采用新型捕收劑提高銅鎳回收率試驗(yàn)研究

霸慧文 熊馨 陳攀

摘要：某銅鎳礦石含銅0.28 %、鎳1.11 %，采用銅鎳混合浮選流程，捕收劑為復(fù)合黃藥+C125，銅、鎳回收率分別為93.20 %、81.50 %。為進(jìn)一步提高銅、鎳的回收率，研發(fā)了新型銅鎳捕收劑P601，并采用一次粗選快速選出部分易浮的銅鎳礦得到銅鎳混合精礦1，兩段掃選合并中礦再選得到銅鎳混合精礦2的選礦流程，獲得的閉路試驗(yàn)指標(biāo)為銅鎳混合精礦含銅2.05 ％、銅回收率96.32 ％，含鎳7.33 %、鎳回收率85.50 %。銅回收率提高3.12百分點(diǎn)，鎳回收率提高4百分點(diǎn)。新型銅鎳捕收劑P601具有用量小、環(huán)保高效等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了銅鎳資源的充分回收利用。

關(guān)鍵詞：硫化鎳礦；銅鎳礦；磁黃鐵礦；混合浮選；捕收劑

中圖分類號(hào)：TD952文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2023）03-0038-05doi：10.11792/hj20230309

引 言

鎳是一種重要的金屬元素，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、延展性和磁性，以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性，耐高溫，抗腐蝕，能夠高度磨光，廣泛應(yīng)用于航空、特殊合金、電池、催化劑、磁性材料等領(lǐng)域。鎳資源主要分為硫化鎳礦和紅土鎳礦，中國以硫化鎳礦為主^［1-2］。硫化鎳礦一般先通過選礦得到鎳精礦或銅鎳混合精礦，再經(jīng)火法或濕法冶煉得到鎳金屬，進(jìn)而加工成合金或其他材料。硫化銅鎳礦中含鎳礦物主要為鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦，含銅礦物主要為黃銅礦、方黃銅礦，其他硫化礦物還包括黃鐵礦、磁黃鐵礦。脈石礦物主要為含鎂的硅酸鹽礦物，如輝石、橄欖石、滑石、蛇紋石等。銅鎳礦礦物組成復(fù)雜多樣，且其中的硫化礦物易氧化、脈石礦物易泥化，選礦難度較大^［3-4］。某銅鎳礦石采用銅鎳混合浮選，捕收劑為復(fù)合黃藥（丁基黃藥+丁銨黑藥）+C125，由于鎳的主要載體礦物是磁黃鐵礦，可浮性相對較差，現(xiàn)場銅、鎳回收率分別為93.20 %、81.50 %。為了進(jìn)一步提高銅、鎳的回收率，針對該銅鎳礦石賦存特點(diǎn)，經(jīng)過多種藥劑比選復(fù)配研制出適合該礦石銅鎳混合浮選的環(huán)保清潔捕收劑P601，不僅提高了銅、鎳回收率，還降低了藥劑用量，進(jìn)一步提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)成分

某銅鎳礦石中鎳品位為1.11 ％，銅品位為0.28 ％，為低品位硫化銅鎳礦石，其主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。銅、鎳物相分析結(jié)果分別見表2、表3。由表2、表3可知，銅、鎳均主要以硫化物形式存在。

1.2 礦物組成

礦石中金屬礦物主要有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦及少量紫硫鎳礦，硫化礦物占金屬礦物總量的20 %左右，而磁黃鐵礦又占硫化礦物的50 %～60 %。脈石礦物主要為纖閃石、滑石、綠泥石等。鎳的主要載體礦物是磁黃鐵礦。部分鎳除呈類質(zhì)同象取代了磁黃鐵礦晶格中的鐵形成含鎳磁黃鐵礦外，尚有鎳黃鐵礦呈極細(xì)的火焰狀小顆粒在磁黃鐵礦顆粒間連續(xù)分布，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。故通常磁黃鐵礦含鎳1 %左右。黃銅礦多以不規(guī)則狀在磁黃鐵礦中細(xì)粒嵌布。鎳黃鐵礦基本不含銅。

2 選礦試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 優(yōu)先脫除含鎂細(xì)泥浮選試驗(yàn)

硫化鎳礦浮選工藝主要包括混合浮選與優(yōu)先浮選，其中混合浮選應(yīng)用最廣泛，按常見的工藝類型又包括階段磨浮、脫泥—浮選、中礦集中處理等。硫化鎳礦混合浮選工藝首先將硫化礦與硅酸鹽脈石礦物進(jìn)行浮選分離，銅、鎳硫化礦物共同進(jìn)入泡沫產(chǎn)品，得到混合精礦，再經(jīng)分離浮選得到銅精礦、鎳精礦，或在冶煉過程中分離銅鎳^［5-6］。

該礦石中主要目的礦物為鎳黃鐵礦、含鎳磁黃鐵礦及黃銅礦。為了提高鎳回收率，須將含鎳磁黃鐵礦選入銅鎳混合精礦中。原礦中主要脈石礦物為纖閃石、滑石、綠泥石等易泥化礦物，而含鎳礦物鎳黃鐵礦和含鎳磁黃鐵礦又是脆性易泥、易氧化富含鐵的硫化礦物，導(dǎo)致礦石含泥量較高。由于礦泥具有質(zhì)點(diǎn)小、比表面積大等特性，影響鎳品位及回收率^［7-8］。因此，采取預(yù)先脫泥的措施減少礦泥對浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出：原礦預(yù)先脫泥，泥產(chǎn)率為6.13 %，泥中含鎳0.36 %，泥中鎳回收率為2.15 %，鎳總回收率為82.18 %。說明原礦中鎳在微細(xì)粒級(jí)中有一定含量，采用預(yù)先脫泥鎳損失率較高。

2.2 不脫泥銅鎳混合浮選探索試驗(yàn)

尾礦中的鎳礦物主要由未及時(shí)上浮的含鎳磁黃鐵礦、過粉碎的鎳黃鐵礦及選礦不易回收部分組成，鎳金屬主要損失于細(xì)粒級(jí)礦物中，采用預(yù)先脫泥鎳損失率較高。因此，選擇不脫泥進(jìn)行銅鎳混合浮選探索試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表5試驗(yàn)結(jié)果可以看出：采用不脫泥銅鎳混合浮選流程，銅鎳混合精礦鎳品位9.74 %，鎳總回收率83.90 %，微細(xì)粒級(jí)中鎳部分得到回收，因此原礦選礦原則流程以不脫泥銅鎳混合浮選流程較為適宜。

2.3 銅鎳混合浮選調(diào)整劑和捕收劑用量正交試驗(yàn)

由于原礦中天然可浮性好、易泥化的脈石礦物在混合浮選過程中會(huì)進(jìn)入混合精礦，不僅降低了混合精礦品位，而且給銅鎳分離帶來一定困難。此外，由于不同的含鎳礦物表面化學(xué)不均勻性，其對捕收劑具有不同的活性，且不同捕收劑吸附能力也不同^［9-10］。因此，進(jìn)行調(diào)整劑和捕收劑用量正交試驗(yàn)，調(diào)整劑選擇碳酸鈉、CMC（水平均為300 g/t、400 g/t、500 g/t）、硫酸銅（水平30 g/t、40 g/t、50 g/t），捕收劑選擇P601（新型藥劑，水平85 g/t、95 g/t、105 g/t）和復(fù)合黃藥（50 g/t）。正交試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

從表6試驗(yàn)結(jié)果可以看出：正交試驗(yàn)中各因素對鎳品位的影響差別不大，對鎳回收率影響從大到小順序?yàn)镃MC＞碳酸鈉＞P601+復(fù)合黃藥＞硫酸銅，綜合評(píng)價(jià)各藥劑適宜用量為CMC 500 g/t、碳酸鈉400 g/t、 P601+復(fù)合黃藥（95+50）g/t、硫酸銅30 g/t。

2.4 銅鎳混合浮選閉路試驗(yàn)

閉路試驗(yàn)采用一次粗選快速選出部分易浮的銅鎳礦得到銅鎳混合精礦1，而后采用兩段掃選合并中礦再選得到銅鎳混合精礦2，中礦按照不同含量返回適宜的選別作業(yè)。銅鎳混合浮選閉路試驗(yàn)流程見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

從表7試驗(yàn)結(jié)果可以看出：采用該流程選別，得到的2個(gè)銅鎳混合精礦加權(quán)平均鎳品位為7.33 %、鎳回收率為85.50 %，銅品位為2.05 %、銅回收率為96.32 %。

2.5 藥劑成本核算

采用新型藥劑進(jìn)行銅鎳混合浮選，選礦指標(biāo)較好，按照選礦廠實(shí)際采用的藥劑制度和試驗(yàn)采用的藥劑制度進(jìn)行藥劑成本核算，結(jié)果見表8。從表8可以看出：選礦廠生產(chǎn)1 t原礦藥劑成本為19.72元，采用試驗(yàn)用藥劑制度，生產(chǎn)1 t原礦藥劑成本為13.847元，每噸可節(jié)約藥劑成本5.873元。

3 結(jié) 論

1）某銅鎳礦石中鎳品位為1.11 ％，銅品位為0.28 ％，為低品位硫化銅鎳礦石。原礦中脈石礦物主要為纖閃石、滑石、綠泥石等易泥化礦物，且含鎳礦物鎳黃鐵礦和含鎳磁黃鐵礦又是脆性易泥、易氧化富含鐵的硫化礦物，導(dǎo)致礦石含泥量較高。采用預(yù)先脫泥浮選工藝，盡管浮選藥劑有所減少，但銅、鎳的損失增加，流程復(fù)雜，故不宜采用預(yù)先脫泥工藝。

2）采用不脫泥銅鎳混合浮選流程，即試驗(yàn)浮選流程與選礦廠現(xiàn)場流程相同，在試驗(yàn)獲得的工藝條件下，閉路流程獲得的銅鎳混合精礦產(chǎn)率12.95 %，含銅2.05 %、銅回收率96.32 %，銅回收率比選礦廠現(xiàn)場提高3.12百分點(diǎn)；銅鎳混合精礦含鎳7.33 %、鎳回收率85.50 %，鎳回收率比選礦廠現(xiàn)場提高4百分點(diǎn)。

3）采用試驗(yàn)用藥劑制度，生產(chǎn)1 t原礦藥劑成本13.847元，每噸可節(jié)約藥劑成本5.873元。新型銅鎳捕收劑P601具有用量小、環(huán)保效果好等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)銅鎳資源的高效綜合回收利用。

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Experimental research on a new collector to improve the recovery rate of copper and nickel

Ba Huiwen1，Xiong Xin2，Chen Pan2

（1.Qinghai Natural Resources Museum;

2.Qinghai Geology and Mineral Resources Testing and Application Center）

Abstract：A copper-nickel ore contains 0.28 % copper and 1.11 % nickel.When the copper-nickel mixed flotation process is adopted and the collector is the composite xanthate+dithiophosphate+C125，the recovery rates of copper and nickel are 93.20 % and 81.50 % respectively.To further improve the recovery rates of copper and nickel，a new copper and nickel collector P601 is developed.Part of the copper-nickel ore that is easy to float is quickly leached in the first stage of roughing to obtain copper-nickel mixed concentrate 1，and then copper-nickel mixed concentrate 2 is obtained by the process of two-stage scavenging combined with middling re-separation.The process is used and the obtained closed-circuit test indicators are as follows：the copper content of copper-nickel mixed concentrate is 2.05 %，the copper recovery rate is 96.32 %;the nickel content is 7.33 %，and the nickel recovery is 85.50 %.The copper recovery rate is increased by 3.12 percentage points and the nickel recovery rate is increased by 4 percentage points.The new copper-nickel collector P601 has the characteristics of small dosage，environmental friendliness，and effectiveness，and realizes the full recovery and utilization of copper and nickel resources.

Keywords：nickel sulfide ore;copper-nickel ore;pyrrhotite;mixed flotation;collector