低品位鎳礦礦物特性及選礦工藝的研究

陳勇平

[摘要]隨著地球上硫化鎳礦的日趨枯竭，各國(guó)加大對(duì)低品位鎳礦的研究與開(kāi)采，本文通過(guò)對(duì)低品位鎳礦礦物特性的介紹，進(jìn)一步闡述了鎳礦礦物的選礦方法，并對(duì)鎳礦礦物常見(jiàn)的浮選法和酸液浸出法的選礦工藝進(jìn)行了研究，明確了礦物細(xì)度、藥劑及酸液等因素對(duì)選礦工藝的影響。

[關(guān)鍵詞]低品位鎳礦 礦物特性 選礦工藝

[中圖分類(lèi)號(hào)] P618.63 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-54-1

鎳做為重要的有色金屬，被廣泛的應(yīng)用到航天、航海、機(jī)械制造的軍事和民用工業(yè)中，但是我國(guó)的鎳礦儲(chǔ)量只占全球已探明儲(chǔ)量的5%左右，而且其分布不均，其中大部分集中在西北部地區(qū)，又以甘肅儲(chǔ)量最多。隨著鎳礦資源的不斷減少，為保障國(guó)家工業(yè)的安全，我們必須加大對(duì)于低品位鎳礦礦物特性的研究，并探尋最佳的選礦工藝，從而提高礦產(chǎn)的利用率。

1低品位鎳礦的礦物特性

1.1鎳礦床形成于分布

鎳礦床主要是巖漿融離硫化鎳礦床和風(fēng)華殼氧化鎳礦床兩類(lèi)。巖漿融離硫化鎳礦床一般產(chǎn)于與前寒武紀(jì)綠巖帶及深斷裂有關(guān)的基性-超基性巖體中，礦石為鎳黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦。我國(guó)西部地區(qū)的硫化鎳礦石形成都與基性-超基性巖體有密切關(guān)系，因此在這些鎳礦中常伴有多種礦物，其中包括氧化鎂、硫化物和硒化物等等。風(fēng)華殼氧化鎳礦床是由超基性巖風(fēng)化淋濾沉積而成。其中風(fēng)華殼氧化鎳紅土鎳礦資源儲(chǔ)量占全球鎳資源的72%，氧化鎳礦床的上部為褐鐵型紅土礦，下部為鎂質(zhì)硅酸鎳礦（蛇紋巖為主）。紅土鎳礦分布在赤道線南北30度的古巴、巴西，環(huán)太平洋的熱帶的印度尼西亞、菲律賓和大洋洲的澳大利亞、新喀里多尼亞、巴布亞新幾內(nèi)亞等。

1.2鎳礦品位的界定

目前將原生鎳礦的最低工業(yè)品位為0.3～0.5%，氧化鎳礦的最低工業(yè)品位為1%。礦石中按鎳含量可分為三個(gè)品級(jí)：特富礦中鎳大于3%；富礦石鎳含量在1～3%；貧礦石中鎳含量在0.3～0.5%。我們通常把鎳含量低于1%都稱(chēng)為低品位礦石。

1.3低品位鎳礦礦石的礦物特性

低品位鎳礦礦石成分含量波動(dòng)大，不僅鎳等有價(jià)元素的含量變化大，同時(shí)礦物的組成礦物類(lèi)型較為復(fù)雜，常見(jiàn)的金屬礦物包括紫硫鎳礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、墨銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦和鉻鐵礦，而且脈石成分如SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3和水分波動(dòng)也很大，即使是在同一礦床，紅土礦成分（Ni，Co，F(xiàn)e和MgO等）也隨著不同的礦層的深度而不斷變化。

通過(guò)顯微鏡觀察，礦物呈現(xiàn)微粒狀，礦石中鎳礦粒為不規(guī)則團(tuán)塊狀集合體并與磁鐵礦結(jié)合緊密。

2低品位鎳礦選礦工藝的研究

2.1低品位鎳礦選礦方法

硫化銅鎳礦石的選礦方法，最主要的是浮選，和浸出選礦方法。

2.1.1浮選選礦方法

浮選硫化銅鎳礦石時(shí)，常采用浮選硫化銅礦物的捕收劑和起泡劑。確定浮選流程的一個(gè)基本原則是，寧可使銅進(jìn)入鎳精礦，而盡可能避免鎳進(jìn)入銅精礦。因?yàn)殂~精礦中的鎳在冶煉過(guò)程中損失大，而鎳精礦中的銅可以得到較完全的回收。

2.1.2浸出選礦方法

浸出選礦方法有兩種：一種是 C a r o n 工 藝 ， 該工藝中鎳、鈷氧化物經(jīng)焙燒還原成金屬形態(tài)，然后在氨溶液中浸出；另一種濕法工藝為 Mo a B a v工藝 ，對(duì)鎳、鈷氧化物直接進(jìn)行高壓酸浸 （ H P A L ，P A L ） 。后者比前者最主要的優(yōu)點(diǎn)是金屬回收率更高，使用M o a B a v 工藝，能使鎳和鈷回收率能達(dá)到90%以上。

2.2浮選法工藝的研究

2.2.1物料細(xì)度對(duì)工藝的影響

原礦礦物研磨為0.075mm級(jí)別時(shí)為最佳選礦點(diǎn)，當(dāng)?shù)V物微粒太小時(shí)影響了礦物的可浮性，從而影響選別技術(shù)指標(biāo)；通過(guò)磨礦過(guò)程中的擦洗作用，礦物微粒清除其表面的氧化層后，也會(huì)降低礦物的可浮性，沒(méi)被氧化的新鮮礦石其可浮性較好。

2.2.2藥劑對(duì)工藝的影響

在低品位硫化鎳礦石浮選中以乙黃藥與丁銨黑藥為組合捕收劑，分批添加；Na2C03為調(diào)整劑，水玻璃為分散劑，硫酸銅為活化劑，ACMC為抑制劑，分別在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)添加；在適當(dāng)細(xì)磨的條件下，可以很好地浮選低品位硫化鎳礦石。而藥劑使用中乙黃藥與丁銨黑藥組合使用優(yōu)于丁黃藥與丁銨黑藥組合使用。乙黃藥與丁銨黑藥合理搭配使用，能發(fā)生“共吸附”，產(chǎn)生“協(xié)同效應(yīng)”、使吸附量增加。丁黃藥與丁銨黑藥組合，似乎是發(fā)生“竟?fàn)幬健薄?/p>

2.2.3改性抑制劑工藝的影響

改性抑制劑ACMC抑制含鎂脈石礦物效果顯著，在鎳礦石浮選的精選作業(yè)添加40g/t ACMC，就可以使開(kāi)路浮選精礦中Mg0含量大大下降，試驗(yàn)證明ACMC是在CMC的基團(tuán)上引入小分子物質(zhì)，加強(qiáng)了CMC對(duì)含鎂脈石礦物的吸附和親水性，從而提高了礦物的浮選效果。

2.3浸出法工藝的研究

2.3.1物料細(xì)度對(duì)浸出率的影響

一般說(shuō)來(lái)礦物的細(xì)度與礦物的浸出率成正比。其實(shí)浸出法是一種化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)然物料細(xì)度越細(xì)，與酸液接觸面越大，反應(yīng)越快，也就會(huì)提高浸出率。但是當(dāng)?shù)V物細(xì)度達(dá)到0.075mm 時(shí)，鎳鈷錳鐵等金屬的浸出率反而變化不大。

2.3.2酸料對(duì)浸出率的影響

通過(guò)研究證明隨著酸料比的增加，鎳、鈷、錳、鐵的浸出率都會(huì)有提高。但是，錳的浸 出率卻只保持在70%左右。當(dāng)酸料比達(dá)到3.1時(shí)，鎳、鈷、錳、鐵的浸出率達(dá)到最大值，這種條件下鎳的浸出率可達(dá)到99%。

2.3.3溫度對(duì)浸出率的影響

隨著溫度的增加，鎳、鈷、錳、鐵的浸出率都會(huì)有提高。當(dāng)在反應(yīng)溫度為80℃時(shí)，鎳的浸出率可達(dá)到94.25%。

2.3.4固液比對(duì)浸出率的影 響

隨著固液比的提 高 ，鎳、鈷、錳、鐵的浸出率都會(huì)下降 ，當(dāng)固液比為1：3時(shí)鎳的浸出率可達(dá)到94.95%。

2.3.5反應(yīng)時(shí)間對(duì)浸出率的影響

隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，鎳、鈷、錳、鐵的浸出率都會(huì)有提高。當(dāng)在反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)時(shí)，鎳的浸出率可達(dá)到90%。

參考文獻(xiàn)

[1]胡文真.低品位硫化銅礦選礦工藝流程的研究[J]. 有色金屬，2004，（6） ：14～17.

[2]朱小鋒，漆菊芳.低品位礦石回收率的研究及實(shí)踐[J].有色金屬，2002，（2） ：1～4.

[3] 馬晶、張文征. 鎳礦選礦 [M ]. 北京 ： 冶金工業(yè)出版社 ，2008.

[4]Senior GD，等.低品位鎳礦浮選新工藝的研究[J]. Int. J. Miner. process，2005，78：49～61

[5] 劉瑤，鎳紅土礦常壓硫酸浸出[J]. 有色金屬，2008，24（2） ：34.