难选铜镍氧化矿选矿试验研究.pdf

8 2 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年增刊 d o l 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．z 1 ．0 2 1 难选铜镍氧化矿选矿试验研究 谭欣1 ，一，赵杰2 ，王中明2 1 ．北京科技大学土木与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 ；2 ．北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术 国家重点实验室，北京1 0 2 6 0 0 摘要根据某铜镍矿床近地表氧化矿石的铜主要以氧化铜和自然铜为主、伴生金属镍钴主要以红土镍矿形式产出等 特点，采用“分步浮选一浮选尾矿强磁选”工艺，综合回收矿石中的铜、镍、钴等有价金属。闭路试验获得含锕1 9 ．1 8 ％、铜 回收率7 0 ．4 7 ％，含金1 ．0 7 趴、金回收率5 1 ．2 5 ％，含银1 8 6 ．4 5g t 、银回收率7 6 ．8 7 ％的混合铜精矿。浮选尾矿经湿式强磁选 获得含铜2 ．3 9 ％、铜回收率1 7 ．7 6 ％。含镍1 ．3 6 ％、镍回收率6 5 ，7 4 ％，含钴O ．1 3 ％、钴回收率6 6 ．7 0 ％的强磁精矿，可通过冶金 方法回收其中的镍、钴等有价金属。 关键词选矿技术；铜镍氧化矿；浮选；强磁选；综合回收 中图分类号T D 9 5 2 ；T D 9 2 3 ；T D 9 2 4 文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 S 0 - - 0 0 8 2 0 4 铜矿资源中，除有独立的氧化铜矿床外，大多 数硫化铜矿床上部存在氧化带。在具有工业开采价 值的铜矿石中，氧化铜矿和混合铜矿约占铜金属量 的1 ／4 [ 1 引。随着高品位硫化铜矿资源的逐渐减少， 开发氧化铜矿已引起矿业界的高度重视，特别是难 选氧化铜矿的开发利用成为研究重点，并取得一定 的进展呻] 。某铜镍矿床的近地表氧化矿石中，铜 主要以孑L 雀石、蓝铜矿、硅孔雀石以及少量自然铜 等形式存在，镍、钴主要以红土镍矿形式存在，高 表1 岭石、蒙脱石等黏土矿物以及氧化铁含量较高，为 难选铜镍氧化矿。根据该矿石的特点，进行可选性 试验研究，综合回收矿石中的有价金属铜及伴生 镍、钴、金、银，为矿山开发提供科学依据。 1 原矿工艺矿物学 1 ．1 原矿主要化学成分 原矿的主要化学成分如表1 所示。原矿中有利 用价值的金属元素为铜、镍、钴、金、银，含量分别 原矿主要成分分析结果／％ 成分 N iC uC oSF eA s S i 0 2 M g O C a OC K 2 0N a 2 0A u l ’ A 9 1 ’P t l ’P d ” m 2 0 3 I 单位为斫。 为5 ．7 1 ％，O ．8 6 ％，0 ．0 8 0 ％，0 ．4 4g ／t 和5 1 ．3 9g ／t 。 1 ．2 原矿的铜镍化学物相分析 原矿的铜镍化学物相分析结果分别如表2 和表 3 所示。矿石中铜的氧化率很高，达8 3 ．9 4 ％。矿石 中的铜主要以氧化铜形式存在，其次为自然铜和硫 化铜矿物。矿石中的镍主要以氧化物形式存在，镍 的氧化率高达9 2 ．9 4 ％。因此，该矿石为铜镍氧化 矿石。 表2铜的化学物相分析结果觞 相别氧化铜中铜硫化铜中铜自然铜硫酸铜中铜其他铜合计 分布率 6 3 ．6 02 ．6 51 3 ．4 31 ．4 11 8 ．9 11 0 0 ．0 表3镍的化学物相分析结果／％ 1 ．3 原矿主要矿物组成 矿石位于高岭土风化壳中。矿石中铜矿物主要 有孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石，其次为少量红土镍 矿、自然铜等。伴生元素镍、钴主要以红土镍矿形 式存在。其他矿物主要有含水针铁矿、褐铁矿、针 铁矿、蛋白石、高岭石和蒙脱石等黏土矿物，以及 磁铁矿和赤铁矿的矿巢和浸染物等。 基金项目“十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A B l O B 0 3 收稿日期2 0 1 3 1 0 2 0 作者简介谭欣 1 9 6 8 一 ，男，湖南长沙人，研究员，博士研究生，主要从事低品位难处理矿石分离技术等方面的研究。 万方数据 2 0 1 3 年增刊谭欣等难选铜镍氧化矿选矿试验研究 8 3 2 选矿试验结果与讨论 2 ．1 试验方案的选择 氧化铜矿一般较硫化铜矿难选，处理方法比较 复杂。除浮选法外，有时还必须采用联合流程或化 学方法 水冶 处理，才能获得较好的技术指标。 一般情况下，处理氧化铜最常用的方法是硫化浮选 法。用硫化剂 主要有硫化钠、硫氢化钠和硫化铵 等 硫化后，用黄药、黑药等作捕收剂进行浮选。 由矿石的工艺矿物学研究结果可知，铜、镍主要为 氧化物，属铜镍氧化矿石，确定采用传统的硫化浮 选工艺回收矿石中的铜矿物，但由于矿石中含有少 量的自然铜和硫化铜镍矿物，因此，为避免因大量 硫化钠的加入而可能对其产生的抑制作用，采用分 步浮选，即首先进行以自然铜和硫化铜镍矿物为 主的浮选，然后进行氧化铜矿物的硫化浮选。对于 矿石中伴生的主要以红土镍矿形式产出的镍、钻， 则采用强磁选方法进行富集，富集的产品可通过冶 金方法处理回收其中的镍、钴等有价金属。重点考 察磨矿细度、调整剂及捕收剂对浮选效果的影响。 2 ．2 磨矿细度对浮选结果的影响 以硫酸铵作活化剂，硫化钠作硫化剂，异戊基 黄药作捕收剂，B K 一2 0 4 作起泡剂，考察粗选磨矿 细度对铜浮选指标的影响，结果如图1 所示。 冰 ＼ 趟 咯 曝 6 57 07 58 08 59 0 磨矿细度 - 7 4I ．tm ／％ 图1 磨矿细度对铜浮选的影响 零 ＼ 褂 擎 凰 罪 由图1 可见，磨矿细度对铜浮选指标有较大影 响。在一7 4I x m 小于7 5 ％时，随着磨矿细度的增 加，铜的回收率也逐渐地增大，当一7 4I ．z m 大于 7 5 ％以后，铜的回收率则又逐渐下降。随着磨矿细 度的增加，铜精矿品位的变化趋势是先降低随后上 升，然后又缓慢降低。氧化铜矿的粗选应以保证回 收率为主，因此，选择磨矿细度为_ 7 4t x m 占7 5 ％。 2 ．3 调整剂对浮选结果的影响 2 - 3 ．1 硫酸铵用量的影响 张文彬等[ 6 ] 研究硫酸铵在氧化铜矿硫化一黄 药浮选中的作用时发现，硫酸铵的用量与硫化钠用 量有密切关系，用硫酸铵作活化剂，可提高铜精矿 品位和铜回收率。提出硫酸铵对孔雀石的硫化一黄 药浮选的活化作用表现为3 个效应催化效应、稳 定效应和疏水效应。硫酸铵用量对该氧化铜矿浮选 的影响结果如图2 所示。 零 、 趟 咯 曜 O5 0 01 0 0 01 5 0 02 0 0 0 硫酸铵用量／ g t 。1 图2 硫酸铵用量对铜浮选的影响 堡 锝 娶 西 鼹 由图2 可见，硫酸铵用量在0 10 0 0 趴范围 内，铜精矿品位变化幅度不大，铜回收率缓慢增 加。硫酸铵用量从10 0 0g ／t 增加到15 0 0g ／t 时， 铜精矿品位开始大幅度上升，回收率略有降低。当 硫酸铵用量超过15 0 0g ／t 以后，铜精矿品位继续 上升，但铜回收率下降幅度较大。综合考虑，粗选 硫酸铵用量以10 0 0g ／t 为宜。 2 ．3 ．2 硫化钠用量的影响 硫化钠是氧化铜矿物的有效活化剂。硫化钠等 硫化剂之所以能活化氧化铜矿物，是因为经硫化钠 硫化处理后，氧化铜矿物表面会生产一层硫化铜薄 膜，使其具有类似硫化铜矿物表面的性质，从而能 被黄药等硫化铜矿捕收剂浮选。然而，当矿浆中硫 化钠过量时，不仅对硫化铜起抑制作用，而且对被 硫化过的氧化铜也起抑制作用[ 7 ] 。硫化钠用量对该 氧化铜矿的浮选效果影响的结果见图3 。由图3 可 见，随着硫化钠用量的增加，铜精矿品位不断降 低。铜回收率在硫化钠用量低于50 0 0g ／t 时，随 着硫化钠用量的增加而不断增加。当硫化钠用量超 过50 0 0g e t 以后，铜回收率则逐渐下降。综合考 虑，粗选硫化钠用量以50 0 0g ／t 为宜。 2 ．4 捕收剂用量对浮选结果的影响 在氧化铜矿的硫化浮选中，黄药是应用最广泛 的捕收剂。采用捕收能力较强的异戊基黄药作捕收 剂，考察异戊基黄药用量对铜浮选的影响，结果如 图4 所示。由图4 可知，随着异戊基黄药用量的增 加，铜精矿品位持续下降，而铜回收率几乎呈直线 万方数据 跗有色金属 选矿部分2 0 1 3 年增刊 2 4 零 2 2 嚣2 0 曝 1 8 1 6 6 4 6 2 堡 粹 基 6 0回 曝 5 8 34 567 硫化钠用量／ k g t - 1 硫化钠用量对铜浮选的影响 上升，但斜率很小，铜回收率提高很缓慢，当异戊 基黄药用量高达48 0 0g ／t 时，铜回收率仍呈上升 趋势。这表明该矿石中的铜矿物浮游速度很慢，对 捕收剂不敏感，可浮性较差。综合考虑，粗选捕收 剂异戊基黄药用量暂定为23 0 0g ／t 。 2 2 2 0 零 ＼ 趟 Ⅱ矗 1 8 曜 1 6 零 、 瓣 警 回 曝 2 ．O2 ．53 ．O3 ．54 ．04 ．5 异戊基黄药用量／ k g t - 1 图4 异戊基黄药用量对铜浮选的影响 2 ．5 活化剂对浮选结果的影响 在氧化铜矿硫化浮选时，添加适量的活化剂是 提高氧化铜矿物浮选指标的一项重要措施。考察几 种活化剂对浮选指标的影响，试验结果如图5 所 示。由图5 可见，活化剂对铜、镍、钻的浮选有一 定的促进作用。综合考虑，活化剂选取C F 或B H A ， 零 ＼ 褂 擎 回 ， 趟 Ⅱ暑 活化剂用量／ g t 。1 图5 活化剂对浮选指标的影响 1 铜品位；2 镍品位；3 钴品位；4 铁品位；5 铜回收率； 6 镍回收率；7 钴回收率；8 铁回收率 2 ．6 闭路流程试验结果 在条件试验基础上，对确定的流程和药剂用量 进行必要的调整和优化后，进行浮选闭路试验。试 验流程如图6 所示，结果如表4 所示。 垦立药剂用量单位g ／t ； 磨矿O6 5 ％一7 4 斗m 搅拌、浮选时间单位m i n ‘个B K 一2 0 44 0 铜粗I 选I 6 2 | 硫化钠3 0 0 0 ，硫酸铵1 0 0 0 J ，，0 异戊基黄药1 0 0 0 硫化铜精矿‘。『B K 一2 0 42 0 氧化铜精矿 矿} 咂丝塑 凶 3 l B H A2 0 0 2 I 异B K 戊- 2 基0 4 黄4 药2 0 0 铜扫I 选I 尸a 眚 闭路试验结果表明，采用如图6 所示的浮选工 艺流程和药剂制度，可有效地浮选回收矿石中的大 部分铜矿物，综合回收矿石中伴生的少量贵金属金 和银。闭路试验获得铜品位1 9 ．1 8 ％、铜回收率 7 0 ．4 7 ％的铜精矿，铜精矿含金1 ．0 7g ，t 、银1 8 6 ．4 5 加，金和银回收率分别为5 1 ．2 5 ％、7 6 ．8 7 ％。铜回 收率偏低的主要原因是矿石中硅孔雀石等氧化铜矿 物硫化较困难，可泽l 生差，加之部分铜与大部分镍 和钴赋存于红土镍矿中，使得铜、镍、钴在浮选尾 矿中损失严重。另外，矿石中高岭石、蒙脱石等黏 Ⅺ 药一0熨∞黄钠4 基独 化认戊㈡，辫剐璐舛才 ∞铜 ，● 2 5 ＼J 眦弋 篮百 万方数据 2 0 1 3 年增刊谭欣等难选铜镍氧化矿选矿试验研究 8 5 1 单位为加。 土矿物和氧化铁矿物易产生矿泥且无选择性吸附大 量捕收剂，因此导致浮选药剂用量很高，铜、镍、 钴的浮选指标难以提高。对浮选尾矿进行湿式强磁 选，大部分铜、镍、钴富集在强磁精矿中，可通过 冶金方法回收。 3 结论 该铜镍矿中可综合回收利用的有价金属元素有 铜、镍、钴、金和银，品位分别为5 ．7 1 ％，0 ．8 6 ％， 0 ．0 8 0 ％，0 ．4 4 欢和5 1 ．3 9 出。铜镍矿氧化率高， 高岭石、蒙脱石等黏土矿物和氧化铁含量较高。矿 石中铜矿物以孔雀石、蓝铜矿和硅孔雀石等为主， 伴生的镍和钴主要以红土镍矿形式产出，是一种难 选的铜镍氧化矿石。 采用“分步浮选一浮选尾矿强磁选”工艺流程 综合回收铜、镍、钴、金、银。闭路试验获得铜品 位2 8 ．5 2 ％、含金2 ．6 8 斩、含银7 4 2 ．0 6 酚，铜回收 率1 3 ．0 8 ％、金回收率1 6 ．0 5 ％、银回收率3 8 ．1 9 ％的 硫化铜精矿，获得铜品位1 7 ．8 5 ％、含金0 ．8 4 矾、 含银1 0 7 ．2 0 趴，铜回收率5 7 ．3 9 ％、金回收率 3 5 ．2 0 ％、银回收率3 8 ．6 8 ％的氧化铜精矿。铜、金、 银总回收率分别为7 0 ．4 7 ％、5 1 ．2 5 ％、7 6 ．8 7 ％。对 浮选尾矿采用湿式强磁选获得含铜2 ．3 9 ％、镍 1 ．3 6 ％、钴O ．1 3 ％，铜、镍、钴回收率分别为 1 7 ．7 6 ％、6 5 ．7 4 ％、6 6 ．7 0 ％的强磁精矿，可采用冶 金方法处理该强磁精矿回收其中的铜、镍、钴。 参考文献 [ 1 ] 汤雁斌．难选氧化铜矿石选矿综述[ J ] - 铜业工程，2 0 11 2 1 0 - 1 3 ． 一 [ 2 ] 罗晓玲．国内外铜矿资源分析E J ] ．世界有色金属，2 0 0 0 4 4 1 0 ． [ 3 ] 杨新华．探究氧化铜矿的回收[ J ] 。云南冶金，2 0 0 3 。3 2 6 1 3 一1 5 ． [ 4 ] 谭欣，宋磊．西藏某氧化铜矿石选矿试验研究[ J ] ． 矿业工程，2 0 0 9 增刊1 1 7 0 1 7 4 ． [ 5 ] 熊望，文书明，先永骏．赤铜矿型氧化铜矿浮选试验 研究[ J ] ．矿冶。2 0 1 1 ，2 0 3 2 6 2 9 ． [ 6 ] 张文彬，徐晓军，冷崇燕．铵盐作调整剂在矿石浮选中 的应用研究现状[ J ] ．矿物岩石地球化学通报，1 9 9 7 ， 1 6 增刊1 5 0 5 1 ． [ 7 ] 张文彬．氧化铜矿浮选研究与实践[ M ] ．长沙中南工 业大学出版社，1 9 9 2 2 0 2 5 ． 万方数据