國外某低品位難選硫化銅鎳礦選礦工藝研究①

劉 超， 陳志強(qiáng)， 胡紅喜， 楊記平， 羅傳勝

（1.廣東省科學(xué)院資源利用與稀土開發(fā)研究所，廣東 廣州 510650； 2.稀有金屬分離與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 5106500； 3.廣東省礦產(chǎn)資源開發(fā)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510650）

我國鎳礦資源比較匱乏，僅占全球鎳礦總量的3.7%，人均占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平［1-2］。 我國鎳資源以硫化銅鎳礦為主［3］。 硫化銅鎳礦石中硫化礦物集合體嵌布粒度不均勻，鎳黃鐵礦易產(chǎn)生過粉碎，同時含有大量的易泥化［4］、天然可浮性好的蛇紋石、綠泥石等鎂硅酸鹽礦物，給鎳資源的回收帶來了困難［5-9］。 本文對國外某低品位硫化銅鎳礦進(jìn)行選礦回收試驗(yàn)研究，通過選擇性磨礦和添加高效抑制劑實(shí)現(xiàn)了該銅鎳礦的有效回收，以期為同類型銅鎳礦的回收利用提供參考。

1 原礦性質(zhì)

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，礦物組成見

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

表2 原礦礦物組成

原礦鎳、銅物相分析結(jié)果見表3。 原礦中鎳主要以硫化鎳形式存在，銅主要以硫化銅形式存在。

表3 原礦鎳、銅物相分析結(jié)果

采用MLA 分析系統(tǒng)檢測并結(jié)合反光顯微鏡測定硫化物的嵌布粒度，三種硫化礦物中，磁黃鐵礦嵌布粒度較粗，與硫化物集合體類似，以粗、中粒嵌布為主，鎳黃鐵礦與黃銅礦嵌布粒度相似，以細(xì)粒嵌布為主。 鎳黃鐵礦、黃銅礦與磁黃鐵礦三者之間關(guān)系密切，大部分鎳黃鐵礦、黃銅礦與磁黃鐵礦連生或呈細(xì)小固溶體分布在磁黃鐵礦中，呈集合體產(chǎn)出，以共結(jié)邊連生且相互包含，不易磨礦解離。

鎳黃鐵礦是主要的鎳礦物，并有鈷以類質(zhì)同象進(jìn)入其晶格，是鈷的主要載體礦物。 MLA 結(jié)合光學(xué)顯微鏡觀測發(fā)現(xiàn)，鎳黃鐵礦多與磁黃鐵礦、黃銅礦固溶體分離，呈不規(guī)則粒狀與黃銅礦一起包裹于磁黃鐵礦中，多呈現(xiàn)出碎裂狀，或呈微細(xì)粒鎳黃鐵礦沿磁黃鐵礦晶粒間、裂開面或雙晶面分布。 黃銅礦是主要的銅礦物，與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦緊密共生，黃銅礦主要與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦固溶體分離，呈不規(guī)則粒狀與鎳黃鐵礦一起包裹于磁黃鐵礦中，或沿磁黃鐵礦晶粒間、雙晶面分布，嵌布粒度極微細(xì)。

蛇紋石是本礦石最主要的脈石礦物，能譜分析結(jié)果顯示本礦石中蛇紋石鎳以類質(zhì)同象形式進(jìn)入晶格，平均含Ni 0.13%。 鎳存在于蛇紋石中將使部分鎳損失在尾礦中，從而影響鎳回收率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 選礦方案

該礦石屬于典型富含鎂硅酸鹽礦物的低品位難選銅鎳硫化礦石，脈石礦物主要為蛇紋石、滑石、綠泥石、云母類層狀硅酸鹽礦物，其礦物量占比超過50%，該部分脈石易泥化、天然可浮性好，浮選過程中極易進(jìn)入精礦，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。 因此，減少鎳礦物的過粉碎和強(qiáng)化含鎂硅酸鹽礦物的分散與抑制是實(shí)現(xiàn)銅鎳高效回收的關(guān)鍵。 鑒于該礦石銅含量低于鎳含量，根據(jù)銅鎳礦物浮選的基本原則［10-13］，適宜采用原礦粗磨-中礦細(xì)磨-銅鎳混合浮選工藝流程。

2.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦是影響浮選指標(biāo)的重要因素。 為了確定適宜的磨礦細(xì)度，開展了磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖1 所示，結(jié)果見圖2。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2 可見，隨著磨礦細(xì)度增加，粗精礦鎳品位減小，鎳回收率先增加后減少，當(dāng)磨礦細(xì)度為－0.074 mm粒級占65.64%時，粗精礦鎳品位較高，鎳回收率較大。綜合考慮試驗(yàn)結(jié)果和磨礦成本，確定適宜的磨礦細(xì)度為－0.074 mm 粒級占65.64%。

2.3 抑制劑試驗(yàn)

原礦中含鎂硅酸鹽礦物的有效抑制是實(shí)現(xiàn)銅、鎳高效浮選的關(guān)鍵。 按圖1 所示流程，在磨礦細(xì)度－0.074 mm 粒級占65.64%條件下，以CMC（羧甲基纖維素）、六偏磷酸鈉、可溶性淀粉為粗選抑制劑，開展了抑制劑用量試驗(yàn)，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 抑制劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖3 可知，以六偏磷酸鈉、可溶性淀粉為抑制劑，得到的粗精礦鎳品位較低，以CMC 為抑制劑可獲得較高品位的粗精礦，可見CMC 對易浮脈石礦物的選擇性抑制效果較好。 因此，確定以CMC 為抑制劑，適宜用量為500 g／t。

2.4 活化劑試驗(yàn)

為了提高鎳礦物表面可浮性，增加鎳礦物的浮選速度，實(shí)現(xiàn)銅、鎳同步回收，按圖1 所示流程，在磨礦細(xì)度－0.074 mm 粒級占65.64%條件下，進(jìn)行了活化劑硫酸銅用量試驗(yàn)，粗選＋掃選硫酸銅用量分別為：0、（150＋50）、（300＋100）、（450＋150） g／t，結(jié)果見圖4。

圖4 硫酸銅用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖4 可見，隨著硫酸銅用量增加，粗精礦鎳品位增加，回收率先增加后減少；當(dāng)硫酸銅用量為400 g／t，粗精礦回收率達(dá)到最大。 適宜的硫酸銅用量為粗選300 g／t、掃選100 g／t。

2.5 捕收劑試驗(yàn)

按圖1 所示流程，在磨礦細(xì)度－0.074 mm 粒級占65.64%條件下，采用鎳礦物常用捕收劑丁基黃藥、戊基黃藥，開展了捕收劑用量試驗(yàn)。 粗選＋掃選藥劑用量分別為：（60＋10）、（80＋20）、（125＋40）、（150＋50） g／t，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖5 可知，隨著捕收劑用量增加，粗精礦鎳品位減小，回收率先增加后趨于穩(wěn)定，當(dāng)捕收劑用量大于165 g／t 時，粗精礦鎳品位大幅下降，鎳回收率緩慢增加。 與戊基黃藥相比，丁基黃藥得到粗精礦鎳品位更高、回收率略低。 綜合考慮試驗(yàn)指標(biāo)、藥劑成本及藥劑氣味，確定以丁基黃藥為捕收劑，適宜的用量為粗選125 g／t、掃選40 g／t。

2.6 中礦再磨磨礦細(xì)度試驗(yàn)

鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，掃選精礦（中礦）中大部分銅、鎳礦物嵌布粒度較細(xì)，與磁黃鐵礦緊密連生，需再磨以提高銅、鎳礦物的單體解離度。 因此，對中礦進(jìn)行了再磨試驗(yàn)，再磨后添加20 g／t CMC 進(jìn)行一次掃精選，結(jié)果見圖6。

圖6 中礦再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖6 可見，隨著中礦再磨細(xì)度增加，掃精選精礦鎳品位先增加后減小，作業(yè)回收率減小，當(dāng)再磨細(xì)度為－0.038 mm 粒級占91.87%時，鎳品位最高；繼續(xù)增加再磨細(xì)度，鎳品位大幅下降。 合適的中礦再磨細(xì)度為－0.038 mm 粒級占91.87%。

2.7 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，開展了全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖7 所示，結(jié)果見表4。

圖7 全流程閉路試驗(yàn)流程

表4 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果

由表4 可見，采用銅鎳混合浮選工藝，閉路試驗(yàn)獲得了鎳品位9.70%、銅品位4.75%、鈷品位0.30%，鎳、銅、鈷回收率分別為68.99%、79.85%、50.02%的銅鎳精礦。 銅鎳精礦含MgO 3.48%、As 0.006%、Pb 0.01%、Zn 0.02%，質(zhì)量達(dá)到了YS／T 340—2014 一級品標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 論

1） 國外某低品位硫化銅鎳礦屬于典型富含鎂硅酸鹽礦物的低品位難選銅鎳硫化礦石，主要有用礦物為鎳黃鐵礦、黃銅礦，次為磁黃鐵礦，三者呈集合體產(chǎn)出，以共結(jié)邊連生且相互包含，不易磨礦解離。 脈石礦物主要為蛇紋石、滑石、綠泥石等層狀硅酸鹽礦物。 該銅鎳礦目的礦物嵌布粒度微細(xì)、共生關(guān)系復(fù)雜，易浮脈石含量高，選礦回收困難。

2） 針對該礦礦石性質(zhì)，通過原礦粗磨、中礦細(xì)磨的選擇性磨礦方式，避免了銅、鎳礦物的過粉碎；以CMC 為易浮脈石抑制劑，強(qiáng)化了對鎂硅酸鹽礦物的抑制，實(shí)現(xiàn)了目的礦物的有效回收。

3） 采用階段磨礦-銅鎳混合浮選工藝流程，閉路試驗(yàn)獲得了鎳品位9.70%、銅品位4.75%，鎳、銅回收率分別為68.99%、79.85%的銅鎳精礦。 實(shí)現(xiàn)了銅、鎳資源的有效回收。