金川硫化銅鎳礦選礦工藝改造實踐

丁良忠，代宗，賀志青

（金川集團股份有限公司, 甘肅 金昌 737100）

鎳和銅金屬被廣泛的應用于各個行業中，尤其在全球氣候變暖的環境下，國內外都在推動清潔能源使用，而鎳和銅是三元電池和新能源汽車所必需的金屬，可以預見未來對鎳和銅需求會更大[1-2]。我國鎳礦石以硫化鎳礦石為主，金川硫化銅鎳礦是國內最大的硫化銅鎳礦床[3]。隨著金川公司的發展，選礦廠現礦石年處理量已經步入1000萬t，為降低成本、提高生產指標，近年來選礦廠采取了一系列的措施，并取得了良好的效果[4-7]。但由于原礦性質復雜、氧化鎂含量高等原因，選礦廠某系統現有的工藝流程已不能保證精礦質量和回收率。因此，工藝技術改造迫在眉睫。

1 原礦性質

該系統處理的硫化銅鎳礦由兩部分組成，一部分金屬品位較高，另一部分金屬品位較低。兩部分中的鎳礦物主要以鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦為主，銅礦物主要以黃銅礦、方黃銅為主。其他金屬礦物主要包括黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦和菱鐵礦等。非金屬礦物主要為蛇紋石、橄欖石、綠泥石、角閃石及古銅輝石等。低品位礦石多組分分析結果見表1，礦石中鎳和銅的物相見表2、3；高品位礦石多組分分析結果見表4，礦石中鎳和銅的物相見表5、6。

表1 低品位礦石多組分分析結果/%Table 1 Multi component analysis results of low grade ore

表2 低品位礦石鎳化學物相Table 2 Chemical phases of nickel in low grade ores

表3 低品位礦石銅化學物相Table 3 Chemical phases of copper in low grade ores

表4 高品位礦石多組分分析結果/%Table 4 Multi component analysis results of high grade ore

表5 高品位礦石鎳化學物相Table 5 Chemical phases of nickel in high grade ores

表6 高品位礦石銅化學物相Table 6 Chemical phases of copper in high grade ores

根據以上原礦性質分析可知，該銅鎳礦為硫化銅鎳礦，且高品位礦石中墨銅礦含量較高，對銅的回收不利。

2 現行工藝流程存在問題及工藝考察

2.1 工藝流程及存在問題

該礦石處理方式為兩段磨浮流程，礦石一段磨礦后經一粗兩精獲得高品位精礦，粗選尾礦與一段一次精選尾礦進行二段磨礦，經一粗三精兩掃獲得低品位精礦和最終尾礦。采用階磨階選可以減少礦石過粉碎，有效地降低精礦中的雜質含量，提升精礦品質。其工藝流程和藥劑制度見圖1。生產實踐表明，在圖1所示工藝流程和藥劑制度下，二段二次精選作業長期冒礦，浮選系統不穩定。2020年2～5月生產指標見表7。

圖1 改造前工藝流程Fig.1 Technological process before transformation

由表7可知，系統存在問題為：①高精中氧化鎂含量高于7%，高于冶煉要求的6.8%，導致精礦品質低，不能滿足冶煉需求；②尾礦中金屬品位高，金屬回收率低。以上兩個問題，嚴重影響選廠經濟效益。因此，進行指標優化迫在眉睫。

表7 工藝改造前生產指標Table 7 Production index before process transformation

2.2 工藝考察

為了查明原因、解決問題，主要從抑制劑和工藝流程兩方面進行了考察，但抑制劑的小型實驗室試驗沒能取得理想指標。因此進行了工藝流程考察，以期提高精礦品質和回收率。

針對高精氧化鎂嚴重超標問題，對一段二次精選作業進行取樣分析。一段二次精選配置7臺浮選機，對每臺浮選機泡沫逐臺取樣，分析每臺浮選機精礦的金屬品位和氧化鎂含量，完成局部流程考察。取樣工作進行三天，取樣三次，分析結果見表8。

由表8可知，一段二次精選后三臺浮選機產出精礦氧化鎂含量高，基本都超過6.8%，甚至第二次取樣分析最后一臺浮選機產出精礦氧化鎂含量達到了20.22%。這表明最后三臺浮選機產出精礦是導致高精氧化鎂含量的重要原因。

表8 一段二次精選作業分析結果Table 8 Analysis results of secondary cleaning operation in Section one

以上數據和分析表明一段二次精選流程長、浮選時間長，導致高精氧化鎂嚴重超標。

針對尾礦金屬含量高，金屬回收率低的問題，對二段精選作業進行局部流程考察。二段精選為三次精選作業，其中二段二次精選作業配備5臺浮選機，二段三次浮選機配備3臺浮選機，二段二次精選的泡沫通過吸漿管自吸給入二段三次精選第一臺浮選機。對二段二次精選和三次精選進行流程考察分析，取樣工作進行三天，取樣三次，化驗結果見表9。

由表9可知，除了第二次采樣低精鎳品位較低，其他兩次鎳品位都大于5.2%，第一次低精鎳品位達到了6.85%。經過操作控制，二段二次產出精礦已可以滿足冶煉需求，三次精選作業雖然提高了精礦品位，但導致更多金屬進入中礦循環，不利于提高回收率。在生產過程中由于二段二次精選的泡沫產量較大，導致二段三次精選吸漿式浮選機吸漿能力不足，造成二段二次精選作業長期冒礦。以上問題導致浮選流程不穩定、較多金屬進入中礦循環，是尾礦中金屬損失大、金屬回收率偏低的主要原因。

表9 二段精選作業分析結果Table 9 Analysis results of second stage cleaning operation

3 技術改造方案及實踐

根據原礦性質可知，原礦中氧化鎂含量較高。對一段二次精選作業進行分析可知，一段二次精選流程較長，浮選時間較長，導致高精氧化鎂居高不下。對二段精選作業分析可知，二段采用兩次精選便可得到滿足冶煉要求的低品位精礦，三次精選加長了浮選流程，導致更多金屬進入中礦循環，且三次精選吸漿式浮選機吸漿能力不足，導致浮選系統不穩定，不利于提高回收率。

根據表8、9數據所得分析結果，提出了以下技術改造方案：①將一段二次精選由7臺浮選機配置改為4臺浮選機配置，后3臺作為精掃選，精掃選精礦返回一段二次精選，精掃選尾礦返回一段一次精選，縮短浮選流程和浮選時間，降低高精氧化鎂含量；②將二段二次精選和二段三次精選合并，拆除二段三次精選吸漿管，將二段二次作業浮選機增加至8臺，使二段精選作業由三次精選改為兩次精選，減少進入中礦的金屬，提高回收率。技術改造后的工藝流程見圖2. 2020年6～7月份生產指標見表10。工藝改造后部分生產指標見圖3。

圖2 改造后工藝流程Fig.2 Technological process after transformation

圖3 部分生產指標統計Fig.3 Statistics of some production indexes

由圖3、表10可知，經過技術改造后，高精氧化鎂保持在6.8%以下，尾礦中鎳品位降至0.18%以下，銅品位降至0.28%以下，鎳回收率提高至87%以上，銅回收率提高至79%左右，并徹底解決二段二次精選作業冒礦的問題。相比工藝改造之前，浮選系統更加穩定，生產指標有了較大幅度提高，完成了指標要求，提高了金屬回收率。

表10 工藝改造后生產指標Table 10 Production index after process transformation

以上分析表明，工藝改造后流程的優點在于：①使浮選系統更加流暢，有利于生產指標的穩定；②降低了高精氧化鎂含量，滿足了冶煉需求；③提高了金屬回收率，減少了尾礦中金屬的損失。因此，此次工藝技術改造達到了目標要求，為選廠帶來了可觀的經濟效益，亦可為同類型硫化銅鎳礦選礦技術改造提供一定的借鑒。

4 結語

（1）采用原始工藝流程，由于原礦氧化鎂含量高，一段二次精選流程長、浮選時間長，導致高精氧化鎂超標；二段精選次數多，較多金屬進入中礦循環；二段二次精選作業長期冒礦，系統不穩定，導致尾礦金屬品位高、回收率低。

（2）采用改造后工藝流程，對一段二次精選浮選機重新配置，縮短浮選流程，減少浮選時間，高精氧化鎂含量小于6.8%；將二段二次精選與二段三次精選合并，減少二段精選次數，鎳回收率提高至87%以上，銅回收率提高至79%左右。工藝改造后，浮選系統穩定，精礦品質和金屬回收率都有較大提高。

（3）未來仍要加強原礦工藝礦物學研究、新藥劑研發和新工藝的探索，不斷優化、提高生產指標，做到應收盡收，進一步提高選廠的經濟效益和社會效益。