率降低，但是銅品位和回收率有所提高。在粗精再磨后加藥條件下，隨著磨礦細度增加，精礦鎳品位和回收率呈現先升高后降低趨勢，銅品位和回收率總體呈現升高趨勢，綜合考慮，認為粗選精礦再磨時的磨礦細度以-0.043 mm 80%為宜。

分析原因可能為：粗精礦磨礦后由于礦物顆粒進一步解離，原本被包裹的礦物暴露或形成單體，有利于浮選；但由于磨礦中礦物顆粒解離產生新鮮解離面、粒度變細和磨礦過程中鋼球對礦物表面附著的藥劑有擦洗作用，導致礦物表面的發生脫藥現象，藥劑和礦物表面的作用力減弱，不利于金屬回收率提高，而待到添加丁黃藥后，礦物表面和藥劑作用力加強，精礦銅鎳品位和回收率都隨之提高[1-3]。

3.2 閉路試驗

為了考查浮選連續性對指標的影響，進行了閉路試驗，現場礦漿進行不磨與磨礦細度在-0.043 mm 80%條件下進行閉路試驗。不磨條件和磨礦條件下都添加丁基黃藥20 g/t[1,3，6]。

表 5 試驗結果分析Table 5 Test results analysis

表5 閉路試驗結果表明，在粗精再磨后添加丁黃藥20 g/t條件下，細度從-0.043 mm 69%（不磨）增加到-0.043 mm 80%，獲得精礦產率由33.78%提高到34.43%，提高了0.64 個百分點，精礦鎳品位由9.57%提高到10.20%，提高了0.63 個百分點；精礦鎳回收率由68.95%提高到73.55%，提高了4.61個百分點；精礦銅品位由7.81%提高到8.38%，提高了0.57 個百分點；精礦銅回收率由72.82%提高到78.36%，提高了5.54 個百分點。

4 高銅鎳比礦石粗精再磨工藝工業應用結果

通過小型試驗可知，采取粗精礦再磨工藝能夠提高銅鎳綜合技術指標，在工業生產中，對一段粗選精礦進行開路再磨后進入精選作業生產，開路磨礦后的細度為-0.043 mm 80%。通過該工藝改造后發現經濟技術綜合指標都有較大幅度的提升，表6 是改造前和改造后的數據對比結果。

表 6 粗精礦再磨工藝應用前后技術指標Table 6 Technical indexes before and after the application of regrinding process of rough concentrate

通過表6 可以看出，在粗精礦進行再磨工藝應用后，精礦鎳銅經濟技術綜合指標顯著提高。對比工藝應用前后，精礦中鎳品位和回收率分別提高了0.81 個百分點和2.94%個百分點。精礦銅品位和回收率分別提高了0.3 個百分點和5.85%個百分點。尾礦鎳品位和銅品位分別降低到0.403%和0.361%。同時，精礦的氧化鎂在6.8%以下的范圍內，滿足冶煉廠對產品的要求。

5 結 論

(1) 對某高銅鎳比硫化銅鎳礦調查發現隨著銅鎳比的增加，一段粗選產出的鎳銅品位呈現下降趨勢，對一段粗選精礦進行單體解離度分析認為銅鎳礦物的單體解離度較低是造成精礦品位降低的主要原因。

(2) 對高銅鎳比礦石粗選精礦在不同磨礦細度和藥劑制度下的開路試驗表明：粗精再磨后不添加捕收劑條件下，隨著磨礦細度增加，所得精礦產率降低，精礦中鎳品位和回收率降低。但是，銅品位和回收率有所提高。在粗精再磨后加藥條件下，隨著磨礦細度增加，精礦鎳品位和回收率呈現先升高后降低趨勢，銅品位和回收率總體呈現升高趨勢，綜合考慮，認為粗選精礦再磨時的磨礦細度以-0.043mm 80%為宜。

(3) 閉路試驗結果可知：在粗精再磨后添加丁黃藥20 g/t 條件下，細度從-0.043 mm 69%（不磨）到-0.043 mm /80%，獲得精礦產率提高了0.64 個百分點，精礦鎳品位和回收率分別提高了0.63 個百分點和4.61 個百分點；精礦銅品位和回收率分別提高了0.57 個百分點和5.54 個百分點。

（4）粗精礦再磨工藝在工業生產實際應用后，精礦鎳銅經濟技術綜合指標顯著提高。對比工藝應用前后，精礦中鎳品位和回收率分別提高了0.81個百分點和2.94%個百分點。精礦銅品位和回收率分別提高了0.3 個百分點和5.85%個百分點。尾礦鎳品位和銅品位分別降低到0.403%和0.361%。同時，精礦氧化鎂含量在6.8%以下范圍內，滿足冶煉廠對產品的要求。