某选镍尾矿再回收镍的研究.pdf

2 0 1 3 年第1 期有色金属 选矿部分 3 1 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n - 1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 3 ．0 1 ．0 0 8 某选镍尾矿再回收镍的研究 桂瀚1 ，杨晓军2 ，邱克辉1 ，杨敏2 1 。成都理工大学材料科学技术研究所，成都6 1 0 0 5 9 ；2 ．四川省地矿局成都综合岩矿 测试中心，成都6 1 0 0 8 1 摘要对某选镍尾矿进行了再回收镍的选矿试验研究。针对该尾矿的矿石性质，确定了优化的浮选工艺条件和工艺 流程，实现了对选镍尾矿中镍的再回收。闭路试验从镍品位0 ．2 4 ％的尾矿中得到了镍品位2 ．1 8 ％、回收率3 6 ．1 5 ％的镍精矿， 取得了不错的镍回收效果。 关键词选镍尾矿；浮选；工艺流程；综合回收 中图分类号T D 9 5 4 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 3 0 1 - 0 0 3 1 - 0 4 R e s e a r c hO nN i c k e lR e c o v e r yf r o mN i c k e lT a i l i n g s G U IH a r t l ，Y A N GX i a o j u n 8 ，Q r uK e h u i l ，Y A N GM i n s 1 ．I n s t i t u t eo fM a t e r i a l ss l 痂 n c ea n dT e c h n o l o g y ，C h e n g d uU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ， C h e n g d u6 1 0 0 5 9 ．C h i n a ；2 ．C h e n 鲥uS i c h u a nP r o v i n c eD e p a r t m e n t a lC o m p r e h e n s i v eR o c k O r eT e s t i n gC e n t e r ，C h e n g d u6 1 0 0 8 1 ，C h i n a A b s t r a c t A ne x p e r i m e n t a lr e s e a r c hO i lm i n e r a lp r o c e s s i n g t e c h n o l o g yf o rr e c o v e r i n gn i c k e lf r o m n i c k e lt a i l i n g sW a Sc a r r i e do u t ．A c c o r d i n gt ot h ec o m p o s i t i o n sa n ds t r u c t u r eo ft h et a i l i n g s ，t h eo p t i m u m p r o c e s sf l o wa n dt h ef l o t a t i o nc o n d i t i o n sw a sd e t e r m i n e d ．T h ec o m p r e h e n s i v er e c o v e r yo f n i c k e lw a sr e a l i z e d f i n a l l y ．I n t h ec l o s e d - c i r c u i tt e s t ，an i c k e lc o n c e n t r a t eo f2 ．1 8 ％N iW a So b t a i n e d w i t ht h er e c o v e r yo f 3 6 ．1 5 ％f r o mt h ef e e do f0 ．2 4 ％N i ．g o o dr e s u l t sW a So b t a i n e d ． K e yw o r d s n i c k e lt a i l i n g s ；f l o a t a t i o n ；p r o c e s sf l o w ；c o m p r e h e n s i v er e c o v e r y 镍因其质坚硬，具有磁性和良好的可塑性，并 且有较好的耐腐蚀性等优点，使其在各类工业中得 到广泛的利用，特别是在军事工业中有着重要的地 位，故镍一直被列为战略金属。镍的用途主要用来 制造不锈钢和镍基合金，在电镀和化工方面也有广 泛的应用。其中镍在不锈钢领域中的消耗量最大， 占总量的2 1 3 以上，成为不锈钢主要合金原料之 首。镍基合金常用于制造航空发动机叶片和火箭发 动机、核反应堆、能源转换设备上的高温零部件。 近年来发展的新型N i M H 蓄电池，在移动通讯、 笔记本电脑和新能源汽车中得到了广泛的应用[ 1 ] 。 随着我国经济、军事、航空航天的不断发展， 对镍需求量持续增长，我国镍的消费量已经跃居世界 的第一位，然而我国国产镍仅仅只能满足需求量的 收稿日期2 0 1 2 ．0 争0 9 作者简介桂瀚 1 ％7 一 ，男，湖北武汉人，硕士研究生。 5 0 ％左右，供需矛盾尖锐，对世界市场依赖较高[ 1 ] 。 同时伴随着资源的不断开发，镍矿作为一种不可再 生资源日益枯竭，但是尾矿、废石、废渣的大量堆 存，不仅影响环境，对资源也是一种极大的浪费， 因此尾矿的资源化越来越受到人们的重视[ 2 ] 。从 选镍尾矿中回收镍已经成为我国镍资源可持续发展 的必然趋势。 1 尾矿的基本特点 矿石以及尾矿的基本特点如化学组成、矿物组 成、矿石结构构造、粒度及其分布等是确定选矿工 艺及条件的基本依据，决定着选矿的难易程度和矿 石的回收率。本试验镍尾矿含镍0 ．2 4 ％，镍以硫化 镍 0 ．11 ％ 和硅酸镍 0 ．1 3 ％ 两种形式存在，分 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第1 期 布率分别为4 8 ．5 2 ％和51 ．4 8 ％。 此尾矿中除主要有价元素镍以外，还伴生有少 量铜、金、铂、钯以及钴等元素。原矿由1 6 种矿 物组成，主要金属矿物有含镍钴黄铁矿、黄铜矿、 磁铁矿、菱锌矿、钛铁矿等，脉石矿物主要有蛇纹 石、辉石、橄榄石、碱性长石、石英、方解石、榍 石、黑云母等。尾矿粗细分布极不均匀，一7 4I z m 粒级分布率为5 8 ．9 7 ％，其中- 4 5 m 粒级分布率高 达4 0 ．3 6 ％。尾矿中含镍矿物主要为黄铁矿和蛇纹 石，黄铁矿中含镍量不稳定，并含一定量的钴，镍 和钴为类质同象赋存于黄铁矿中。并且蛇纹石与黄 铁矿间也存在明显的连生现象。尾矿中金属矿物颗 粒粒度较细，为选矿回收增加了难度。试样的主要 化学成分见表1 。 表1试样化学多元素分析结果 T a b l e1M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fs a m p l e ／％ N iC uC oS ’r F e 些垒塑 璺塑坚塑型 5 5 ．3 81 1 ．3 43 ．3 29 ．6 8 0 ．50 ．2 40 ．0 3 60 ．0 0 7 41 ．4 77 ．5 8 1 单位为驴。 2 工艺条件试验 2 ．1 磨矿细度试验 试样为浮选尾矿，在未磨的情况下- 7 4I x m 粒 级产率已达到5 8 ．9 7 ％，由前面工艺矿物学研究知 其单体解离度已经较高，而且试样本身就含有一部 分药剂，并且已经堆放多年，其表面氧化不断加 剧，为浮选增加了不少难度。再次磨矿虽然可以将 未解离的矿物充分解离，使矿物露出新鲜表面 特 别是使硫化物暴露出来 ，但是磨矿也会使已经解 离的矿物过磨，增加矿泥，降低浮选质量。试验流 程见图1 以下条件试验均按此流程进行 ，磨矿 细度与粗精矿镍品位和回收率关系见图2 。 由图2 可知，随着磨矿细度的增加，浮选粗精 矿中镍的品位和回收率都呈上升趋势；但超过 一7 4 斗m7 0 ％时，镍品位和回收率却又有所下降。 因此确定磨矿细度为- 7 4 ，m 占7 0 ％。 2 ．2 调整剂的选择和用量试验 含镍矿物的浮选可以在自然p H 、酸性、碱性 条件下进行。对此选镍尾矿取了硫酸、碳酸钠作为 调整剂，进行了大量的探索试验。试验结果表明， 自然p H 值条件以及以碳酸钠作为调整剂获得的浮 选粗精矿的镍品位和回收率指标都相对较差。因 此，选择硫酸作为调整剂。在酸性介质中，铁离子 粗 堡 趟 咯 给矿 图1 浮选条件试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fc o n d i t i o nt e s t 堡 碍 馨 回 磨矿细度，％一7 4 1 x m 图2 磨矿细度与粗精矿镍品位和回收率的关系 F i g ．2 E f f e c to fg r i n d i n gf i n e n e s so nn i c k e lr o u g h c o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r y 对镍黄铁矿有活化作用，当p H 9 1 0 ，铁离子形成 亲水性的氢氧化铁薄膜，起抑制作用[ 3 | 。硫酸用量 与粗精矿镍品位和回收率关系见图3 。 堡 堪 咯 堡 镣 娶 圄 1 ．0Z ．U 3 ．0 4 ．0 5 ．06 ∞7 ．O8 ．O 9 ．01 0 ．0 硫酸用量， k g t - 1 图3 硫酸用量与粗精矿镍品位和回收率关系 F i g ．3 E f i e c to fs u l f u r i ca c i do nn i c k e lr o u g h c o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r y 由图3 可知，随着硫酸用量的增加，浮选粗精 矿的镍品位和回收率变好；但是当粗选 扫选I 的 万方数据 2 0 1 3 年第1 期桂瀚等某选镍尾矿再回收镍的研究 3 3 硫酸用量超过3 ．8 1 ．8k g ／t 时，指标变差。综合考 虑，硫酸粗选 扫选I 的用量以3 ．8 1 ．8k g ／t 为宜。 2 ．3 抑制剂选择和用量试验 试验矿样中一部分脉石矿物的可浮性较好，而 且在磨矿过程中因部分脉石矿物易泥化，产生的矿 泥会覆盖在硫化镍矿物表面，阻碍药剂的作用，对 硫化镍矿物的浮选产生一定的影响；因此，加强对 脉石与矿泥的抑制显得很重要。研究表明，碳酸 钠、六偏磷酸钠及C M C 对蛇纹石有明显的抑制作 用[ 锚] ，古尔胶在浮选镍矿中是重要的脉石矿物滑 石的抑制剂E 9 ] ，水玻璃是矿泥的有效分散剂。为了 考察碳酸钠、六偏磷酸钠、C M C 、古尔胶、水玻 璃、组合抑制剂C S 对浮选指标的影响，进行了大 量探索试验，试验结果表明组合抑制剂C S 所获得 的浮选粗精矿的镍品位和镍回收率指标相对最好。 因此，选择C S 作为抑制剂。抑制剂用量与粗精矿 镍品位和回收率关系见图4 。 堡 趔 略 零 、 碍 擎 圄 抑制剂用量／ k g t 4 图4 抑制剂用量与粗精矿镍品位和回收率关系 F i g ．4 E f f e c to fi n h i b i t o rd o s a g eo nn i c k e lr o u g h c o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r y 由图4 可知，随着C S 用量的增加，浮选粗精 矿中镍品位和回收率增加，但当用量超过一定量 时，指标又开始变差。综合考虑，C S 粗选、扫选 I 用量以9 0 0 1 8 0 、4 0 0 9 0g ／t 为宜。 2 ．4 硫酸铜用量试验 镍矿物可以被硫酸铜活化[ 引，所以选用硫酸铜 作为活化剂，硫酸铜用量与粗精矿镍品位和回收率 关系见图5 。 由图5 可知，随着硫酸铜用量的增加，浮选指 标变好；但当硫酸铜粗选、扫选I 、扫选Ⅱ用量超 过1 4 0 7 5 3 5g ／t 时，指标开始下降。综合考虑， 粗选、扫选I 、扫选Ⅱ硫酸铜用量以1 4 0 7 5 3 5g ／t 相对较好。 2 ．5 捕收剂选择和用量试验 黄药和黑药是金属硫化物浮选中最重要也是最 堡 迥 碹 堡 姗 娶 回 硫酸铜用量／ g ．1 - 1 图5 硫酸铜用量与粗精矿镍品位和回收率关系 F i g ．5 E f f e c to fc o p p e rs u l f a t ed o s a g eo nn i c k e l r o u g hc o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r y 常见的捕收剂[ m ] ，本试验选用丁基黄药、异戊基 黄药、丁基铵黑药、2 5 号黑药、W D 作为选镍的捕 收剂，结果表明以W D 作为捕收剂，所得的浮选粗 精矿综合指标相对较好。捕收剂用量与粗精矿镍品 位和回收率关系见图6 。 冰 、 坦 Ⅱ吕 堡 瓣 警 回 捕收剂用量， g t 4 图6 捕收剂用量与粗精矿镍品位和回收率关系 F i g ．6 E f f e c to fc o l l e c t o rd o s a g eo nn i c k e lr o u g h c o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r y 由图6 可知，随着捕收剂用量的增加镍回收率 先增加后下降，而品位虽然有所下降但变化不大。 综合考虑，粗选、扫选I 、扫选H W D 用量以2 5 0 1 0 0 、1 5 0 0 、6 0 0g ／t 相对较合适。 2 ．6 全流程闭路试验 在上述多种条件试验的基础上进行了全流程闭 路试验。闭路试验流程及药剂制度见7 ，试验结果 见表2 。 3 结论 1 该镍尾矿中镍含量低，只有0 ．2 4 ％，其中 硫化镍分布率为4 8 ．5 2 ％，硅酸镍分布率为51 ．4 8 ％。 镍主要以镍黄铁矿和镍蛇纹石的形式存在，镍黄铁 矿中同时含一定量钴，镍和钴赋存状态为类质同象 赋存于黄铁矿中，且目的矿物嵌布粒度较细，粗细 万方数据 3 4 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第1 期 浮选精矿 图7 闭路试验流程 F i g ．7 F l o w s h e e to fc l o s e d - c i r c u i tt e s t 分布不均匀，部分脉石矿物易过磨而泥化，为选矿 回收镍带来了一定的困难。 2 本试验工艺流程相对简单，所用药剂也均 为常规药剂，且用量不大，并且获得了镍品位 2 ．1 8 ％、回收率3 6 ．1 5 ％的镍精矿，取得了不错的成 效，为尾矿资源再利用的合理性提供了依据。 3 浮选镍精矿和尾矿的镍物相分析结果表明， 表2闭路试验结果 7 r a b l e2R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t ，％ 浮选只回收了大部分的硫化镍和少部分的硅酸镍， 尾矿中还含有大部分的硅酸镍，如要进一步对镍进 行回收，还需对浮选尾矿中的硅酸镍进行处理。 参考文献 [ 1 ] 朱凌霄．镍资源及应用[ J ] ．新疆有色金属，2 0 1 1 5 2 7 2 9 ． [ 2 ] 程琳琳，朱申红．国内外尾矿综合利用浅析[ J ] ．中国资 源综合利用，2 0 0 5 1 1 3 0 3 2 ． [ 3 ] 龚明光．泡沫浮选E M3 ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 ． [ 4 ] 唐敏，张文彬．在微细粒铜镍硫化矿浮选中蛇纹石类 腮．石矿物『浮选；彳亍为研究[ J ] ．中国矿业，2 0 0 8 ，1 7 2 4 7 - 5 0 ． [ 5 ] 胡显智，张文彬．铜镍硫化矿浮选精矿降镁研究与实践 进展E J ] ．有色矿冶，2 0 0 3 1 2 1 2 5 ． [ 6 ] 胡秀梅，戈保梁．金平镍矿l 号岩体镍矿石浮选矿泥处 理方式的探讨[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 6 3 3 1 - 3 3 ． [ 7 ] 董兴旺，刘俊，郑力，等．铜镍硫化矿浮选预脱泥的 试验研究[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 0 3 2 2 8 3 0 ． [ 8 ] 冯其明，张国范，卢毅屏．蛇纹石对镍黄铁矿浮选的影响 及其抑制剂研究现状[ J ] ．矿产保护与利用，1 9 9 7 5 1 9 2 2 ． [ 9 ] J 王，罗科华，王荣生，等．古尔胶在固一液界面上的吸附 机理[ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 6 ，4 3 4 3 0 - 3 3 ． [ 1 0 ] 胡熙庚．硫化矿浮选理论与工艺[ M ] ．北京冶金工业 出版社，1 9 9 1 ． ／≯ ／夺 ，≯ ／≯17 ≯ ，仝 ／；、 命 ／；、 ／仝 ／佘 ／佘 ／；、 ／玉 ／玉 ／佘 ／≈ ／n ／佘 ／佘 ／佘 ／佘 ／佘 ／佘 ‘卜 ／乱 ／乱 石、 ／ 、 ／乱 ／乱 石N ．／玉5 7 ≯ 上接第2 2 页 [ 3 ] 袁明华，赵续春．铜铅混合精矿铜铅浮选分离试验研究 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 8 5 5 7 ． [ 4 ] G i l lA ，B a r a nE ，B u r a tF ．T h ee f f e c t o fn o n t o x i c d e p p r e s s a n t i n c h a l c o p y r i t e F l o t a t i o n [ CJ ／／X X V I n t e r n a t i o n a lM i n e r a l P r o c e s s i n gC o n g r e s s ．B r i s b a n e ， A u s t r a l i a T h eA u s t r a l a s i a n I n s t i t u t eo f M i n i n g a n d M e t a l l u r g y ，2 0 1 0 1 8 9 9 1 9 0 2 ． [ 5 ] W e iM ，S u nC ．S t u d yo nt h ee f f e c t sa n dm e c h a n i c s o f N a 2 S 0 3 t o c h a l c o p y r i t e a n dg a l e n a [ c ] ／／X X V I n t e r n a t i o n a lM i n e r a lP r o c e s s i n gC o n g r e s aB r i s b a n e ， A u s t r a l i a T h eA u s t r a l a s i a nI n s t i t u t eo fM i n i n ga n d M e t a l l u r g y ，2 0 1 0 2 5 1 7 2 5 2 8 ． 万方数据