內蒙古某低品位銅鎳礦石選礦試驗

張維佳 曹文紅 劉永茂

(內蒙古自治區冶金研究院，內蒙古 呼和浩特 010010)

內蒙古某銅鎳礦石銅鎳品位均較低，受選礦技術的制約，以前的選礦工藝研究都圍繞銅鎳混合浮選流程展開，最終獲得銅鎳混合精礦。隨著選礦技術的進步，若能實現銅鎳高效分離分選，則有利于提高產品附加值，提高礦山的經濟效益[1]。內蒙古自治區冶金研究院采用優先浮選流程對有代表性礦石進行了選礦試驗。

1 礦石性質

礦石中的金屬礦物主要為黃鐵礦、紫硫鎳礦、黃銅礦；脈石礦物主要有斜長石、輝石、角閃石，橄欖石及綠泥石少量。礦石結構主要以他形粒狀結構、半自形粒狀結構為主。礦石的構造以稀疏浸染狀構造為主，其次為斑點狀、星點狀和細脈狀構造。

紫硫鎳礦是礦石中最主要的含鎳礦物，多以細粒狀伴生在黃銅礦附近，有時與黃銅礦、黃鐵礦或單獨以幾何狀充填在脈石礦物骨架中。紫硫鎳礦為半自形—他形粒狀，節理清晰可見，粒度以中細粒為主，最大為0.60 mm，最小為0.001 mm，一般為0.30～0.003 mm。黃銅礦是礦石中的主要含銅礦物，多單獨產于脈石中，部分與黃鐵礦或紫硫鎳礦共生，與紫硫鎳礦共生關系密切，以他形粒狀為主，粒度大小相差懸殊，最大為0.50 mm，最小不足0.001 mm，以中細粒為主，一般為0.30～0.03 mm。

礦石化學多元素分析結果見表1，銅、鎳物相分析結果分別見表2、表3。

表1 原礦化學多元素分析結果

表2 銅物相分析結果

表3 鎳物相分析結果

由表1可見，礦石中的主要有價元素為銅和鎳。

表2、表3表明，礦石中的銅、鎳以硫化態為主，其次為氧化態。

2 試驗結果與討論

在探索試驗基礎上確定了優先浮選銅再浮選鎳的浮選工藝流程。

2.1 條件試驗

2.1.1 磨礦細度試驗

為了使目的礦物較好地解離，且盡量減少泥化，因此，首先進行了磨礦細度條件試驗。試驗采用1次粗選選銅流程。固定銅粗選的礦漿pH調整劑石灰用量為1 000 g/t，抑制劑NY-N為2 400 g/t，捕收劑Z-200為15 g/t，試驗結果見圖1。

圖1 磨礦細度對銅粗選指標的影響

從圖1可見，隨著磨礦細度的提高，銅粗精礦銅品位及回收率均先上升后下降，鎳品位和鎳回收率均先下降后上升，銅粗精礦銅回收率、鎳品位和鎳回收率變化趨勢的拐點均在磨礦細度為-0.074 mm占90%時。因此，確定磨礦細度為-0.074 mm占90%。

2.1.2 銅粗選條件試驗

試驗采用1次粗選選銅流程。

2.1.2.1 石灰用量試驗

在磨礦細度為-0.074 mm占90%，NY-N用量為2 400 g/t、Z-200為15 g/t情況下進行了石灰用量試驗，結果見圖2。

圖2 石灰用量對銅粗精礦指標的影響

從圖2可以看出，隨著石灰用量的增加，銅粗精礦銅品位和鎳品位均先上升后下降，銅回收率先顯著上升后微幅上升，鎳回收率上升。綜合考慮，確定銅粗選的石灰用量為800 g/t(礦漿pH=8.5)。

2.1.2.2 NY-N用量試驗

有研究表明，浮銅時NY-N是鎳礦物的理想抑制劑[2-4]。鎳礦物抑制劑NY-N用量試驗在磨礦細度為-0.074 mm占90%，石灰用量為800 g/t、Z-200為15 g/t條件下進行，試驗結果見圖3。

圖3 NY-N用量對銅粗精礦指標的影響

從圖3可以看出，隨著NY-N用量的增大，銅粗精礦銅品位下降、銅回收率上升、鎳品位和鎳回收率均下降。綜合考慮，確定銅粗選的NY-N用量為 1 000 g/t。

2.1.2.3 Z-200用量試驗

以選擇性較好的Z-200為浮銅捕收劑，試驗固定磨礦細度為-0.074 mm 占90%，石灰用量為800 g/t，NY-N用量為1 000 g/t，試驗結果見圖4。

圖4 Z-200用量對銅粗精礦指標的影響

從圖4可以看出，隨著Z-200用量的增加，銅粗精礦銅品位下降、銅回收率上升，鎳品位下降、鎳回收率上升。綜合考慮，確定銅粗選的Z-200用量為20 g/t。

2.1.3 鎳粗選條件試驗

試驗以1粗1掃浮銅尾礦為浮鎳給礦，試驗采用1次粗選流程。

2.1.3.1 硫酸銅用量試驗

鎳礦物浮選以硫酸銅為活化劑，試驗固定鎳粗選的水玻璃用量(對原礦，下同)為1 200 g/t，丁基黃藥為120 g/t，2號油為30 g/t，試驗結果見圖5。

從圖5可以看出，隨著硫酸銅用量的增大，鎳粗精礦品位先上升后下降，鎳回收率呈先快后慢的上升趨勢。綜合考慮，確定鎳粗選的硫酸銅用量為600 g/t。

圖5 硫酸銅用量對鎳粗精礦指標的影響

2.1.3.2 鎳粗選CMC用量試驗

由于硫化鎳占礦石中總鎳的74.70%，以稀疏浸染狀構造為主，且脈石礦物主要為硅酸鹽礦物，同時含有部分蝕變礦物如次閃石、絹云母和綠泥石等。在鎳浮選過程中加入CMC不但可以增強對硅酸鹽礦物的抑制作用，同時還可以減少綠泥石等蝕變類脈石礦物對鎳浮選過程的干擾[5-8]。CMC用量試驗在硫酸銅用量為600 g/t，水玻璃用量為1 200 g/t，丁基黃藥為120 g/t，2號油為30 g/t條件下進行，試驗結果見圖6。

圖6 CMC用量對鎳粗精礦指標的影響

從圖6可以看出，隨著CMC用量的增大，鎳粗精礦鎳品位先升后降，鎳回收率上升。綜合考慮，確定鎳粗選的CMC用量為200 g/t。

2.1.3.3 戊基黃藥+丁銨黑藥用量試驗

捕收劑選擇試驗確定的鎳礦物浮選捕收劑為戊基黃藥+丁銨黑藥，質量配合比為2∶1，戊基黃藥+丁銨黑藥用量試驗在硫酸銅用量為600 g/t，水玻璃用量為1 200 g/t，CMC用量為200 g/t，2號油為30 g/t條件下進行，試驗結果見圖7。

從圖7可以看出，隨著戊基黃藥+丁銨黑藥總用量的增加，鎳粗精礦鎳品位下降、鎳回收率上升。綜合考慮，確定鎳粗選戊基黃藥+丁銨黑藥的總用量為180 g/t，即戊基黃藥+丁銨黑藥為120+60 g/t。

圖7 戊基黃藥+丁銨黑藥總用量對鎳粗精礦指標的影響

2.2 閉路試驗

在開路試驗基礎上進行了閉路試驗，試驗流程見圖8，結果見表4。

圖8 閉路試驗流程

礦石采用圖8所示的流程處理，最終獲得銅品位為14.76%、銅回收率為82.15%的銅精礦，鎳品位為5.86%、鎳回收率為84.27%的鎳精礦。

3 結 論

(1)內蒙古某低品位銅鎳礦石中的金屬礦物主要為黃鐵礦、紫硫鎳礦、黃銅礦，脈石礦物主要有斜長石、輝石、角閃石，橄欖石及綠泥石少量。礦石結構主要以他形粒狀結構、半自形粒狀結構為主。礦石的構造以稀疏浸染狀構造為主，其次為斑點狀、星點狀和細脈狀構造。紫硫鎳礦是礦石中最主要的含鎳礦物，多以細粒狀伴生在黃銅礦附近，有時與黃銅礦、黃鐵礦或單獨以幾何狀充填在脈石礦物骨架中。紫硫鎳礦為半自形—他形粒狀，節理清晰可見，粒度以中細粒為主，最大為0.60 mm，最小為0.001 mm，一般為0.30～0.003 mm。黃銅礦是礦石中的主要含銅礦物，多單獨產于脈石中，部分與黃鐵礦或紫硫鎳礦共生，與紫硫鎳礦共生關系密切，以他形粒狀為主，粒度大小相差懸殊，最大為0.50 mm，最小不足0.001 mm，以中細粒為主，一般為0.30～0.03 mm。礦石中的主要有價元素為銅和鎳，均主要以硫化態形式存在。

(2)礦石在磨礦細度為-0.074 mm占90%的情況下，采用1粗2精1掃優先浮銅，再2粗2精1掃浮鎳流程處理，最終獲得銅品位為14.76%、銅回收率為82.15%的銅精礦，鎳品位為5.86%、鎳回收率為84.27%的鎳精礦。銅精礦、鎳精礦均達到Ⅴ級品質量標準。

[1] 馬鵬飛，韓統坤，翁存建.銅鎳硫化礦浮選分離研究現狀[J].礦產保護與利用,2015(5)：68-73.

Ma Pengfei,Han Tongkun,Weng Cunjian.Research status of flotation separation of copper nickel sulphide ores[J].Conservation and Utilization of Mineral Resources,2015(5)：68-73.

[2] 程耀先,黃英明.應用新藥劑提高銅浮選指標的生產實踐[J].有色礦山,2002(1):34-36.

Cheng Yaoxian,Huang Yingming.Production practice of using new agents to improve copper flotation indexes[J].China Mine Engineering,2002(1):34-36.

[3] 詹信順，鐘 宏，劉廣義.提高德興銅礦銅浮選回收率的新型捕收劑研究[J].金屬礦山,2008(12):70-73.

Zhan Xinshun,Zhong Hong,Liu Guangyi.Investigation on new collectors for improving the copper flotation recovery of Dexing copper mine[J].Metal Mine,2008(12):70-73.

[4] 王恒峰.某含碳銅礦回收銅的工藝試驗研究[J].中國礦業,2008(9):71-74.

Wang Hengfeng.Study on technical progress in recovery of copper from carbon bearing copper ores[J].China Mining Magazine,2008(9):71-74.

[5] 黃開國,張小云.高冰鎳浮選研究的現狀及展望[J].湖南有色金屬,2001(2):12-14.

Huang Kaiguo,Zhang Xiaoyun.The current situation and prospect on the flotation separation of high copper-nickel matte[J].Hunan Nonferrous Metals,2001(2):12-14.

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

[7] 邢方麗,肖寶清.新疆某低品位銅鎳礦選礦試驗研究[J].有色金屬:選礦部分,2010(1)：20-25.

Xing Fangli,Xiao Baoqing.Experimental study on a low-grade copper-nickel ore in Xinjiang[J].Nonferrous Metals:Mineral Processing Section,2010(1)：20-25.

[8] 王 懷,鄭 曄,郝福來,等.某低品位銅鎳硫化礦石選礦試驗[J].金屬礦山,2015(8)：79-84.

Wang Huai,Zheng Ye,Hao Fulai,et al.Experimental study on a low-grade copper-nickel sulfide ore[J].Metal Mine,2015(8)：79-84.