云南某低品位銅鎳硫化礦浮選試驗

劉 豹 孫乾予 劉 淼 鮑 雪 王 梓

(1.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110819；2.遼寧工程技術(shù)大學礦業(yè)學院，遼寧 阜新 123000)

云南某低品位銅鎳硫化礦浮選試驗

劉 豹1，2孫乾予2劉 淼2鮑 雪2王 梓2

(1.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110819；2.遼寧工程技術(shù)大學礦業(yè)學院，遼寧 阜新 123000)

為給云南某低品位銅鎳硫化礦石資源的開發(fā)利用提供依據(jù)，對該礦石進行了工藝礦物學研究和選礦試驗。結(jié)果表明：①礦石中的主要有用元素為銅、鎳，主要有用礦物為黃銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、含鎳磁黃鐵礦，銅鎳主要以硫化物形式存在，分別占總銅、總鎳的84.09%和85.96%，銅鎳緊密共生，分離難度較大，宜采用混浮工藝回收銅鎳；②礦石適宜的磨礦細度為-200目占80%，銅鎳混浮粗選pH調(diào)整劑Na2CO3、脈石礦物抑制劑CMC、鎳礦物活化劑CuSO4、捕收劑丁基黃藥+硫氨酯適宜的用量分別為800、400、200、90+30 g/t；③采用1次粗選、3次掃選、掃精1掃精選、掃精選精礦與粗精礦合并1次精選、中礦順序返回閉路流程處理該礦石，最終獲得了銅鎳品位分別為6.02%和3.97%、銅鎳回收率分別為83.05%和84.55%的銅鎳混合精礦。

銅鎳硫化礦 緊密共生 混合浮選

我國鎳礦資源十分豐富，占世界總儲量的1/4左右，年產(chǎn)鎳約占世界產(chǎn)量的2/3[1]。我國的鎳礦以銅鎳共生礦和鐵鎳共生礦為主，銅鎳共生礦是我國產(chǎn)鎳的主要來源[2-3]。目前，我國銅鎳共生礦主要采用浮選工藝回收，較常見的有優(yōu)先浮選工藝和混合浮選工藝[4-5]，對混浮后的銅鎳分離，主要有2種方法[6]：一是直接進行銅鎳分離浮選，以獲得銅精礦和鎳精礦；另一種是將銅鎳混合精礦冶煉成高冰鎳，再磨礦、浮選分離銅和鎳。近年來，隨著閃速熔煉技術(shù)的出現(xiàn)，大部分選礦廠不再直接進行銅鎳浮選分離[7]，而只直接選別出銅鎳混合精礦。本研究將以云南某低品位銅鎳礦石為原料開展銅鎳浮選試驗，對于硫的回收本文不作介紹。

1 礦石性質(zhì)

云南某低品位銅鎳礦石礦物組成較復雜，有用金屬礦物為黃銅礦、輝銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、含鎳磁黃鐵礦等；銅礦物主要為黃銅礦，以不規(guī)則狀產(chǎn)出，部分礦粒產(chǎn)出形式較粗，細小粒銅礦物在脈石礦物中以浸染狀和片狀形式存在；主要含鎳礦物為鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、含鎳磁黃鐵礦，以磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等為載體與礦物緊密共生，部分磁黃鐵礦中的鎳以類質(zhì)同相形式存在，紫硫鎳礦以細粒形式產(chǎn)出。脈石礦物主要有蛇紋石、滑石、綠泥石、輝石、石英、角閃石等。

礦石主要化學成分分析結(jié)果見表1，銅物相分析結(jié)果見表2，鎳物相分析結(jié)果見表3。

表1 礦石主要化學成分分析結(jié)果Table 1 The main chemical component analysis of the ore %

表2 礦石銅物相分析結(jié)果Table 2 Copper phase analysis of the ore %

表3 礦石鎳物相分析結(jié)果Table 3 Nickel phase analysis of the ore %

從表1可以看出，礦石銅、鎳、鐵、硫品位分別達0.88%、0.57%、13.67%、17.05%，因此，該礦石屬高硫低銅鎳鐵多金屬礦石。

從表2、表3可以看出，礦石中的銅鎳主要以硫化物形式存在，分別占總銅、總鎳的84.09%和85.96%，部分銅鎳礦物被氧化將影響銅鎳的回收率。

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 銅鎳混浮粗選條件試驗

銅鎳礦石浮選流程主要有優(yōu)先浮選流程和混合浮選流程。優(yōu)先浮選流程適用于銅品位遠高于鎳品位、且銅作為主要回收對象的礦石，該工藝可以獲得較高銅品位的銅精礦，由于浮銅時鎳礦物受抑制，且不易活化，因此，鎳浮選回收率往往偏低。而本試驗礦石銅鎳品位均較低，且銅鎳礦物嵌布關(guān)系較復雜，考慮充分回收礦石中的有價金屬銅、鎳，并便于有效降低浮選精礦中造渣成分MgO的含量，確定采用混合浮選流程對該銅鎳礦石進行選礦試驗，銅鎳混浮粗選條件試驗流程見圖1。

圖1 銅鎳混合浮選條件試驗流程Fig.1 Flowsheet of Cu-Ni bulk flotation tests

2.1.1 磨礦細度試驗

礦石磨礦細度的高低在很大程度上決定著分選指標的好壞[8]，因此，首先進行了磨礦細度試驗。試驗固定pH調(diào)整劑Na2CO3用量為600 g/t，抑制劑CMC用量為300 g/t，活化劑CuSO4用量為200 g/t，捕收劑丁基黃藥用量為90 g/t，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細度試驗結(jié)果Fig.2 The result at different grinding fineness■—銅品位；●—鎳品位；□—銅回收率；○—鎳回收率

由圖2可以看出，隨磨礦細度的提高，混合粗精礦銅鎳品位小幅下降，銅鎳回收率先明顯上升后小幅下降，銅鎳回收率變化趨勢的拐點在磨礦細度為-200目占80%時。綜合考慮，確定磨礦細度為-200目占80%。

2.1.2 Na2CO3用量試驗

Na2CO3作為pH調(diào)整劑，其在礦漿中水解對礦漿pH值有一定的緩沖作用，且有利于軟化水質(zhì)、降低溶液中的鈣鎂離子對目的礦物浮選的干擾。Na2CO3用量試驗固定磨礦細度為-200目占80%，CMC用量為300 g/t、CuSO4為200 g/t、丁基黃藥為90 g/t，試驗結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，隨著Na2CO3用量的增加，銅鎳混合粗精礦銅鎳品位和銅鎳回收率均先上升后下降。綜合考慮，確定Na2CO3用量為800 g/t。

圖3 Na2CO3用量試驗結(jié)果Fig.3 The result on different dosage of Na2CO3■—銅品位；●—鎳品位；□—銅回收率；○—鎳回收率

2.1.3 CMC用量試驗

礦石中主要脈石礦物蛇紋石和滑石均為高鎂硅酸鹽礦物，CMC對此類礦物具有較好的抑制作用。CMC用量試驗固定磨礦細度為-200目占80%，Na2CO3用量為800 g/t、CuSO4為200 g/t、丁基黃藥為90 g/t，試驗結(jié)果見圖4。

圖4 CMC用量試驗結(jié)果Fig.4 The result on different dosage of CMC■—銅品位；●—鎳品位；□—銅回收率；○—鎳回收率

由圖4可以看出，隨CMC用量的增加，銅鎳混合粗精礦銅品位下降、鎳品位上升，銅鎳回收率先上升后下降。綜合考慮，確定CMC粗選用量為400 g/t。

2.1.4 CuSO4用量試驗

由于鎳礦物可浮性較差，添加適量的CuSO4有利于提高鎳礦物的可浮性。CuSO4用量試驗固定磨礦細度為-200目占80%，Na2CO3用量為800 g/t、CMC為400 g/t、丁基黃藥為90 g/t，試驗結(jié)果如圖5。

圖5 CuSO4用量試驗結(jié)果Fig.5 The result on different dosage of CuSO4■—銅品位；●—鎳品位；□—銅回收率；○—鎳回收率

由圖5可以看出，隨CuSO4用量的增加，銅鎳混合粗精礦銅鎳品位、銅回收率微幅下降，而鎳回收率先顯著上升后微幅下降。綜合考慮，確定CuSO4粗選用量為200 g/t。

2.1.5 捕收劑試驗

2.1.5.1 捕收劑選擇試驗

捕收劑選擇試驗固定磨礦細度為-200目占80%，Na2CO3用量為800 g/t、CMC為400 g/t、CuSO4為200 g/t，捕收劑粗選用量均為90 g/t，試驗結(jié)果見表4。

表4 捕收劑選擇試驗混合粗精礦指標Table 4 Rough flotation concentrate index for collector selectivity %

由表4可以看出，丁基黃藥與硫氨酯按質(zhì)量比3∶1混合為銅鎳混合浮選的捕收劑，可以獲得較高銅鎳回收率的混合精礦。因此，確定丁基黃藥+硫氨酯(質(zhì)量比為3∶1)為銅鎳混合浮選的捕收劑。

2.1.5.2 丁基黃藥+硫氨酯用量試驗

丁基黃藥+硫氨酯(3∶1)粗選總用量試驗固定磨礦細度為-200目占80%，Na2CO3用量為800 g/t、CMC為400 g/t、CuSO4為200 g/t，試驗結(jié)果見圖6。

圖6 丁基黃藥+硫氨酯用量試驗結(jié)果Fig.6 The result on different total dosage of xanthate+thionocarbamates■—銅品位；●—鎳品位；□—銅回收率；○—鎳回收率

由圖6可以看出，隨著丁基黃藥+硫氨酯(3∶1)總用量的增加，銅鎳混合粗精礦銅鎳品位下降，銅鎳回收率先上升后下降。綜合考慮，確定丁基黃藥+硫氨酯粗選總用量為120 g/t，即丁基黃藥+硫氨酯粗選用量為90+30 g/t。

2.2 閉路試驗

在條件試驗和開路試驗基礎(chǔ)上進行了銅鎳混合浮選閉路試驗，試驗流程見圖7；為了有效提高銅鎳混合精礦的銅鎳品位，在精選作業(yè)中改用CMC+水玻璃聯(lián)合抑制脈石礦物[9-10]，試驗結(jié)果見表5。

圖7 閉路試驗流程Fig.7 Flowsheet of closed circuit operation

表5 閉路試驗結(jié)果Table 5 The result of closed circuit operation %

由表5可見，采用圖7所示的閉路流程處理該礦石，可獲得銅鎳品位分別為6.02%和3.97%，銅鎳回收率分別為83.05%和84.55%的銅鎳混合精礦。

3 結(jié) 論

(1)云南某銅鎳礦石屬高硫低銅鎳鐵多金屬礦石，主要有用元素為銅、鎳，主要有用礦物為黃銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、含鎳磁黃鐵礦，銅鎳主要以硫化物形式存在，分別占總銅鎳的84.09%和85.96%，銅鎳緊密共生，分離難度較大，宜采用混浮工藝回收銅鎳。

(2)在磨礦細度為-200目占80%的情況下，采用1次粗選、3次掃選、掃精1掃精選、掃精選精礦與粗精礦合并1次精選、中礦順序返回閉路流程處理該礦石，最終獲得了銅、鎳品位分別為6.02%和3.97%，銅、鎳回收率分別為83.05%和84.55%的銅鎳混合精礦。

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(責任編輯 羅主平)

Floatation Experiment on a Low Grade Cu-Ni Sulfide Ore from Yunnan Province

Liu Bao1,2Sun Qianyu2Liu Miao2Bao Xue2Wang Zi2

(1.CollegeofResourcesandCivilEngineering，NortheasternUniversity，Shenyang110819，China;2.SchoolofMining，LiaoningUniversityofEngineeringandTechnology，F(xiàn)uxin123000，China)

In order to provide basis for exploitation and utilization of a low grade copper-nickel sulfide ore from Yunnan province，mineralogy and relevant mineral processing experiments on this ore was conducted.The results showed that：①The valuable elements of the ore are mainly copper and nickel，valuable minerals are mainly chalcopyrite，nicopyrite，violarite and nickel-bearing pyrrhotite.Copper and nickel mainly exist in the form of their sulfide，accounting for 84.09% and 85.96% separately，and copper and nickel are closely associated with each other and difficult to separate.Bulk flotation will be suitable to recover copper and nickel；②The optimal grinding fineness was 80% passing 200 mesh，and Na2CO3，CMC，CuSO4,and butyl-xanthate+thiamine ester were used as pH modifier，inhibitor of gangue minerals，activator for copper and nickel minerals，and collectors separately with corresponding proper dosage for bulk flotation of 800 g/t，400 g/t，200 g/t and 90+30 g/t；③Copper and nickel mixed concentrate with copper grade and recovery of 6.02% and 83.05%，nickel grade and recovery of 3.97% and 84.55% separately was achieved through process of one roughing，three scavenging，concentrate-scavenging for firstly scaveng concentrate，one cleaning for mixed concentrates of scaveng concentrate and rough concentrate，and middles back to the flowsheet in turn.

Copper-nickel sulfide mine，Close intergrowth，Bulk floatation

2013-12-04

劉 豹(1973—)，男，副教授，博士研究生，碩士研究生導師。

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1001-1250(2014)-03-080-04