吉林某難選銅鎳硫化礦石選礦試驗(yàn)

雷梅芬 李運(yùn)強(qiáng) 王鵬程

(1.贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司，江西 贛州341000;2.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州341000)

礦產(chǎn)資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是保障社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安全的重要支撐。有色金屬礦產(chǎn)資源中的銅鎳硫化礦在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位［1］。然而，近年來(lái)隨著對(duì)銅鎳礦石的過(guò)度開(kāi)發(fā)，易采選的銅鎳資源量不斷減少，銅鎳礦石逐步呈現(xiàn)貧細(xì)雜特征，開(kāi)發(fā)利用難度增加［2-3］。吉林某微細(xì)粒難選銅鎳硫化礦石銅鎳共生復(fù)雜，嵌布粒度微細(xì)，為典型的低品位難選微細(xì)粒嵌布銅鎳礦石。本研究為給該礦石的開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)，對(duì)其進(jìn)行了選礦試驗(yàn)。

1 礦石性質(zhì)

吉林某銅鎳硫化礦石金屬礦物主要為黃銅礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等，非金屬礦物主要為綠泥石、蛇紋石、橄欖石、方解石等。對(duì)礦石進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1 可知:礦石屬于低品位銅鎳硫化礦，銅、鎳含量分別為0.19%、0.42%;硫含量較高，為8.51%。

對(duì)礦石進(jìn)行銅、鎳物相分析，結(jié)果分別見(jiàn)表2、表3。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 The results of chemical composition analysis of run-of-mine ore %

表2 礦石銅物相分析結(jié)果Table 2 The analysis results of copper phase on run-of-mine ore %

表3 礦石鎳物相分析結(jié)果Table 3 The analysis results of nickel phase on run-of-mine ore %

由表2 可知，以原生硫化銅形式存在的銅占總銅的76.35%，以次生硫化銅形式存在的銅占總銅的12.06%，其余銅以氧化銅形式存在。

由表3 可知，以硫化鎳形式存在的鎳占總鎳的83.14%，氧化鎳中鎳占總鎳的11.55%。鎳在礦石中主要以硫化鎳的形式存在，有利于鎳的回收。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

目前常見(jiàn)的銅鎳浮選流程主要有銅鎳依次優(yōu)先浮選、銅鎳混合浮選—分離浮選、銅鎳等可浮工藝流程［4-7］。根據(jù)礦石中各有用礦物的組成、粒度及嵌布關(guān)系，在探索試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定采用銅鎳混合浮選—分離浮選工藝進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1 混合粗選條件試驗(yàn)

銅鎳混合粗選條件試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 銅鎳混合粗選條件試驗(yàn)流程Fig.1 Flowsheet for bulk flotation of copper and nickel

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

礦石中銅鎳礦物嵌布粒度微細(xì)，為實(shí)現(xiàn)銅鎳礦物的充分單體解離，合理磨礦細(xì)度的選擇是關(guān)鍵。在捕收劑丁基黃藥用量為100 g/t、活化劑硫酸銅用量為300 g/t 條件下，進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)銅鎳混合粗精礦指標(biāo)的影響Fig.2 Effect of grinding fineness on copper and nickel mixed rough consentrate

由圖2 可見(jiàn)，隨著磨礦細(xì)度的提高，銅鎳混合粗精精礦銅、鎳回收率逐漸升高，當(dāng)磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占80%時(shí)，指標(biāo)較好，繼續(xù)提高磨礦細(xì)度，混合粗精礦銅、鎳回收率變化不大，而銅品位小幅下降，因此確定磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占80%。

2.1.2 捕收劑種類(lèi)試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占80%、硫酸銅用量為300 g/t，進(jìn)行捕收劑種類(lèi)(各捕收劑用量均為在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上確定的最佳用量)試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 捕收劑種類(lèi)試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results for different type of collectors%

表3 表明:當(dāng)乙基黃藥與丁銨黑藥聯(lián)合使用時(shí)，銅鎳混合粗精礦指標(biāo)最佳。綜合考慮，選擇乙基黃藥+丁銨黑藥為捕收劑，用量為80 +40 g/t。

2.1.3 硫酸銅用量試驗(yàn)

鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、針硫鎳礦等鎳礦物浮游速度較慢，浮選回收時(shí)需加入活化劑增強(qiáng)其可浮性和提高浮游速率。硫酸銅能顯著改善硫化礦物表面可浮性，增強(qiáng)捕收劑與礦物表面的作用效果［8］。固定磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占80%、乙基黃藥+丁銨黑藥用量為80+40 g/t，進(jìn)行硫酸銅用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 硫酸銅用量對(duì)銅鎳混合粗精礦指標(biāo)的影響Fig.3 Effect of dosage of copper sulphate on copper and nickel mixed rough concentrate

由圖3 可見(jiàn)，隨著硫酸銅用量的增加，銅鎳混合精礦銅、鎳回收率均先升高后小幅下降，當(dāng)硫酸銅用量為300 g/t 時(shí)，銅、鎳回收率最高。綜合考慮，確定硫酸銅用量為300 g/t。

2.2 混合精選試驗(yàn)

由于蛇紋石、綠泥石、橄欖石等鎂硅酸鹽脈石礦物性質(zhì)復(fù)雜，易于泥化，且比表面積大、吸附能力強(qiáng)，容易在銅鎳礦物表面吸附罩蓋，降低銅鎳混合精礦的品位，因此，為獲得高品質(zhì)的銅鎳混合精礦，對(duì)鎂硅酸鹽類(lèi)脈石礦物的抑制至關(guān)重要。CMC(羧甲基纖維素)是蛇紋石類(lèi)等脈石礦物的有效抑制劑，不僅能有效抑制脈石礦物，而且不影響銅鎳礦物的可浮性，有利于銅鎳礦物與脈石礦物的浮選分離［9-10］。在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定的銅鎳混合精選試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，獲得的銅鎳混合精礦銅品位為2.76%、銅回收率為69.05%、鎳品位為5.38%、鎳回收率為65.12%。

2.3 分離浮選條件試驗(yàn)

為獲得高品質(zhì)的銅、鎳單一精礦，對(duì)圖4 流程獲得的銅鎳混合精礦進(jìn)行了銅鎳分離條件試驗(yàn)(藥劑用量均對(duì)原礦計(jì))，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5。

2.3.1 再磨細(xì)度試驗(yàn)

礦石中銅鎳礦物共生明顯、連生致密、嵌布粒度微細(xì)，單體解離困難。為此，固定抑制劑石灰用量為600 g/t、捕收劑乙基黃藥用量為10 g/t，對(duì)銅鎳混合精礦進(jìn)行了再磨細(xì)度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖4 混合精選試驗(yàn)流程Fig.4 Flowsheet of mixed cleaning flotation

圖6 再磨細(xì)度對(duì)銅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.6 Effect of regrinding fineness on copper rough concentrate

由圖6 可知，隨再磨細(xì)度的提高，銅粗精礦銅品位和回收率逐漸提高，鎳含量逐漸降低。綜合考慮，確定再磨細(xì)度為－0.038 mm 占90%。

2.3.2 乙基黃藥用量試驗(yàn)

固定再磨細(xì)度為－0.038 mm 占90%、石灰用量為600 g/t，考察乙基黃藥用量對(duì)銅鎳分離指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖7。

由圖7 可見(jiàn)，隨著乙基黃藥用量的增加，銅粗精礦銅品位逐漸降低，銅回收率逐漸升高。綜合考慮，確定乙基黃藥用量為10 g/t。

2.3.3 石灰用量試驗(yàn)

以石灰為鎳礦物抑制劑進(jìn)行銅鎳分離［11-12］。固定銅鎳混合精礦再磨細(xì)度為－0.038mm占90%、乙基黃藥用量為10 g/t，進(jìn)行石灰用量試驗(yàn)。結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖7 乙基黃藥用量對(duì)銅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.7 Effect of dosage of ethyl xanthante on copper rough concentrate

由圖8 可見(jiàn)，隨著石灰用量的增加，銅粗精礦銅品位逐漸升高，銅回收率、鎳品位和回收率均逐漸降低。綜合考慮，確定石灰用量為600 g/t，對(duì)應(yīng)pH 為12。

圖8 石灰用量對(duì)銅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.8 Effect of dosage of lime on copper rough concentrate

2.4 閉路流程試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用圖9 流程進(jìn)行了銅鎳混合浮選—分離浮選閉路試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

圖9 閉路試驗(yàn)流程Fig.9 Closed circuit test flow chart

表5 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of closed-circuit test %

由表5 可見(jiàn)，采用圖9 流程，在原礦含銅0.19%、含鎳0.42%的情況下，可獲得含銅24.62%、含鎳0.73%、銅回收率79.04% 的銅精礦及含鎳5.73%、含銅0.11%、鎳回收率75.85%的鎳精礦，銅鎳礦物得到了較好的綜合回收。

3 結(jié) 論

(1)吉林某銅鎳硫化礦石銅品位為0.19%、鎳品位為0.42%，金屬礦物主要為黃銅礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等，非金屬礦物主要為綠泥石、蛇紋石、橄欖石、方解石等，銅鎳礦物共生密切、連生致密、嵌布粒度微細(xì)，單體解離困難。

(2)在磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占80%條件下，以硫酸銅為活化劑、乙基黃藥+丁銨黑藥為捕收劑、2號(hào)油為起泡劑、CMC 為精選抑制劑，經(jīng)1 粗3 精2 掃銅鎳混合浮選獲得銅鎳混合精礦，銅鎳混合精礦再磨至－0.038 mm 占90%，以石灰為抑制劑、乙基黃藥為捕收劑，經(jīng)1 粗3 精2 掃銅鎳分離浮選，獲得了含銅24.62%、含鎳0.73%、銅回收率為79.04%的銅精礦及含鎳5.73%、含銅0.11%、鎳回收率為75.85%的鎳精礦，實(shí)現(xiàn)了銅鎳的有效綜合回收。

［1］ 雷梅芬.微細(xì)粒難選銅鎳硫化礦浮選新工藝及機(jī)理研究［D］.贛州:江西理工大學(xué)，2011.

Lei Meifen.The Research of New Process and Mechanism for Floatation of a Superfine and Refractory Copper-nickel Sulphide Ore［D］.Ganzhou:Jiangxi University of Science and Technology，2011.

［2］ 周賀鵬，鄒麗萍，雷梅芬，等. 某難選低品位銅鎳硫化礦選礦工藝研究［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2013(5):44-47.

Zhou Hepeng，Zou Liping，Lei Meifen，et al.Research on the beneficiation technology of a refractory low-grade copper-nickel sulfide ore［J］.Mining Research and Development，2013(5):44-47.

［3］ 周賀鵬，雷梅芬，羅禮英，等. 廣西某銅鉍硫化礦選礦新工藝研究［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2013(1):52-55.

Zhou Hepeng，Lei Meifen，Luo Liying，et al.Study on the new beneficiation process of a copper bismuth sulphide ore from Guangxi［J］.Mining Research and Development，2013(1):52-55.

［4］ 黃建芬，余江鴻.新疆某低品位銅鎳礦選礦試驗(yàn)研究［J］. 金屬礦山，2011(11):92-95.

Huang Jianfen，Yu Jianghong.Experiment study on mineral processing on one kind of low-grade copper-nickel ore in Xinjiang［J］.Metal Mine，2011(11):92-95.

［5］ 葉雪均，劉子帥，胡 城，等. 銅鋅硫化礦分離技術(shù)研究及進(jìn)展［J］.有色金屬科學(xué)與工程，2012，3(6):44-51.

Ye Xuejun，Liu Zishuai，Hu Cheng，et al.The research status of copper-zinc sulfide ore flotation separation［J］. Nonferrous Metals Science and Engineering，2012，3(6):44-51.

［6］ 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.

［7］ 周賀鵬，李運(yùn)強(qiáng)，雷梅芬，等. 某難選微細(xì)粒銅鎳硫化礦選礦新工藝研究［J］.礦冶工程，2015，35(1):35-38.

Zhou Hepeng，Li Yunqiang，Lei Meifen，et al. New beneficiation technique for certain refractory fine copper-nickel sulfide ore［J］.Mining and Metallurgical Engineering，2015，35(1):35-38.

［8］ 朱 賓，韋新彥，霍錫曉. 廣西某低品位銅鎳礦選礦試驗(yàn)研究［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2012(10):31-34.

Zhu Bin，Wei Xinyan，Huo Xixiao. Experimental study on a low grade copper-nickel ore from Guangxi Province［J］.Express Information of Mining Industry，2012(10):31-34.

［9］ 朱玉霜，朱建光.浮選藥劑的化學(xué)原理［M］.長(zhǎng)沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社，1996.

Zhu Yushuang，Zhu Jianguang.Chemical Principle of Flotation Reagent［M］.Changsha:South China Industrial University Press，1966.

［10］ 王德燕，戈保梁.硫化銅鎳礦浮選中蛇紋石脈石礦物的行為研究［J］.有色礦冶，2003，19(4):15-17.

Wang Deyan，Ge Baoliang. A study on behavior of serpentine in processing of copper-nickel sulphide［J］. Non-Ferrous Mining and Metallurgy，2003，19(4):15-17.

［11］ 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.

［12］ 李德新. 某銅鎳礦銅鎳分離選礦試驗(yàn)研究［J］. 大眾科技，2014，16(9):91-92.

Li Dexin.Test research of a copper nickel copper nickel separation processing［J］. Popular Science ＆ Technology，2014，16(9):91-92.