国内某硫化铜镍矿石选矿试验研究.pdf

2 0 2 0 年第1 期有色金属 选矿部分 1 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 2 0 ．0 1 ．0 0 3 国内某硫化铜镍矿石选矿试验研究 刘水红，李成必，叶岳华，李俊旺 北京矿冶科技集团有限公司矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 摘 要针对国内某硫化铜镍矿石，铜含量为0 ．4 3 ％、镍含量为0 ．9 4 ％0 ，采用铜镍等可浮工艺进行选别，获得了产率为 4 ．1 2 ％，铜品位为9 ．8 5 ％，镍品位为1 1 ．1 3 ％．铜、镍回收率分别为9 0 ．7 2 ％和4 9 ．6 9 ％的铜镍混合精矿，同时还获得了产率为 6 ．0 5 ％，镍品位为5 ．1 5 ％、铜含量为0 ．3 3 ％．镍回收率为3 3 ．7 6 ％的镍精矿。与铜优先浮选和铜镍混合浮选1 二艺相比，铜镍等 可浮工艺具有流程稳定，对矿石性质的适应性强，可以根据市场变化情况灵活把握产品的特点。 关键词铜镍矿石；优先浮选；混合浮选；等可浮 中图分类号T D 9 2 3 ；T D 9 5文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 0 0 1 0 0 1 3 0 5 B e n e f i c i a t i o nT e s tR e s e a r c ho naC o p p e r - N i c k e lS u l f i d eO r ei nC h i n a L J US h u i h o n g ，L IC h e n g b i ，Y EY u e h u a ，L IJu n w a n g S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，B G R I M MT e c h n o l o g yG r o u p ，B e i j i n g1 0 2 6 2 8 ，C h i n a A b s t r a c t T h et e c h n o l o g yo fc o p p e r n i c k e li s o f l o t a b i l i t yh a sb e e nu s e df o rac e r t a i nc o p p e ra n dn i c k e l s u l f i d eo r ew i t hC u g r a d eo f0 ．4 3 ％a n dN i g r a d eo f0 ．9 4 ％i nC h i n a ．C o p p e r n i c k e lm i x e dc o n c e n t r a t ew i t h C u g r a d eo f9 ．8 5 ％，N i g r a d eo f11 ．1 3 ％，C u r e c o v e r yo f9 0 ．7 2 ％a n dN i r e c o v e r yo f4 9 ．6 9 ％c a nb e o b t a i n e d ，m e a n w h i l en i c k e lc o n c e n t r a t ew i t hN i g r a d eo f5 ．1 5 ％a n dN i r e c o v e r yo f3 3 ．7 6 ％c a nb eo b t a i n e d b yu s i n gi s o f l o t a b i l i t yp r o c e s s ．C o m p a r e dw i t ht h ec o p p e rp r e f e r e n t i a lf l o t a t i o na n dt h ec o p p e r n i c k e lm i x e d f l o t a t i o np r o c e s s ，t h ec o p p e r n i c k e li s o f l o t a b i l i t yp r o c e s sh a st h ea d v a n t a g e so fs t a b i l i t y ，a d a p t a b i l i t yt oo r e p r o p e r t i e s ，a n df l e x i b i l i t yo fp r o d u c ta c c o r d i n gt om a r k e tc o n d i t i o n ． K e yw o r d s c o p p e r n i c k e lo r e ；s e l e c t i v ef l o t a t i o n ；b u l kf l o t a t i o n ；i s o f l o t a t i o n 硫化铜镍矿的分离富集方法分为三类选矿回 收、生物提取和湿法冶金。由于生物提取和湿法冶 金在提取硫化铜镍矿方面存在周期长、成本高等缺 陷，目前浮选是回收硫化铜镍矿的主要选矿方法[ 1 ] 。 硫化铜镍矿浮选主要有三种优先浮选、混合浮选、 闪速浮选[ 24 。。优先浮选法主要适用于矿石中铜含 量比镍高，可以直接获得含镍较低的铜精矿，但缺点 是该方法浮铜时被抑制的含镍矿物不易被活化，影 响镍的回收率；混合浮选又可分为直接混合浮选和 部分混合浮选，主要适用于矿石中铜含量比镍低，可 以直接获得铜镍混合精矿，然后将其冶炼成高冰镍 后进行分选，或者采取别的方式进行铜镍分离，目前 大部分选矿厂都使用这种方法；闪速浮选主要适用 于原矿铜、镍品位比较高，矿物粗细嵌布且可浮性好 的矿石，实现早收多收，但这种方法需要采用特制浮 选机才能完成，对设备配置及工艺参数要求比较高。 结合矿石性质，推荐采用部分混合浮选 或称等可 浮 工艺流程对国内某硫化铜镍矿石进行选矿设计 和实际生产。 1 矿石性质 某硫化铜镍矿铜含量为0 ．4 3 ％、镍含量为 0 ．9 4 ％，是矿石中要考虑回收的主要金属元素，另 外，矿石中也含有一定量的C o 、A u 、A g 、P t ，也可以 考虑综合回收。该矿石金属矿物主要为黄铁矿、紫 硫镍矿、磁黄铁矿、黄铜矿，另有少量的磁铁矿、褐铁 矿、金红石等，偶见钛铁矿、斑铜矿、铜蓝、毒砂、辉钼 矿、镍黄铁矿、辉砷镍矿、砷镍矿、含银黝铜矿、碲银 矿、碲铋矿、硫锑铅矿等；非金属矿物主要为透闪石、 石英、黑云母、钠长石、直闪石、正长石、方解石、绿泥 收稿日期2 0 1 9 - 0 2 2 5 作者简介刘水红 1 9 7 4 ，女，湖北红安人，教授级高级一r 程师，硕士．主要从事黑色金属、有色金属矿选矿工艺研究。 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 石、角闪石、阳起石、金云母、斜长石等，另有微量的 磷灰石、榍石、重晶石等。矿石中黄铜矿、紫硫镍矿 主要呈不规则状分布在脉石矿物中，二者的嵌布关 表1 T a b l e1 系简单，部分紫硫镍矿、黄铜矿与黄铁矿、磁黄铁矿 嵌布关系复杂。矿石中主要化学成分分析及主要金 属矿物铜、镍化学物相分析结果见表1 、表2 和表3 。 矿石主要化学成分分析结果 M a i nc h e m i c a lc o m p o s i t i o na n a l y s i sr e s u l t so fo r e ／％ 1 单位为g ／t 。 表2矿石中铜的化学物相分析结果 T a b l e2 C o p p e rp h a s ea n a l y s i sr e s u l t so fo r e ／％ 相别氧化铜次生硫化铜原生硫化铜其他矿物包裹合计 含量0 ．0 18 0 ．0 2 90 ．4 20 ．0 0 800 ．4 7 5 占有率 3 ．7 96 ．1 18 8 ．4 21 ．6 81 0 0 ．0 0 表3 矿石中镍的化学物相分析结果 T a b l e3N i c k e lp h a s ea n a l y s i sr e s u l t so fo r e ／％ 2 选矿试验结果及讨论 2 ．1 粗选捕收剂种类选择 从矿物组成及化学物相分析结果可知，矿石中 的铜绝大部分赋存在黄铜矿中，镍大部分赋存在紫 硫镍矿中，另有少量以类质同象的方式分布在黄铁 矿和磁黄铁矿中。为了对矿石中铜、镍矿物进行有 效回收，开发了铜镍等可浮工艺，即第一步主要以回 收铜为主，同时让可浮性好的含镍矿物一起上浮，获 得铜镍混合精矿；第二步强化回收可浮性相对较差的 含镍矿物，力争获得品位较高的镍精矿。试验首先进 行了铜镍混合浮选捕收剂的种类选择，确保含铜矿物 最大限度的上浮，同时使可浮性好的含镍矿物一起上 浮。试验流程见图1 ，试验结果见图2 。图2 结果表 明，七种捕收剂中，虽然以丁铵黑药作为捕收剂，获 得的铜镍粗精矿铜回收率最高，但粗精矿产率比较 大，同时选择性较差；以Z 一2 0 0 作为捕收剂，获得的 铜镍粗精矿中铜回收率位居第二，但Z 一2 0 0 药剂成 本比较高；以A P 作为捕收剂，获得的铜镍粗精矿中 铜回收率较高，达到8 8 ．8 5 ％，同时跟随上浮的镍回 收率也达到3 5 ．7 0 ％，这部分铜、镍矿物的富集情况 比较好，粗精矿中铜品位为7 ．5 5 ％，镍品位为 5 ．9 7 ％，而且药剂原料来源广泛，价格相对比较低。 从兼顾选矿指标和药剂成本的角度综合考虑，选择 A P 作为铜镍混合浮选的捕收剂，由于戊基黄药对含 镍矿物的可浮性相对较好，采用A P 与戊基黄药的 组合作为可浮性较差的含镍矿物的强化浮选回收捕 收剂。 g a ； 单位r a i n ，下同 铜镍粗精矿 尾矿 图1铜镍捕收剂种类试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fc o p p e r n i c k e lo r er o u g h e r c o l l e c t o rt y p et e s t s 图2 铜镍捕收剂种类试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fc o p p e r n i e k e lo r er o u g h e r c o l l e c t o rt y p et e s t s 万方数据 2 0 2 0 年第1 期刘水红等国内某硫化铜镍矿石选矿试验研究1 5 2 ．2 粗选调整剂石灰用量试验 含铜矿物的浮选通常以石灰作为调整剂，在矿 浆p H8 ～1 0 中进行，但由于石灰对含镍矿物有明显 的抑制作用，为了保证铜矿物的有效上浮，同时减少 对含镍矿物的抑制，在磨矿细度为一0 ．0 7 4m m 粒级 占6 5 ％、粗选捕收剂A P 用量为3 5g ／t 、起泡剂 B K 2 0 2 用量为1 4g ／t 的条件下，进行粗选调整剂石 灰用量试验，试验流程见图3 ，试验结果列于图4 。 图4 结果表明，在铜镍部分混合浮选过程中，随着石 灰用量增加，粗精矿中铜的回收率逐渐增加后趋于 稳定，镍的上浮率明显降低，为了不影响后续作业镍 的浮选，铜镍混合浮选石灰用量适量添加，以添加 20 0 0g ／t 为宜。 原矿 图3 石灰用量试验流程 F i g ．3 F l o w s h e e to fl i m ed o s a g et e s t s 石灰用量／ g t ‘1 图4 石灰用量试验结果 F i g ．4 F l o w s h e e to fl i m ed o s a g et e s t s 2 ．3 粗选调整剂硫化钠用量试验 在硫化矿物浮选过程中，加入少量硫化钠，能使 浮选泡沫稳定，有利于提高选矿指标嘲。本试验中 为提高镍的综合回收率，通过加入硫化钠，采用捕收 剂A P 与戊基黄药的组合对可浮性差的含镍矿物进 行了强化浮选回收。试验针对铜镍混合浮选尾矿进 行，采用两次粗选作业，试验流程见图5 ，试验结果见 图6 。图6 结果表明，随着调整剂硫化钠用量增加， 镍作业回收率呈明显的上升趋势，但同时粗精矿中 的镍品位下降。当硫化钠用量从0 增至15 0 0g ／t ， 粗精矿中镍作业回收率从7 4 ．1 1 ％增至8 7 ．6 1 ％，镍 品位从5 ．6 5 ％降至4 ．9 4 ％，继续增大硫化钠用量， 选矿指标变化不大。因此，硫化钠用量确定 为15 0 0g ／t 。 给矿 镍粗精矿 尾矿 1 4 图5调整剂硫化钠用量试验流程 F i g ．5 F l o w s h e e to fd o s a g et e s t so ns o d i u ms u l p h i d e 零 薅 娶 凰 割 世 硫化钠用量／ g t 一1 图6 调整剂硫化钠用量试验结果 F i g ．6 R e s u l t so fd o s a g et e s t so ns o d i u ms u l p h i d e 2 ．4 精选抑制剂种类试验 查阅文献，焦亚硫酸钠和二乙烯三胺配合使用 对含硫矿物的抑制效果比较好[ 6 ] 。因此，本试验采 用三次精选流程进行了镍粗精矿精选抑制剂种类试 验，试验结果见图7 。图7 结果表明，与不添加抑制 剂相比，四种抑制剂中，只有 焦亚硫酸钠 二乙烯 三胺 组合作为抑制剂，可以使精矿中镍品位达到 万方数据 1 6 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 7 ．5 2 ％，满足销售要求。因此，考虑在镍粗精矿精选 作业适量添加 焦亚硫酸钠 二乙烯三胺 组合。 图7 镍粗精矿精选抑制剂种类试验结果 F i g ．7 R e s u l t so fc l e a n e rd e p r e s s a n tt y p e t e s t so nn i c k e lr o u g h e rc o n c 2 ．5 精选再磨细度试验 为了使含镍矿物与干扰含硫矿物进行有效分 离，提高镍精矿品位，进行了镍粗精矿精选再磨细度 试验，试验同样采用三次精选作业进行，试验结果见 图8 。图8 结果表明，随着再磨细度从7 1 ．5 ％、 0 ．0 7 4m m 提高至8 3 ．5 ％、0 ．0 7 4m m ，镍精矿作业回 收率从3 0 ．3 1 ％增至4 1 ．6 5 ％，精矿中镍品位从 7 ．5 2 ％增至1 0 ．4 9 ％后趋于稳定，继续提高再磨细 度，镍精矿中镍品位下降，综合考虑，镍粗精矿精选 再磨磨矿细度选定8 3 ．5 ％、0 ．0 7 4m m 。 表4 T a b l e4 再磨细度 - 7 4 斗m 肋 图8 镍粗精矿精选再磨细度试验结果 F i g ．8 R e s u l t so fc l e a n e rr e g r i n d i n gf i n e n e s s t e s t so nn i c k e lr o u g h e rc o n c 2 ．6 全流程试验 在条件试验基础上，进行了铜镍等可浮全流程 闭路试验，试验流程见图9 ，试验结果见表4 。结果 表明，铜镍等可浮工艺全流程试验可以获得产率为 4 ．1 2 ％，铜、镍品位分别为9 ．8 5 ％和1 1 ．1 3 ％，铜、镍 回收率分别为9 0 ．7 2 ％和4 9 ．6 9 ％的铜镍混合精矿， 同时还可以获得产率为6 ．0 5 ％、镍品位为5 ．1 5 ％， 镍回收率为3 3 ．7 6 ％的镍精矿。 3结论 1 国内某硫化铜镍矿石铜品位0 ．4 3 ％，镍品位 0 ．9 4 ％，铜主要以原生硫化铜的形式存在，这部分铜 全流程试验结果 R e s u l t so fi s o f l o t a t i o nc l o s e d c i r c u i tt e s t s／％ 万方数据 2 0 2 0 年第1 期刘水红等国内某硫化铜镍矿石选矿试验研究 1 7 占总铜的8 8 ．4 2 ％，还有部分铜是以次生硫化铜的形 式存在，这部分铜占总铜的6 ．1 l ％；镍主要以紫硫镍 矿的形式存在，这部分镍占总镍的9 7 ．7 9 ％。 2 结合矿石性质，采用铜镍等可浮工艺对该矿 石进行选别，可以获得产率为4 ．1 2 ％，铜品位为 9 ．8 5 ％，镍品位为儿．1 3 ％，铜、镍回收率分别为 原矿 9 0 ．7 2 ％和4 9 ．6 9 ％的铜镍混合精矿，同时还获得了 产率为6 ．0 5 ％，镍品位为5 ．1 5 ％、铜含量为0 ．3 3 ％， 镍回收率为3 3 ．7 6 ％的镍精矿。该工艺获得的总精 矿产率为1 0 ．1 7 ％，铜、镍品位分别为4 ．1 9 ％、 7 ．5 7 ％，铜、镍回收率分别为9 5 ．1 8 ％和8 3 ．4 5 ％。 图9 等可浮闭路试验流程 F i g ．9 F l o w s h e e to fi s o f l o t a t i o nc l o s e d c i r c u i tt e s t s 下转第3 0 页 万方数据 3 0 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 E 3 ] 梁新星，胡磊，欧阳全胜．铜钴矿研究进展及发展趋势E J 3 ．湖 南有色金属，2 0 1 4 3 4 2 4 5 ． L I A N GX i n x i n g ，H UL e i 。O U Y A N GQ u a n s h e n g ．T h e r e s e a r c hs t a t u sa n dd e v e l o p m e n tt r e n d so fC u C oo r e [ J ] ． H u n a nN o n f e r r o u sM e t a l ，2 0 1 4 3 4 2 4 5 ． [ 4 3 卢道刚．刚果 金 加丹加地区铜钴矿加工工艺现状及发 展方向E J ] ．世界有色金属，2 0 0 7 7 7 2 7 5 ． L UD a o g a n g ．C u r r e n ts t a t u sa n dd e v e l o p m e n td i r e c t i o no f c o p p e r - c o b a l tp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yo fK a t a n g ar e g i o n D R C [ J ] ．W o r l dN o n f e r r o u sM e t a l ，2 0 0 7 7 7 2 7 5 ． [ 5 3 孑L 令强．刚果 金 某难选铜钴矿浮选试验研究E J l ．矿冶 工程，2 0 1 3 ，3 3 3 5 8 6 1 ，6 5 ． K O N GL i n g q i a n g ．E x p e r i m e n t a ls t u d yo nf l o t a t i o n0 f s o m er e f r a c t o r yC u C oo r ef r o mD R C [ J ] ．M i n i n ga n d M e t a l l u r g i c a lE n g i n e e r i n g ，2 0 1 3 ，3 3 3 5 8 ‘6 1 ，6 5 ． [ 6 3 谭欣，刘亚辉，李军．新型浮选剂T F 一3 浮选铜钴矿石的试 验研究[ J 3 ．有色金属 选矿部分 ，1 9 9 9 6 2 2 - 2 5 ． T A NX i n ，L l UY a h u i ，L lJu n ．E x p e r i m e n t a ls t u d yo f C u C oo r ew i t hn e wf l o t a t i o na g e n tT F - 3 [ J ] ．N o n f e r r o u s M e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n gS e c t i o n ，19 9 9 6 2 2 - 2 5 ． [ 7 ] 王立刚，张慧。叶岳华，等．刚果 金 某难选铜钴矿选矿工 艺技术研究[ J - I ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 3 1 0 1 3 ． W A N GL i g a n g ，Z H A N GH u i ，Y EY u e h u a 。e ta 1 ．T h e m i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g i c a lr e s e a r c ho nar e f r a c t o r y c o p p e r - c o b a ho r ei nD R C E J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l s M i n e r a l P r o c e s s i n gS e c t i o n ，2 0 1 2 3 1 0 1 3 ． E 8 3 欧乐明，尹冰一，冯其明，等．某硫化一氧化混合型铜钴矿浮 选工艺研究[ - j - ] ．金属矿山。2 0 0 9 2 7 5 - 7 8 ． O UL e m i n g ，Y I NB i n g y i ，F E N GQ i m i n g ，e ta 1 ．A f l o t a t i o np r o c e s sf o ras u l f i d eo x i d i z e dC u - c o m i x e do r e [ J ] ． M e t a lM j m e ．2 0 0 9 2 7 5 ．7 8 ． 上接第1 7 页 3 由试验结果可以看出，铜镍等可浮工艺流程 稳定性好，对矿石性质的适应性强，可以根据市场变 化情况灵活把握产品，而且该工艺取得的选矿指标 比较理想，同时该工艺还有利于矿石中其他伴生有 价组分的综合回收。 参考文献 [ 1 3 孙传尧．矿产资源高效加工与综合利用第十一届选矿年 评[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 1 6 3 7 3 3 9 4 ． S U NC h u a n y a o ．T h ee l e v e n t ha n n u a le v a l u a t i o non e f f i c i e n tp r o c e s s i n ga n dc o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o no f m i n e r a lr e s o u r c e s [ M ] ．B e i j i n g M e t a l l u r g i c a lI n d u s t r y P r e s s ，2 0 1 6 ． [ 2 ] 罗仙平，冯博，周贺鹏。等．铜镍硫化矿选矿技术进展[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 增刊 1 2 1 4 ． L U OX i a n p i n g ，F E N GB o 。Z H O UH e p e n g ，e ta 1 ． P r o g r e s so fc o p p e ra n dn i c k e ls u l f i d eo r ed r e s s i n g t e c h n o l o g y [ J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n g S e c t i o n ，2 0 1 3 s u p p l e m e n t 1 2 1 4 ． E 3 3 徐凤平，周兴龙，尤腾胜，等．我国硫化铜镍矿石的选矿现 状E J 3 ．矿业快报，2 0 0 7 1 0 1 3 ． X UF e n g p i n g ，Z H O UX i n g l o n g ，Y O UT e n g s h e n g ，e ta 1 ． P r e s e n ts t a t u so fc o p p e ra n dn i c k e ls u l f i d eo r ep r o c e s s i n g i nC h i n a [ J ] ．M i n i n gB u l l e t i n ，2 0 0 7 1 0 1 - 3 ． [ 4 ] 法克清，王淑秋。张新平，等．应用闪速浮选技术处理某铜 镍矿石的研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，1 9 9 8 2 1 1 1 4 ． F AK e q i n g ，W A N GS h u q i u ，Z H A N GX i n p i n g ，e ta 1 ． S t u d yo nt h ea p p l i c a t i o no ff l a s hf l o t a t i o nt e c h n o l o g yi n t h e t r e a t m e n to fac e r t a i n c o p p e ra n d n i c k e lo r e [ J ] ． N o n f e r r o u sM e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n gS e c t i o n ，1 9 9 8 2 1 1 - 1 4 ． [ 5 ] 胡熙庚．有色金属硫化矿选矿[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 8 7 l 一4 1 ． H UX i g e n g ．B e n e f i c i a t i o no fn o n f e r r o u sm e t a ls u l f i d eo r e [ M ] ． B e i j i n g M e t a l l u r g i c a lI n d u s t r yP r e s s ，1 9 8 7 1 - 4 1 ． [ 6 ] 赵开乐，顾国华，王昌良，等．高磁黄铁矿含量型硫化铜镍 矿选矿试验研究E J 3 ．矿冶工程，2 0 1 5 ，3 5 3 4 0 4 3 ． Z H A OK a i l e ，G UG u o h u a ，W A N GC h a n g l i a n g ，e ta 1 ． M i n e r a lp r o c e s s i n gt e s to fc o p p e r n i c k e ls u l f i d eo r ew i t h h i g hp y r r h o t i t ec o n t e n t [ J ] ．M i n i n ga n dM e t a l l u r g i c a l E n g i n e e r i n g ．2 0 1 5 ，3 5 3 4 0 4 3 ． 万方数据