某低品位銅鎳硫化礦石選礦試驗(yàn)

王 懷 鄭 曄 郝福來 苑宏倩

(長春黃金研究院，吉林 長春130012)

目前，我國開發(fā)的鎳資源主要為富含鎂硅酸鹽脈石礦物的低品位銅鎳硫化礦石資源［1-4］，該類礦石資源中硫化礦物集合體嵌布粒度不均勻，不同礦物間共生關(guān)系密切，有用礦物不易單體解離;以蛇紋石、滑石為主的脈石礦物蝕變非常嚴(yán)重，且性脆易泥化、天然可浮性好，浮選過程抑制困難。如何有效降低精礦中MgO 含量，實(shí)現(xiàn)精礦銅、鎳品位的提升一直是該類礦石研究的重點(diǎn)。本研究針對吉林某低品位銅鎳硫化礦石進(jìn)行了銅鎳選礦試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

吉林某低品位銅鎳硫化礦石礦物組成復(fù)雜，含鎳礦物主要為紫硫鎳鐵礦、鎳黃鐵礦，含銅礦物主要為黃銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦等，含鐵礦物主要為磁鐵礦、磁黃鐵礦等，脈石礦物主要為蛇紋石、白云石、輝石、綠泥石等。礦石中紫硫鎳鐵礦和鎳黃鐵礦約占組成礦物的2.05%，紫硫鎳鐵礦顆粒內(nèi)部微裂隙發(fā)育，并有磁鐵礦充填形成稠密的網(wǎng)脈狀，鎳黃鐵礦多呈填隙結(jié)構(gòu)分布于脈石礦物顆粒間，較易破碎，內(nèi)部裂隙和微裂隙發(fā)育，并有磁鐵礦或脈石充填膠結(jié);黃銅礦約占組成礦物的0.69%，黃銅礦為不規(guī)則顆粒，常與紫硫鎳鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦伴生;磁鐵礦約占組成礦物的9.36%;蛇紋石約占組成礦物的48.59%;白云石約占組成礦物的8.34%。礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鎳物相分析結(jié)果見表2，銅物相分析結(jié)果見表3。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Main chemical composition analysis results of raw ore %

表2 礦石鎳物相分析結(jié)果Table 2 Nickel phase analysis results of raw ore %

表3 礦石銅物相分析Table 3 Copper phase analysis results of raw ore %

表1 表明:礦石鎳品位為0.48%、銅品位為0.27%、硫品位為2.60%，屬低品位銅鎳硫化礦石;MgO 含量為25.52%，將會對銅鎳浮選產(chǎn)生不利影響。

表2 表明:礦石中鎳主要以硫化鎳形式存在，分布率為85.42%，其次為氧化鎳和硅酸鎳。

表3 表明:礦石中銅主要以硫化銅形式存在，其中次生硫化銅占59.25%、原生硫化銅占25.93%;次生硫化銅磨礦過程易產(chǎn)生泥化，將對浮選回收產(chǎn)生不利影響。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 全浮選流程試驗(yàn)

試驗(yàn)礦石為典型的富含鎂硅酸鹽礦物的低品位銅鎳硫化礦石，擬采用圖1 所示銅鎳混浮流程進(jìn)行條件試驗(yàn)，試驗(yàn)藥劑用量按4∶ 2∶ 1 分配到粗選、掃選1、掃選2 中。

圖1 銅鎳混浮條件試驗(yàn)流程Fig.1 Flowsheet of Cu-Ni bulk flotation

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度決定著礦物的單體解離度和易泥化礦物的泥化程度，是影響浮選指標(biāo)的重要因素［5］。在碳酸鈉用量為1 500 g/t、抑制劑SHMP+CMC 總用量為350 +350 g/t、捕收劑丁基黃藥+Y －89 總用量為105 +105 g/t 條件下，進(jìn)行不同磨礦細(xì)度銅鎳混合浮選試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度對粗精礦指標(biāo)的影響Fig.2 Effect of rough concentrate index at different grinding fineness

由圖2 可知:隨著磨礦細(xì)度的提高，銅鎳混合精礦中銅、鎳品位均先升高后小幅降低，銅、鎳回收率逐漸上升，但升高幅度逐漸減小。提高磨礦細(xì)度有利于微細(xì)粒銅鎳礦物從包裹體中解離出來，有利于選別指標(biāo)的改善，但也會增加磨礦成本。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占85%。

2.1.2 碳酸鈉用量試驗(yàn)

碳酸鈉具有分散礦漿，降低礦泥覆蓋的作用［6-7］。在磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占85%、抑制劑SHMP +CMC 總用量為350 +350 g/t、捕收劑丁基黃藥+Y －89 總用量為105 +105 g/t 條件下，進(jìn)行碳酸鈉用量條件試驗(yàn)，結(jié)果見圖3。

圖3 碳酸鈉用量對粗精礦指標(biāo)的影響Fig.3 Effect of rough concentrate index on dosage of sodium carbonate

由圖3 可知，隨著碳酸鈉用量的增加，混合粗精礦銅、鎳品位變化不大，銅、鎳回收率逐漸升高，但升高幅度逐漸減小。綜合考慮，確定碳酸鈉用量為2 000 g/t。

2.1.3 抑制劑種類及用量試驗(yàn)

鎳黃鐵礦易與蛇紋石等發(fā)生異相凝聚，降低鎳黃鐵礦的浮選回收率。SHMP 通過化學(xué)吸附或溶出蛇紋石表面的鎂離子等方式調(diào)節(jié)蛇紋石的表面電性，從而抑制蛇紋石，減弱其對硫化銅鎳礦物的吸附與罩蓋［8］。在pH 為9 左右時，CMC 能夠靠靜電作用吸附于蛇紋石等易浮硅酸鹽礦物表面，CMC 中—COO－基團(tuán)也可與蛇紋石表面的金屬離子發(fā)生化學(xué)吸附，將蛇紋石抑制［9］。在調(diào)整劑碳酸鈉用量為2 000 g/t、磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占85%、捕收劑丁基黃藥+Y－89 總用量為105 +105 g/t 條件下，進(jìn)行抑制劑種類以及用量試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 抑制劑種類及用量試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results at different type and dosage of depressor

由表4 可知:SHMP 有利于提高銅鎳混合粗精礦銅、鎳品位和銅、鎳回收率;CMC 會降低銅鎳混合精礦銅、鎳品位，提高銅、鎳回收率;適當(dāng)增加SHMP 和CMC 用量，在保證銅、鎳回收率基本不變的情況下可提高精礦銅、鎳品位，因此，確定采用SHMP+CMC 為抑制劑，總用量為525 +525 g/t。

2.1.4 捕收劑種類試驗(yàn)

在碳酸鈉用量為2 000 g/t、磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占85%、抑制劑SHMP+CMC 總用量為525 +525 g/t 條件下，進(jìn)行捕收劑Y－89、丁基黃藥及其組合藥劑用量試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results at different type of collector

由表5 可知:Y－89 的捕收能力強(qiáng)、選擇性弱，會將部分銅鎳礦物連生體以及不含鎳的硫化礦物捕收上來，導(dǎo)致混合粗精礦銅、鎳品位下降。同丁基黃藥相比，Y －89 與金屬離子的締合能力更強(qiáng)，可與礦漿中金屬離子形成鰲合物，因而其捕收能力強(qiáng)于丁基黃藥［10-11］。丁基黃藥與Y－89 的組合藥劑浮選效果更為理想。綜合考慮，確定采用丁基黃藥與Y －89 組合為捕收劑，總用量為105 +105 g/t。此時獲得的銅鎳混合粗精礦銅、鎳品位分別為1.21%、1.72%，銅、鎳回收率分別為78.27%、63.54%，尾礦銅、鎳品位可降低至0.07%和0.21%，浮選指標(biāo)不佳。

工藝礦物學(xué)分析表明:礦石中磁黃鐵礦、磁鐵礦含量較高，紫硫鎳鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等有用金屬硫化物與磁鐵礦嵌布關(guān)系密切，因此擬通過磁選對含鎳礦物進(jìn)行富集，獲得硫化物含量高、易泥化脈石含量低的磁性產(chǎn)品和硫化物含量低、易泥化脈石含量高的非磁性產(chǎn)品，然后再分別磨浮的磁浮聯(lián)合流程處理該礦石。

2.2 磁選—浮選流程試驗(yàn)

2.2.1 磁選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

為了確定適宜的磁選粒度，在磁場強(qiáng)度為160 kA/m、礦漿濃度為30%的條件下，采用RC/CRSφ400×300 型電磁筒式磁選機(jī)對原礦進(jìn)行不同磨礦細(xì)度磁選試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 不同磨礦細(xì)度磁選試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Magnetic separation results at different grinding fineness %

由表6 可知:隨著磨礦細(xì)度的提高，磁性產(chǎn)品銅、鎳品位先升高后降低，銅、鎳回收率均降低。在－0.074 mm占30%的磨礦細(xì)度條件下進(jìn)行磁選，銅鎳礦物可在磁性產(chǎn)品中得到有效富集。確定磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占30%。

2.2.2 磁選—浮選試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定采用圖4 流程進(jìn)行磁選—浮選開路流程試驗(yàn)，結(jié)果見表7。

圖4 磁選—浮選試驗(yàn)流程Fig.4 Flowsheet of magnetic-flotation separation

表7 磁選—浮選試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Test results of magnetic-flotation process%

由表7 可知:與采用單一浮選流程相比，該流程獲得的混合精礦銅、鎳回收率分別提高了3.33 和9.76 個百分點(diǎn)。而兩種流程最終磨礦細(xì)度相同，增加磁選后的藥劑用量略低于單一浮選流程。原礦進(jìn)行磁選時，含鎳礦物有效富集于磁選精礦中，蛇紋石等部分易泥化礦物進(jìn)入磁選尾礦中，磁選精礦中銅鎳礦物浮選得到改善，就整體而言，利大于弊。

2.3 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了磁選—浮選閉路流程試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8 可知:磁性產(chǎn)品浮選精礦指標(biāo)明顯優(yōu)于非磁性產(chǎn)品浮選精礦指標(biāo);原礦在粗磨條件下經(jīng)1 次磁選，磁性產(chǎn)品和非磁性產(chǎn)品分別進(jìn)行再磨—浮選流程處理，獲得了銅品位為4.53%、鎳品位為6.65%、銅回收率為54.63%、鎳回收率為44.90%的銅鎳混合精礦1 和銅品位為1.88%、鎳品位為3.37%、銅回收率為23.98%、鎳回收率為24.13%的銅鎳混合精礦2，尾礦銅、鎳品位分別降至0.06%和0.16%。

圖5 閉路試驗(yàn)工藝流程Fig.5 Flowsheet of closed-circuit test

表8 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 8 Closed-circuit test results %

3 結(jié) 論

(1)吉林某低品位銅鎳硫化礦石礦物組成復(fù)雜，礦石中含鎳礦物主要為紫硫鎳鐵礦、鎳黃鐵礦，含銅礦物主要為黃銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦等，含鐵礦物主要為磁鐵礦、磁黃鐵礦等，脈石礦物主要為蛇紋石、白云石、輝石、綠泥石等。

(2)礦石磨細(xì)至－0.074 mm 占85%后，以碳酸鈉為調(diào)整劑、CMC+SHMP 為抑制劑、Y－89 +丁基黃藥為捕收劑，在最佳藥劑制度下經(jīng)1 粗2 掃流程處理，獲得的銅鎳混合粗精礦銅品位為1.21%、鎳品位為1.72%、銅回收率為78.27%、鎳回收率為63.54%，采用單一浮選流程的選別指標(biāo)較差。

(3)礦石磨細(xì)至－0.074 mm 占30%時進(jìn)行弱磁選，磁性產(chǎn)品和非磁性產(chǎn)品分別再磨至－0.074mm占85%后進(jìn)行1 粗2 精2 掃閉路試驗(yàn)，獲得了銅品位為4.53%、鎳品位為6.65%、銅回收率為54.63%、鎳回收率為44.90% 的銅鎳混合精礦1 和銅品位為1.88%、鎳品位為3.37%、銅回收率為23.98%、鎳回收率為24.13%的銅鎳混合精礦2，尾礦銅、鎳品位分別降至0.06%和0.16%。

(4)礦石紫硫鎳鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等有用金屬硫化物與磁鐵礦嵌布關(guān)系密切，通過磁選對含鎳礦物進(jìn)行富集，獲得硫化物含量高、易泥化脈石含量低的磁性產(chǎn)品和硫化物含量低、易泥化脈石含量高的非磁性產(chǎn)品，然后再分別進(jìn)行磨浮流程處理，可實(shí)現(xiàn)該銅鎳硫化礦石的有效分選。

［1］ 國土資源部信息中心.世界礦產(chǎn)資源年評［M］.北京:地質(zhì)出版社，2005:20-22.

The Ministry of Land and Resources Information Center. The World in Evaluation of Mineral Resources［M］. Beijing:Geological Publishing House，2005:20-22.

［2］ 闕紹娟，黃榮強(qiáng)，盧 琳.廣西某低品位銅鎳礦石選礦工藝研究［J］.金屬礦山，2014(4):91-94.

Que Shaojuan，Huang Rongqiang，Lu Lin. Beneficiation experiment on a low-grade copper-nickel ore from Guangxi［J］. Metal Mine，2014(4):91-94.

［3］ 李福蘭，劉斯佳，柏亞林.新疆某銅鎳硫化礦銅鎳回收試驗(yàn)［J］.金屬礦山，2014(11):71-74.

Li Fulan，Liu Sijia，Bai Yalin. Experiments of copper and nickel recovery from a copper-nickel sulfide ore in Xinjiang［J］. Metal Mine，2014(11):71-74.

［4］ 張亞輝，孟凡東，孫傳堯.銅鎳硫化礦浮選過程中MgO 脈石礦物的抑制途徑探析［J］.礦冶，2012，21(2):1-5.

Zhang Yahui，Meng Fandong，Sun Chuanyao. Analysis of effective approaches for depressing MgO-containing gangue minerals in copper-nickel sulfide ore flotation［J］. Mining and Metallurgy，2012，21(2):1-5.

［5］ 印萬忠，馬英強(qiáng)，孫洪碩，等. 吉林某低品位銅鎳硫化礦石選礦工藝優(yōu)化研究［J］.金屬礦山，2013(4):77-81.

Yin Wanzhong，Ma Yingqiang，Sun Hongshuo，et al. Tests of concentration optimization for a low-grade copper-nickel sulfide ore in Jilin［J］. Metal Mine，2013(4):77-81.

［6］ 馮其明，張國范，盧毅屏.蛇紋石對鎳黃鐵礦浮選的影響及其抑制劑研究現(xiàn)狀［J］.礦產(chǎn)保護(hù)與利用，1997 (10):19-22.

Feng Qiming，Zhang Guofan，Lu Yiping. The effects of serpentine on blucite flotation and present status for studies of its depressant［J］.Conservation and Utilization of mineral resources，1997(10):19-22.

［7］ 劉 豹，孫乾予，劉 淼，等. 云南某低品位銅鎳硫化礦浮選試驗(yàn)［J］.金屬礦山，2014(3):80-83.

Liu Bao，Sun Qianyu，Liu Miao，et al. Floatation experiment on a low grade Cu-Ni sulfide ore from Yunnan Province［J］. Metal Mine，2014(3):80-83.

［8］ 龍 濤，馮其明，盧毅屏.六偏磷酸鈉在硫化銅鎳礦浮選中的分散機(jī)理［J］.中國有色金屬學(xué)報，2012，22(6):1763-1769.

Long Tao，F(xiàn)eng Qiming，Lu Yiping. Dispersive mechanism of sodium hexametaphosphate on flotation of copper-nickel sulphide［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2012，22(6):1763-1769.

［9］ Wellham E J，Elber L，Yan D S. The role of carboxy methyl cellulose in the flotation of a nickel sulphide transition ore［J］. Minerals Engineering，1992，5 (3):381-395.

［10］ 繆 云.Y－89 黃藥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對捕收劑性能和理化性質(zhì)的影響［J］.廣東有色金屬學(xué)報，1996(11):109-112.

Miao Yun. Y-89 Xanthate units collective performance and physic chemical properties［J］. Guangzhou Research Institute of Non-Ferrous Metals，1996(11):109-112.

［11］ 師偉紅，吳 斌，周 濤.提高湖南某低品位銅鎳礦石選礦指標(biāo)研究［J］.金屬礦山，2013(11):64-68.

Shi Weihong，Wu Bin，Zhou Tao.Research on improving beneficiation index of a low-grade copper-nickel ore in Hunan Province［J］.Metal Mine，2013(11):64-68.