CPT浮選柱在紅旗嶺銅鎳硫化礦石中的應用與探討

劉緒光

(吉恩鎳業股份有限公司， 吉林 磐石 132311)

1 前言

吉恩鎳業磐石礦山分公司1 500t/d選礦廠采用銅鎳混合浮選流程處理紅旗嶺地區一號巖體和七號巖體的銅鎳硫化礦石，最終產品為銅鎳混合精礦及浮選尾礦。在目前生產現場中，存在著銅鎳礦石細粒級產品(-320目)損失率高的問題，尤其表現在浮選尾礦及精選尾礦當中細粒級產品銅、鎳金屬損失率較高，影響選礦廠銅鎳金屬的回收率。

2 礦石性質

紅旗嶺銅鎳硫化礦礦床類型屬深部巖漿熔離—貫入型[1]，主要礦石礦物有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦及少量紫硫鎳礦。硫化礦物約占礦石總量的20%，磁黃鐵礦占硫化物的50%～60%，磁黃鐵礦與鎳黃鐵礦之比為3∶1～6∶1，礦石平均鎳銅比為35∶1～4∶1。脈石礦物以輝石和斜長石為主，但大部分已蝕變成為蛇紋石、滑石、角閃石、綠泥石等。

黃銅礦多以不規則狀產出在磁黃鐵礦中，呈細粒嵌布。少部分黃銅礦在脈石礦物中呈片狀、浸染狀產出。鎳黃鐵礦、針鎳礦基本不含銅。鎳的主要載體礦物為磁黃鐵礦，鎳黃鐵礦、黃鐵礦等與磁黃鐵礦緊密伴生。磁黃鐵礦中的鎳除呈類質同象存在外，尚有部分鎳黃鐵礦呈火焰狀結構嵌布其中，其品位較高。主要金屬礦物嵌布粒度情況見表1。

表1 主要金屬礦物嵌布粒度 %

3 主要問題分析

3.1 浮選尾礦細粒級產品損失率較高

由于浮選當中各種粒度的浮選行為是有差別的，細粒礦物具有許多特殊的物理性質和物理化學性質，使用的機械攪拌式浮選機對于細粒級礦物的浮選效果一直不佳，是制約選礦金屬回收率提高的主要原因之一。

吉恩鎳業磐石礦山分公司選礦車間2017年浮選尾礦多級別篩析結果見表2。

表2 尾礦多級別篩析結果

通過表2可以看出，選礦車間浮選尾礦有2個主要特點，一是粒度分布不均勻，-320目以下級別產率占比較高，+200目以上級別產率達到20%以上，這種粗粒較粗，細粒較細的情況多是因一采區及七采區礦石性質差異引起的；細粒級別金屬損失率較高，嚴重時甚至有60%以上的鎳金屬都損失在-320目級別當中。

3.2 精選尾礦細粒級產品損失率較高

同樣的，類似于浮選尾礦，選礦車間精選工藝尾礦——即“一精尾”當中也存在類似情況，該精選尾礦存在著浮選濃度低、細粒級產品損失率高、粒度分布不均勻的特點，對現場精選尾礦(一精尾)進行多級別篩析，其結果見表3所示。

表3 精選尾礦多級別篩析結果

由表中數據可以看出，精選尾礦細度較細，其-400目級別產率達到80%以上，金屬分布達到83%以上，是精選尾礦鎳金屬損失的最主要區間。

依據礦石性質，精選尾礦當中大部分應是較難浮選的含鎳磁黃鐵礦及過細鎳金屬礦物，其平均S/Fe=0.86、Ni/Fe=0.039。其中部分磁黃鐵礦含鐵有缺失，并被S或Ni代替。因此，含鎳磁黃鐵礦易氧化、可浮性差及細粒級產品不能被浮選機有效回收是精選工藝尾礦損失的主要原因。另外，在精選尾礦浮選槽可以看到，浮選槽上浮泡沫量大。“一精尾”濃度較低，且其礦漿中不可避免殘留的浮選藥劑導致泡沫層過厚、黏度增大，更嚴重的是大量細粒級產品不能在機械攪拌式浮選機當中得到回收，不僅導致精選尾礦品位較高，而且給浮選系統帶來一定程度影響。

3.3 礦泥當中細粒級產品損失率較高

礦泥，在選礦中的概念是小于10～19μm的微細礦石顆粒，是在礦石的開采、破碎和磨礦過程中，由于礦石中含有一些極易泥化的成份而產生的[2]。礦泥具有質點小，比表面積大，表面鍵力不飽和等特性，它會造成精礦回收率低，精礦質量差，藥劑消耗高，嚴重影響了生產技術指標。因此，對于礦泥產生的預防和產生后的正確處理也就成了穩定、提高選礦技術指標的關鍵所在。

通過洗礦的方式收集原礦石當中的礦泥，通過分析表明，其礦泥中Ni、Cu、S、MgO、Fe等成份含量低于原礦；而Al2O3、CaO含量高于原礦，原礦礦泥主要化學組成情況見表4。

表4 原礦礦泥主要化學組成情況

原礦礦泥多級別篩析見表5。

表5 多級別篩析結果

從礦物組成的相對含量來比較礦泥與原礦石，礦泥當中的的硫化礦物含量比原礦低；而脈石礦物含量比原礦高。特別是細泥類礦物含量高，這是礦泥當中細粒級產品損失率較高的原因之一。

4 試驗研究方法及開路條件試驗

4.1 浮選柱尾礦再選試驗

采用CPT浮選柱半工業浮選柱，在選礦車間進行浮選尾礦再選半工業試驗，采用一次一因素試驗法，分別進行了藥劑用量、充氣量、給礦濃度、中礦循環量等試驗，利用探索、總結的試驗數據進行綜合條件試驗。

尾礦再選綜合條件試驗結果見表6。

表6 浮選柱尾礦再選試驗結果

由表6試驗數據可以看出，綜合條件試驗效果較差，在不同給礦濃度條件下，試驗指標均不理想。猜測是礦漿當中的細粒級產品沒有有效回收，對浮選柱精礦進行浮選機再選，目的是通過浮選機再選考察浮選柱精礦的可選性，再選試驗結果見表7。

表7 浮選柱精礦再選試驗結果表

由表7數據可以看出，浮選機常規浮選可以回收浮選柱精礦當中鎳金屬，與實驗室常規浮選機尾礦再選試驗指標相接近，說明浮選柱精礦過細粒級產品占比不高，尾礦中細粒級產品浮選柱回收效果不明顯。

通常來說，浮選柱較之浮選機，可大幅度提高細粒級金屬礦物的回收率，浮選柱的精礦產品通過浮選機再選將造成部分細粒級金屬礦物損失到尾礦當中，通過表7數據可見，在入選原礦鎳品位0.431%的條件下，精礦產品富集了1.6倍，中礦產品富集了1.4倍，未取得優于常規浮選機的試驗指標。將進一步對浮選柱各產品進行多級別篩析，考察細粒級產品回收情況。

對浮選柱產品多級別篩析，考察各個粒級的回收情況，篩析結果見表8。

表8 浮選柱尾礦再選產品多級別篩析結果

由表8數據可見，給礦產品當中-320目級別金屬量占總金屬量的54.18%，經浮選柱再選后，尾礦產品中該粒級占比54.16%，該級別數據完全沒有得到回收，最終導致尾礦當中細粒級金屬沒有得到有效回收。

4.2 浮選柱精選替換浮選機試驗

采用CPT浮選柱半工業浮選柱，在選礦車間進行CPT浮選柱替換浮選機，考察其在選礦車間精選工藝的應用，目的是通過替換精選浮選機，提高精選工藝混合精礦品位及回收率，提高選礦指標，其綜合條件試驗結果見表9。

由表9數據可見，CPT浮選柱替換精選浮選機試驗鎳金屬平均回收率為59.89%，低于常規流程GF系列浮選機精選回收率。其平均鎳精礦品位5.32%，略高于當班精選作業選別指標。對現場精選尾礦及浮選柱精選工藝尾礦分別進行多級別篩析，考察尾礦產品中粒級分布情況。尾礦產品篩析結果對比情況見表10。

表9 浮選柱精選實驗結果表

表10 尾礦多級別篩析結果對比表

由表10產率及金屬分布率可見，CPT浮選柱對精選當中細粒級產品回收效果好于浮選機，對粗粒級產品回收效果弱于GF浮選機，結合前期綜合條件試驗數據可以看出：CPT浮選柱精選替換浮選機試驗從數據上看指標不理想，不優于現有GF系列浮選機。

4.3 試驗結果分析

通過尾礦浮選柱再選條件試驗及替換精選浮選機試驗可以看出，選礦車間浮選尾礦、精選尾礦及礦泥當中的細粒級鎳金屬產品沒有得到有效回收，分析細粒級產品回收效果差的主要原因如下。

1) 礦石性質影響

鎳礦石的含鎳礦物主要是鎳黃鐵礦、針硫鎳礦、紫硫鎳鐵礦等游離硫化鎳，還有一部分鎳以類質同象賦存于磁黃鐵礦中，還有少量硅酸鎳[3]。在浮選中，鎳礦物的可浮性不同于金礦、銅礦、鉬礦等天然可浮性較高的金屬礦物，鎳黃鐵礦及含鎳磁黃鐵礦的浮游特性不同，可浮性差距較大，導致鎳礦物適合采用快選快出方式提早回收含鎳礦物，同時避免磁黃鐵礦過度氧化損失于尾礦當中。

鎳黃鐵礦解離和裂隙特別發育，屬于性質易脆、易泥化的硫化鐵礦物，細粒級的鎳黃鐵礦大部分在脈石礦物中容易被礦泥罩蓋，以微細粒包裹體形式存在，難于有效浮游。含鎳磁黃鐵礦屬于性質易脆、易泥化而且容易氧化的硫化鐵礦物，也是與其鎳黃鐵礦關系最密切的礦物，含鎳磁黃鐵礦容易被氧化，導致表面生成氫氧化鐵膜，造成可浮性下降。另外，脈石礦物多是蝕變較強、易泥化的硅酸鹽礦物，它們與礦泥易形成“自凝聚”，是影響浮選柱選別效果的原因之一。

2) 浮選柱礦物顆粒接觸機率弱于浮選機

從尾礦再選實驗和精選替換浮選機實驗多級別數據上看，均出現了浮選柱回收細粒級產品優于浮選機，回收粗粒級產品弱于浮選機的現象。這是由于浮選機的選別特性(礦化程度、排礦方式)所決定的，浮選機在選別過程中的機械攪拌力及機械夾帶作用增加了目的礦物顆粒與氣泡的接觸概率，也容易使礦物克服表面水化層黏附于氣泡上；而浮選柱無攪拌系統，無法起到類似作用，顆粒難以懸浮，導致礦物顆粒與氣泡接觸機率弱于浮選機。

3) 浮選柱選別特性影響

較之浮選機，浮選柱具有更厚、更穩定的泡沫層，容易提高精礦品位，但同時會導致可浮性差的礦物跌落于礦漿當中，不能跟隨泡沫產品以夾帶及強制排礦方式富集到精礦當中，造成尾礦損失增加，易造成以損失回收率為代價達到提高精礦品位的現象。

4) 洗礦工藝影響

選礦車間破碎工藝帶有洗礦工藝，洗礦時帶來的大量洗礦水會造成浮選總尾礦品位略微升高，從而影響尾礦再選入選品位，也是影響浮選柱尾礦再選試驗效果。

5) 磨礦條件影響

選礦車間采用集中磨礦、集中入選方式進行混合浮選，入選礦漿細度大致在-200目，占70%～75%之間。混合浮選尾礦及浮選粗精礦的礦漿細度略粗，容易使得浮選柱入選粒度偏大，易造成粗粒級鎳礦物得不到充分回收，是影響試驗效果的因素之一。

6) 通過對CPT浮選柱多級別篩析考察

浮選柱精礦產品富集比高、選擇性好，尾礦產品當中細粒級產品損失較大，說明該設備適宜于提高精礦品位，適用于目的礦物浮選差異小，可浮性較好的銅、鉬等礦物，對于以硫化鐵為主的鎳礦物適應性不佳。因浮選柱尾礦細粒級損失占主導地位，該粒級產品很難用浮選機回收；另外，浮選柱排尾濃度較低，使得浮選現象惡化，粗粒級產品回收效果依然不佳，最終導致指標不理想。

5 結論

(1) “浮選柱精選試驗” 在入選鎳品位1.68%情況下，經浮選柱選別可得到鎳精礦品位 5.32%，鎳金屬回收率59.89%的選礦指標，選礦效率弱于GF系列浮選機，暫不推薦銅鎳礦石精選作業。

(2) CPT浮選柱不適用于紅旗嶺地區銅鎳硫化礦應用是由鎳礦物的礦石性質及工藝流程及浮選柱選別特性所決定的，尤其是此種目的礦物可浮性差距較大的鎳礦物更為顯著，導致該系列浮選柱未能在紅旗嶺地區銅鎳硫化礦選礦中取得良好的選礦指標。