低品位高泥高鎂硫化銅鎳礦浮選試驗研究①

曹 楊， 孫 磊， 孫 偉， 汪清清， 王成文， 彭再華，3， 高志勇， 曹學鋒

（1.中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083；2.鎳鈷資源綜合利用國家重點實驗室，甘肅 金昌 737100；3.西部礦業(yè)集團有限公司，青海 西寧 810003）

鎳是重要的戰(zhàn)略性礦產資源，被廣泛用于飛機、雷達等各種軍工制造業(yè)以及民用機械制造業(yè)和電鍍工業(yè)等[1-4］。 我國鎳資源豐富，總儲量約占世界儲量的25%，年產鎳約占世界總產量的68%[5］。 我國的原生鎳資源主要來源于多金屬硫化銅鎳資源，具有嵌布粒度微細、共伴生關系復雜等特點[6-10］。 新疆某銅鎳礦是難選高泥高鎂硫化銅鎳礦，相較于國內其他硫化銅鎳礦，該礦含鎂脈石礦物以滑石為主，在磨礦階段極易泥化，浮選過程中通過機械夾帶作用進入精礦，導致精礦氧化鎂含量超標，選別難度加大[11-12］。 針對該礦石性質，采用二元混合抑制劑和捕收劑的銅鎳混合浮選-銅鎳分離工藝流程，實現(xiàn)了銅、鎳的高效回收和有效分離，可為同類型資源的綜合利用提供參考。

1 礦石性質

1.1 礦石元素組成及礦物組成

礦樣取自新疆某礦山，其化學多元素分析結果見表1，主要礦物組成見表2。

表1 原礦化學多元素分析結果（質量分數(shù)）%

表2 原礦主要礦物組成（質量分數(shù)）%

表1 結果表明，原礦銅、鎳品位分別為0.09%和0.38%，是需要回收的主要有價元素；氧化鎂含量為19.15%，是需要脫除的成分。 表2 結果表明，原礦中金屬礦物主要有鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦，其他金屬礦物含量較少；銅主要以黃銅礦形式存在，鎳主要以鎳黃鐵礦形式存在；脈石礦物主要由滑石、黑云母、輝石等極易泥化的含鎂硅酸鹽類礦物組成。 該礦石屬于高泥高鎂硫化銅鎳礦石。

1.2 主要礦物嵌布特征

經顯微鏡下觀察，原礦金屬礦物與硅酸鹽脈石礦物之間主要具有以下嵌布特征：鎳黃鐵礦主要呈半自形、他形產出，呈塊狀、不規(guī)則狀、粒狀、細脈狀嵌布，部分呈細脈狀嵌布在磁黃鐵礦中，大部分與輝石、橄欖石等脈石礦物連生。 黃銅礦主要呈半自形、他形晶產出，呈不規(guī)則塊狀、粒狀、細脈狀、浸染狀嵌布，絕大部分與綠泥石、輝石、云母等脈石礦物連生，少量呈粒狀、細脈狀嵌布于鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦中。 脈石礦物主要由滑石、閃石、輝石、云母、長石、綠泥石、橄欖石等組成，另有少量或微量的石英、方解石、蛇紋石等礦物，嵌布粒度較粗，一般在0.043 mm 以上。

2 試驗結果與討論

2.1 試驗方法

采用“銅鎳混合浮選-銅鎳分離”工藝流程進行試驗，經磨礦試驗確定磨礦細度為－0.074 mm 粒級占75%左右，試驗原則流程見圖1。

圖1 試驗原則流程

2.2 粗選抑制劑試驗

2.2.1 抑制劑組合試驗

由礦石性質可知，該銅鎳礦中易浮易泥化的含鎂硅酸鹽類脈石礦物較多，需通過多種抑制劑組合來進行有效抑制。 在丁基黃藥用量70 g／t、丁銨黑藥用量40 g／t 條件下，考察了羧甲基纖維素鈉（CMC）、水玻璃、六偏磷酸鈉和碳酸鈉抑制劑組合對銅、鎳浮選回收效果的影響，結果見表3。

表3 結果表明，不同抑制劑組合條件下，銅品位和回收率變化不明顯，鎳品位和回收率有較大差異。 當水玻璃和CMC 組合使用時，獲得了銅品位0.48%、銅回收率85.46%，鎳品位1.45%、鎳回收率69.85%的混合精礦，綜合指標較優(yōu)。 后續(xù)試驗中確定使用水玻璃和CMC 組合作為含鎂硅酸鹽類脈石礦物抑制劑。

2.2.2 抑制劑用量試驗

為進一步確定組合抑制劑的適宜配比，在丁基黃藥用量70 g／t、丁銨黑藥用量40 g／t、CMC 用量300 g／t條件下，考察了水玻璃用量對銅、鎳浮選指標的影響，結果見圖2。 水玻璃用量小于1000 g／t 時，隨著水玻璃用量增加，銅、鎳品位和回收率均呈上升趨勢；之后繼續(xù)增大水玻璃用量，銅、鎳回收率開始下降，品位變化不顯著。 確定水玻璃適宜用量為1000 g／t。

圖2 水玻璃用量對粗選銅、鎳指標的影響

水玻璃用量1000 g／t，其他條件不變，考察了CMC 用量對銅、鎳浮選指標的影響，結果見圖3。

圖3 CMC 用量對粗選銅、鎳指標的影響

圖3 結果表明，CMC 用量低于300 g／t 時，隨著CMC 用量增加，銅、鎳品位和回收率均呈增長趨勢；之后繼續(xù)增大CMC 用量，銅、鎳回收率開始下降，品位變化不顯著。 確定CMC 適宜用量為300 g／t。

2.3 粗選捕收劑試驗

2.3.1 捕收劑組合試驗

原礦中銅、鎳品位較低，脈石礦物含量較高，使用單一捕收劑難以實現(xiàn)有價金屬的應收盡收。 在水玻璃用量1000 g／t、CMC 用量300 g／t 條件下，考察了丁基黃藥、戊基黃藥、丁銨黑藥和Z-200 捕收劑組合對銅、鎳浮選回收效果的影響，結果見表4。

表4 捕收劑組合試驗結果

表4 結果表明，丁基黃藥和丁銨黑藥組合使用時，可獲得銅品位0.49%、銅回收率91.57%、鎳品位1.34%、鎳回收率76.95%的混合精礦，綜合指標較好。 后續(xù)試驗使用丁基黃藥和丁銨黑藥組合作為銅鎳混合浮選捕收劑。

2.3.2 捕收劑用量試驗

為了進一步確定組合捕收劑的適宜配比，在水玻璃用量1000 g／t、CMC 用量300 g／t、丁銨黑藥用量40 g／t條件下，考察了丁基黃藥用量對銅、鎳浮選指標的影響，結果見圖4。

圖4 丁基黃藥用量對粗選銅、鎳指標的影響

由圖4 可見，丁基黃藥用量從50 g／t 增加到70 g／t，銅、鎳回收率逐漸升高，之后繼續(xù)增大丁基黃藥用量，銅、鎳回收率開始下降；在整個丁基黃藥用量范圍內，隨著丁基黃藥用量增加，銅、鎳品位均呈下降趨勢。 綜合考慮，確定丁基黃藥適宜用量為70 g／t。

丁基黃藥用量70 g／t，其他條件不變，考察了丁銨黑藥用量對銅、鎳浮選指標的影響，結果見圖5。

圖5 丁銨黑藥用量對粗選銅、鎳指標的影響

圖5 結果表明，隨著丁銨黑藥用量增大，銅、鎳品位下降，銅回收率先上升后降低，鎳回收率一直處于上升趨勢。 綜合考慮，確定丁銨黑藥適宜用量為40 g／t。

2.4 閉路試驗

在單因素條件試驗和開路試驗基礎上，開展了閉路試驗，并對藥劑制度及工藝流程進行了優(yōu)化，在銅鎳分離過程中，以活性炭作為藥劑吸附劑來脫除殘余的浮選藥劑，以此降低殘余浮選藥劑對銅、鎳分離指標的影響。 閉路試驗流程和藥劑制度見圖6，結果見表5。

圖6 閉路試驗流程

表5 閉路試驗結果

表5 結果表明，閉路流程可獲得銅品位25.11%、回收率79.90%的銅精礦和鎳品位6.98%、回收率75.01%的鎳精礦。 浮選精礦中銅、鎳互含較低，銅、鎳得到了較好地回收與分離。 同時，銅、鎳精礦中氧化鎂含量分別為2.02%和5.32%，滿足氧化鎂含量小于6.5%的冶煉要求。

3 結論

1） 礦石中銅主要以黃銅礦形式賦存，鎳主要以鎳黃鐵礦形式賦存，脈石主要為以滑石為代表的含鎂硅酸鹽類礦物；礦樣中銅、鎳品位分別為0.09%和0.38%，含氧化鎂19.15%。

2） 以水玻璃和CMC 為組合抑制劑，以丁基黃藥和丁銨黑藥為組合捕收劑，采用銅鎳混合浮選-銅鎳分離工藝流程，閉路試驗可獲得銅品位25.11%、銅回收率79.90%、含氧化鎂2.02%的銅精礦以及鎳品位6.98%、鎳回收率75.01%、含氧化鎂5.32%的鎳精礦，實現(xiàn)了銅、鎳高效回收和有效分離。