某硫化銅鎳礦石浮選指標優(yōu)化試驗研究

馮艷 宋振國， 陳康康 陳國舉 楊洪 劉立彥

（1.鎳鈷資源綜合利用國家重點實驗室；2.礦物加工科學與技術國家重點實驗室；3.礦冶科技集團有限公司）

銅、鎳均是當前人類社會中應用極為普遍的金屬，在電力、計算機、航空航天、催化劑等領域有著極為重要的應用［1-3］。2 種金屬共同形成的硫化銅鎳礦石是國內鎳資源及銅資源的主要存在形式［3］，該類資源目前多以浮選法加以回收［4］。

典型的硫化銅鎳礦石主要由銅鎳鐵等硫化礦物及蛇紋石等為代表的脈石礦物組成，由于其獨特的礦物組成，在浮選時往往存在金屬回收率低、精礦品位低等問題。礦石中主要的硫化礦物為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等，這些礦物均為半導體，容易失去電子而被氧化，氧化后表面形成親水的氧化膜，導致浮選回收率降低。礦石中含有的脈石礦物極易磨細，在磨礦時往往產(chǎn)生大量細粒礦泥，一方面通過機械夾雜或異相凝聚進入精礦，導致精礦品位降低，同時細粒的礦泥消耗捕收劑或是罩蓋在硫化礦物表面導致銅鎳浮選回收率下降。此外，目前常用的鐵磨礦介質也會影響銅鎳礦石的浮選，一方面鐵介質磨礦消耗礦漿中的溶解氧［5-6］，將礦漿維持在較低的電位，不利于捕收劑在硫化礦物表面發(fā)生電化學吸附；另一方面，鐵介質磨礦產(chǎn)生的鐵氫氧化物等大量吸附在硫化礦物表面，形成親水性表面，不利于硫化礦物上浮，同時還可能活化蛇紋石等脈石，導致精礦品位降低［7-11］。

某硫化銅鎳礦石品位較低，在浮選時存在金屬回收率較低、精礦中氧化鎂品位較高的問題，針對其開展了浮選指標優(yōu)化試驗，篩選出了有效的調整劑BC。浮選試驗表明，添加調整劑BC 可有效促進硫化礦物上浮，同時降低脈石礦物上浮量；閉路試驗結果表明，添加BC 可提高銅鎳回收率，同時降低精礦中的氧化鎂含量。

1 試驗原料及方法

1.1 試驗原料

試驗用礦石取自國內某硫化銅鎳礦山，將礦石破碎至2 mm，混勻后取出綜合樣，余下礦樣密封保存待用。原礦主要元素化學分析及主要礦物分析結果見表1、表2。

由表1、表2 可知，礦石含銅1.08%、含鎳1.16%、氧化鎂24.70%，銅、鎳主要以鎳黃鐵礦、黃銅礦等形式存在，另含有大量的蛇紋石、綠泥石、硅酸鹽等礦物。

1.2 試驗方法

采用試驗室小型球磨機進行磨礦，磨礦濃度50%，磨礦產(chǎn)品-0.074 mm 含量70%。采用1.5 L 浮選機進行浮選，每組試驗浮選機轉速、充氣量均保持一致，進行浮選速度試驗時，在試驗開始后的1，3，6，10 min 收集礦樣；進行泡沫含水量試驗時，在同樣時間節(jié)點取精礦，稱取礦漿總質量，減去烘干后礦樣的干重即為含水量。所用試劑檸檬酸、酒石酸均為化學純，BC 為自制；捕收劑乙黃藥產(chǎn)自山東棲霞藥劑廠，BK903G產(chǎn)自北礦化學科技有限公司，均為工業(yè)品。

2 結果與討論

2.1 調整劑種類試驗

大量研究表明，檸檬酸、酒石酸等試劑可有效提高鎳黃鐵礦等硫化礦物浮選指標［10，12-14］，故進行調整劑種類試驗，藥劑添加后攪拌3 min，浮選時間10 min，試驗流程見圖1，試驗結果見圖2。

由圖2 可見，隨著3 種調整劑用量的增加，銅鎳的金屬回收率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，表明3種藥劑在一定用量下均可有效提高銅鎳金屬回收率，其中以BC 效果最好；因此后續(xù)采用BC 作為調整劑。BC作為調整劑時的泡沫現(xiàn)象見圖3。

由圖3 可見，未添加BC時，泡沫量大，但金屬光澤不明顯，表明硫化礦物上浮量相對少，而細粒級脈石上浮量相對較多，這些細粒脈石具有穩(wěn)定泡沫作用；添加BC后，泡沫金屬光澤明顯，泡沫層相對較薄，結合浮選試驗結果，可知添加BC 促進了銅鎳礦物的上浮，并減少了進入精礦的脈石量。

2.2 BC對銅鎳礦浮選的影響機理研究

2.2.1 BC對銅鎳浮選速度的影響

為研究BC 對銅鎳礦物浮選的影響，進行浮選速度試驗。試驗流程見圖1，試驗結果見圖4。

由圖4 可見，添加BC 后同樣的浮選時間，銅鎳金屬均可獲得更高的回收率，表明BC 提高了銅鎳礦物的浮選速度；硫化礦物被氧化后，礦物浮選速度下降，添加BC 可能清除掉了表面的氧化部分，從而提高了硫化礦物的上浮速度，進而提高了金屬的回收率。

2.2.2 BC對泡沫含水量的影響

有研究表明，細粒級脈石上浮量大時，可產(chǎn)生更豐富的泡沫，故而脈石夾雜量和泡沫水回收率往往呈現(xiàn)正相關［15-16］。進行BC 對泡沫含水量的影響試驗，試驗結果見圖5。

由圖5 可見，當上浮同樣質量的精礦時，空白組水量明顯多于BC組，表明泡沫中細粒脈石夾雜量較大，而添加BC可明顯降低精礦中脈石泡沫夾雜量。

有研究表明，鐵、銅、鎳等重金屬離子吸附在脈石礦物表面可為捕收劑提供吸附位點，從而活化硅酸鹽礦物脈石［10］，結合泡沫現(xiàn)象、泡沫含水量試驗結果以及后續(xù)閉路產(chǎn)品化驗結果可知，當使用鐵介質磨礦時，磨礦介質中溶出的鐵可能活化蛇紋石等脈石礦物，從而導致精礦品位降低，而添加BC 則可以消除這種影響，減少脈石上浮量。

2.3 閉路試驗對比

對比2種條件下的閉路試驗結果，采用兩磨兩選流程，在一段粗選、二段粗選分別添加BC；同時進行1 組未添加BC 的閉路試驗，比較添加BC 對閉路試驗指標的影響，藥劑制度及試驗流程見圖6，閉路試驗結果見表3。

由表3 可知，相比于對照組，添加BC 后精礦中的銅鎳金屬回收率均有所升高，其中銅回收率從78.72%提高至81.68%，鎳回收率從80.88%提高至85.37%，精礦中的氧化鎂含量從9.41% 下降至8.34%，添加BC可有效提高閉路試驗指標。

3 結論

某硫化銅鎳礦通過浮選指標優(yōu)化試驗，篩選出了有效調整劑BC。浮選試驗結果表明，添加BC可提高銅鎳礦物的浮選速度，提高銅鎳金屬回收率，同時減少脈石礦物上浮，降低精礦氧化鎂含量。通過添加BC，閉路試驗獲得的銅回收率從78.72%提高至81.68%，鎳回收率從80.88%提高至85.37%，精礦中氧化鎂含量從9.41%下降至8.34%，有效改善了該銅鎳礦石的浮選指標。