低品位高泥高鎂硫化銅鎳礦浮選試驗(yàn)研究①

曹 楊， 孫 磊， 孫 偉， 汪清清， 王成文， 彭再華，3， 高志勇， 曹學(xué)鋒

（1.中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2.鎳鈷資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 金昌 737100；3.西部礦業(yè)集團(tuán)有限公司，青海 西寧 810003）

鎳是重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，被廣泛用于飛機(jī)、雷達(dá)等各種軍工制造業(yè)以及民用機(jī)械制造業(yè)和電鍍工業(yè)等[1-4］。 我國(guó)鎳資源豐富，總儲(chǔ)量約占世界儲(chǔ)量的25%，年產(chǎn)鎳約占世界總產(chǎn)量的68%[5］。 我國(guó)的原生鎳資源主要來(lái)源于多金屬硫化銅鎳資源，具有嵌布粒度微細(xì)、共伴生關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)[6-10］。 新疆某銅鎳礦是難選高泥高鎂硫化銅鎳礦，相較于國(guó)內(nèi)其他硫化銅鎳礦，該礦含鎂脈石礦物以滑石為主，在磨礦階段極易泥化，浮選過(guò)程中通過(guò)機(jī)械夾帶作用進(jìn)入精礦，導(dǎo)致精礦氧化鎂含量超標(biāo)，選別難度加大[11-12］。 針對(duì)該礦石性質(zhì)，采用二元混合抑制劑和捕收劑的銅鎳混合浮選-銅鎳分離工藝流程，實(shí)現(xiàn)了銅、鎳的高效回收和有效分離，可為同類型資源的綜合利用提供參考。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石元素組成及礦物組成

礦樣取自新疆某礦山，其化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，主要礦物組成見(jiàn)表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

表2 原礦主要礦物組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

表1 結(jié)果表明，原礦銅、鎳品位分別為0.09%和0.38%，是需要回收的主要有價(jià)元素；氧化鎂含量為19.15%，是需要脫除的成分。 表2 結(jié)果表明，原礦中金屬礦物主要有鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦，其他金屬礦物含量較少；銅主要以黃銅礦形式存在，鎳主要以鎳黃鐵礦形式存在；脈石礦物主要由滑石、黑云母、輝石等極易泥化的含鎂硅酸鹽類礦物組成。 該礦石屬于高泥高鎂硫化銅鎳礦石。

1.2 主要礦物嵌布特征

經(jīng)顯微鏡下觀察，原礦金屬礦物與硅酸鹽脈石礦物之間主要具有以下嵌布特征：鎳黃鐵礦主要呈半自形、他形產(chǎn)出，呈塊狀、不規(guī)則狀、粒狀、細(xì)脈狀嵌布，部分呈細(xì)脈狀嵌布在磁黃鐵礦中，大部分與輝石、橄欖石等脈石礦物連生。 黃銅礦主要呈半自形、他形晶產(chǎn)出，呈不規(guī)則塊狀、粒狀、細(xì)脈狀、浸染狀嵌布，絕大部分與綠泥石、輝石、云母等脈石礦物連生，少量呈粒狀、細(xì)脈狀嵌布于鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦中。 脈石礦物主要由滑石、閃石、輝石、云母、長(zhǎng)石、綠泥石、橄欖石等組成，另有少量或微量的石英、方解石、蛇紋石等礦物，嵌布粒度較粗，一般在0.043 mm 以上。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)方法

采用“銅鎳混合浮選-銅鎳分離”工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)磨礦試驗(yàn)確定磨礦細(xì)度為－0.074 mm 粒級(jí)占75%左右，試驗(yàn)原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)原則流程

2.2 粗選抑制劑試驗(yàn)

2.2.1 抑制劑組合試驗(yàn)

由礦石性質(zhì)可知，該銅鎳礦中易浮易泥化的含鎂硅酸鹽類脈石礦物較多，需通過(guò)多種抑制劑組合來(lái)進(jìn)行有效抑制。 在丁基黃藥用量70 g／t、丁銨黑藥用量40 g／t 條件下，考察了羧甲基纖維素鈉（CMC）、水玻璃、六偏磷酸鈉和碳酸鈉抑制劑組合對(duì)銅、鎳浮選回收效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 結(jié)果表明，不同抑制劑組合條件下，銅品位和回收率變化不明顯，鎳品位和回收率有較大差異。 當(dāng)水玻璃和CMC 組合使用時(shí)，獲得了銅品位0.48%、銅回收率85.46%，鎳品位1.45%、鎳回收率69.85%的混合精礦，綜合指標(biāo)較優(yōu)。 后續(xù)試驗(yàn)中確定使用水玻璃和CMC 組合作為含鎂硅酸鹽類脈石礦物抑制劑。

2.2.2 抑制劑用量試驗(yàn)

為進(jìn)一步確定組合抑制劑的適宜配比，在丁基黃藥用量70 g／t、丁銨黑藥用量40 g／t、CMC 用量300 g／t條件下，考察了水玻璃用量對(duì)銅、鎳浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。 水玻璃用量小于1000 g／t 時(shí)，隨著水玻璃用量增加，銅、鎳品位和回收率均呈上升趨勢(shì)；之后繼續(xù)增大水玻璃用量，銅、鎳回收率開(kāi)始下降，品位變化不顯著。 確定水玻璃適宜用量為1000 g／t。

圖2 水玻璃用量對(duì)粗選銅、鎳指標(biāo)的影響

水玻璃用量1000 g／t，其他條件不變，考察了CMC 用量對(duì)銅、鎳浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 CMC 用量對(duì)粗選銅、鎳指標(biāo)的影響

圖3 結(jié)果表明，CMC 用量低于300 g／t 時(shí)，隨著CMC 用量增加，銅、鎳品位和回收率均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；之后繼續(xù)增大CMC 用量，銅、鎳回收率開(kāi)始下降，品位變化不顯著。 確定CMC 適宜用量為300 g／t。

2.3 粗選捕收劑試驗(yàn)

2.3.1 捕收劑組合試驗(yàn)

原礦中銅、鎳品位較低，脈石礦物含量較高，使用單一捕收劑難以實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的應(yīng)收盡收。 在水玻璃用量1000 g／t、CMC 用量300 g／t 條件下，考察了丁基黃藥、戊基黃藥、丁銨黑藥和Z-200 捕收劑組合對(duì)銅、鎳浮選回收效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 捕收劑組合試驗(yàn)結(jié)果

表4 結(jié)果表明，丁基黃藥和丁銨黑藥組合使用時(shí)，可獲得銅品位0.49%、銅回收率91.57%、鎳品位1.34%、鎳回收率76.95%的混合精礦，綜合指標(biāo)較好。 后續(xù)試驗(yàn)使用丁基黃藥和丁銨黑藥組合作為銅鎳混合浮選捕收劑。

2.3.2 捕收劑用量試驗(yàn)

為了進(jìn)一步確定組合捕收劑的適宜配比，在水玻璃用量1000 g／t、CMC 用量300 g／t、丁銨黑藥用量40 g／t條件下，考察了丁基黃藥用量對(duì)銅、鎳浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 丁基黃藥用量對(duì)粗選銅、鎳指標(biāo)的影響

由圖4 可見(jiàn)，丁基黃藥用量從50 g／t 增加到70 g／t，銅、鎳回收率逐漸升高，之后繼續(xù)增大丁基黃藥用量，銅、鎳回收率開(kāi)始下降；在整個(gè)丁基黃藥用量范圍內(nèi)，隨著丁基黃藥用量增加，銅、鎳品位均呈下降趨勢(shì)。 綜合考慮，確定丁基黃藥適宜用量為70 g／t。

丁基黃藥用量70 g／t，其他條件不變，考察了丁銨黑藥用量對(duì)銅、鎳浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 丁銨黑藥用量對(duì)粗選銅、鎳指標(biāo)的影響

圖5 結(jié)果表明，隨著丁銨黑藥用量增大，銅、鎳品位下降，銅回收率先上升后降低，鎳回收率一直處于上升趨勢(shì)。 綜合考慮，確定丁銨黑藥適宜用量為40 g／t。

2.4 閉路試驗(yàn)

在單因素條件試驗(yàn)和開(kāi)路試驗(yàn)基礎(chǔ)上，開(kāi)展了閉路試驗(yàn)，并對(duì)藥劑制度及工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化，在銅鎳分離過(guò)程中，以活性炭作為藥劑吸附劑來(lái)脫除殘余的浮選藥劑，以此降低殘余浮選藥劑對(duì)銅、鎳分離指標(biāo)的影響。 閉路試驗(yàn)流程和藥劑制度見(jiàn)圖6，結(jié)果見(jiàn)表5。

圖6 閉路試驗(yàn)流程

表5 閉路試驗(yàn)結(jié)果

表5 結(jié)果表明，閉路流程可獲得銅品位25.11%、回收率79.90%的銅精礦和鎳品位6.98%、回收率75.01%的鎳精礦。 浮選精礦中銅、鎳互含較低，銅、鎳得到了較好地回收與分離。 同時(shí)，銅、鎳精礦中氧化鎂含量分別為2.02%和5.32%，滿足氧化鎂含量小于6.5%的冶煉要求。

3 結(jié)論

1） 礦石中銅主要以黃銅礦形式賦存，鎳主要以鎳黃鐵礦形式賦存，脈石主要為以滑石為代表的含鎂硅酸鹽類礦物；礦樣中銅、鎳品位分別為0.09%和0.38%，含氧化鎂19.15%。

2） 以水玻璃和CMC 為組合抑制劑，以丁基黃藥和丁銨黑藥為組合捕收劑，采用銅鎳混合浮選-銅鎳分離工藝流程，閉路試驗(yàn)可獲得銅品位25.11%、銅回收率79.90%、含氧化鎂2.02%的銅精礦以及鎳品位6.98%、鎳回收率75.01%、含氧化鎂5.32%的鎳精礦，實(shí)現(xiàn)了銅、鎳高效回收和有效分離。