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哈密某铜镍矿石的选矿工艺矿物学研究 ① 瞿思思, 曹佳宏, 钟 彪, 王利珍 (长沙矿冶研究院有限责任公司, 湖南 长沙 410012) 摘 要 通过镜下鉴定、X 射线衍射、扫描电镜、化学成分分析等方法对哈密某铜镍矿石进行了工艺矿物学研究,查明了矿石中铜和 镍的赋存状态、矿物组成、矿物之间的嵌布关系以及嵌布粒度等特性,并分析了影响铜和镍回收利用的主要矿物学因素,为选矿提 供理论依据。 关键词 工艺矿物学; 铜; 镍; 回收利用 中图分类号 P575文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2015.04.014 文章编号 0253-6099(2015)04-0051-03 Process Mineralogy of a Copper⁃nickel Ore from Hami QU Si⁃si, CAO Jia⁃hong, ZHONG Biao, WANG Li⁃zhen (Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd, Changsha 410012, Hunan, China) Abstract By means of optical microscopy, X⁃ray diffraction, scanning electronic microscopy and chemical analysis, process mineralogy characteristics of a copper⁃nickel ore from Hami were studied. The occurrence of copper and nickel, mineral composition, dissemination relationship between minerals and disseminated size of minerals were therewith ascertained. Meanwhile, main mineralogical factors affecting the recycling of copper and nickel were discussed, which can serve as a theoretical basis for beneficiation. Key words process mineralogy; copper; nickel; recycling 新疆哈密某铜镍矿以镍为主,伴生有铜、钴、金、银 等大型硫化矿床,其资源居全国第 2 位[1-2]。 本次实验 矿样采自哈密黄山,矿区位于哈密市东南约 140 km。 为充分了解该矿区矿石的可选性,为后续选矿提供较 好的理论依据,本文通过 X 射线衍射、化学成分分析、 扫描电镜和 MLA(矿物参数自动分析技术)等一系列 分析手段对新疆哈密黄山南铜镍矿的矿物学特征和工 艺矿物学特征进行了研究。 1 化学成分及矿物组成 矿石化学多元素分析结果见表 1,物相分析结果 见表 2。 表 1 矿石化学多元素分析结果(质量分数) / % NiCoCuPbZnTFeFeOFe2O3 0.470.0160.0880.00750.0128.769.511.96 Cr2O3SiO2TiO2Al2O3CaOMgOMnONa2O 0.6537.860.141.712.6638.470.120.24 K2OAsSPCO2烧失 0.090.0300.620.0270.374.43 表 2 矿石物相分析结果 元素物相含量/ %分布率/ % 硫化镍0.22147.02 镍 氧化镍0.0010.21 硅酸镍0.24852.77 合计0.47100.00 原生硫化铜0.04955.68 次生硫化铜0.03438.64 铜自由氧化铜0.00182.04 结合氧化铜0.00323.64 合计0.088100.00 由表 1~2 可知,矿石中镍、铜含量分别为 0.47% 和 0.088%。 其中镍主要以金属硫化物和硅酸镍两种 形式赋存,铜主要以硫化物形式存在。 区内矿石属发 生较强烈氧化的低品位铜镍硫化矿矿石。 经电子显微镜、XRD、扫描电镜和 MLA 测定综合 研究查明,矿石中的金属矿物主要为镍黄铁矿、磁黄铁 矿和铬尖晶石,其次为硫铜镍矿、针镍矿、黄铜矿、斑铜 矿、自然铜和磁铁矿;脉石矿物主要为橄榄石,其次为 角闪石、蛇纹石、滑石、黑云母、方解石和绿泥石。 矿石 主要矿物含量见表 3。 ①收稿日期 2015-01-20 作者简介 瞿思思(1986-),女,湖北监利人,工程师,硕士,主要研究方向为工艺矿物学研究。 第 35 卷第 4 期 2015 年 08 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.35 №4 August 2015 表 3 矿石中主要矿物含量(质量分数) / % 镍矿物铜矿物磁黄铁矿磁铁矿铬尖晶石橄榄石 0.890.210.720.021.8653.3 角闪石蛇纹石黑云母方解石滑石,绿泥石其它 10.418.64.70.48.40.5 2 主要矿物产出形式 2.1 镍矿物 镍矿物包括镍黄铁矿、硫铜镍矿和针镍矿,均为选矿 富集回收镍的目的矿物,三者含量比大致为 85 ∶10 ∶5。 镍黄铁矿主要以以下 3 种形式产出 1) 不规则粒状,以不同形式与磁黄铁矿、黄铜矿 紧密镶嵌,少部分以浸染状形式零星分布在脉石中,粒 度一般为 0.1~0.4 mm。 见图 1。 图 1 不规则粒状镍黄铁矿 2) 细小的叶片状、板片状、羽毛状、火焰状沿磁黄 铁矿的解理充填或呈微细的包裹体零星嵌布在磁黄铁 矿晶粒内部,属固溶体分离作用析出形成的产物,粒度 通常在 0.02 mm 以下。 见图 2。 图 2 叶片状镍黄铁矿 (a) BEI 背散射电子像;(b) Ni 面扫描;(c) Fe 面扫描;(d) S 面扫描 3) 极为细小的粒状、蠕虫状,裂隙比较发育的矿块 中常见,局部较为富集,粒度一般为 0.005~ 0.04 mm。 见图 3。 图 3 微细粒状或蠕虫状镍黄铁矿 预计第一种镍黄铁矿在浮选过程中将得到很好的 回收,而由于粒度极为细小,与其它脉石矿物的嵌连关 系较为复杂,第二、三种镍黄铁矿即使足够细磨也较难 完全解离,所以将有部分矿物随脉石一起排入尾矿。 这是影响镍回收率的主要原因之一。 除个别呈浸染状零星嵌布在脉石中以外,硫铜镍 矿大多与斑铜矿构成交生关系极为复杂的布纹状连 晶,沿边缘可见不规则状镍黄铁矿交代,说明其形成时 间相对较早,粒度一般为 0.05~0.3 mm。 见图 4。 图 4 硫铜镍矿 (a) BEI 背散射电子像;(b) Ni 面扫描;(c) Cu 面扫描;(d) Fe 面扫描 针镍矿仅集中见于少数矿块中。 细小的针状、纤 维状或毛发状,集合体为束状、放射状,常沿蛇纹石等 叶片状脉石粒间充填,针状晶体宽度一般为 0.001 ~ 0.005 mm(见图 5)。 针镍矿较镍黄铁矿、硫铜镍矿粒 度更为细小,预计回收难度更大。 镍黄铁矿和硫铜镍矿的能谱微区成分分析结果见 表 4(由于针镍矿粒度极为细小,加之与黄铜矿、磁黄铁 矿或脉石紧密交生,分析数据偏差较大,故表中未予列 出)。 由表 4 可知,矿石中镍黄铁矿的化学成分虽然较 为稳定,但因类质同像置换含铁较高,而硫铜镍矿则存 在成分变化较大的特点,二者含镍平均分别为 26.63% 和 13.45%。 25矿 冶 工 程第 35 卷 图 5 针镍矿 表 4 镍矿物的能谱微区成分分析结果 矿物 名称 序号 含量/ % NiCoFeCuS 镍 黄 铁 矿 126.390.2137.661.4334.31 227.660.1937.250.2734.63 327.060.4537.680.3234.49 425.700.3539.420.4934.04 525.010.5339.920.5134.03 626.240.5338.091.0834.06 725.130.0039.770.0535.05 827.270.5537.830.3334.02 929.340.4835.430.4334.32 1026.380.1238.500.2934.71 1125.270.3638.831.0934.45 1228.080.1237.300.3134.19 平均26.630.3238.140.5534.36 硫 铜 镍 矿 1317.350.0335.8210.2636.54 1411.590.0538.7614.2635.34 1510.310.0637.2318.3134.09 1615.300.1239.1811.0234.38 1712.480.0538.3713.8335.27 1813.690.0338.2513.5734.46 平均13.450.0637.9413.5435.01 2.2 铜矿物 铜矿物包括黄铜矿、斑铜矿和自然铜。 其中黄铜 矿约占铜矿物总量的 70%,常呈不规则粒状以浸染状 形式零星嵌布在脉石中,部分则沿其它金属矿物(包 括镍黄铁矿、铬尖晶石、磁黄铁矿)的边缘、孔洞及裂 隙充填交代,并构成极为复杂的镶嵌关系,粒度变化较 大,细小者小于 0.02 mm,一般介于 0.05~0.25 mm 之 间。 见图 6。 图 6 黄铜矿 斑铜矿出现的频率明显低于黄铜矿。 桔黄色,部 分呈不规则粒状沿镍黄铁矿或磁黄铁矿边缘分布,部 分则与硫铜镍矿混杂交生构成镶嵌关系极为复杂的布 纹状连晶,但极少见其与黄铜矿直接嵌连,可被镍黄铁 矿交代,粒度较黄铜矿略粗,一般介于 0.04~0.35 mm 之 间。 见图 7。 图 7 斑铜矿 自然铜分布零星,反射光下显铜黄色。 主要呈微 细的短脉状沿斑铜矿、镍黄铁矿边缘或裂隙充填交代, 偶见其交代磁黄铁矿,脉宽通常在 0.02 mm 以下。 不难看出,矿石中铜矿物粒度较为细小,部分与其 它矿物的嵌连关系较为复杂,因此,欲获得合格铜精矿 需通过足够细磨。 其中铜矿物和镍矿物的复杂嵌布关 系将影响镍的回收率。 3 金属硫化物嵌布粒度 矿石中铜矿物(黄铜矿、斑铜矿和自然铜)、镍矿物 (镍黄铁矿和硫铜镍矿)和金属硫化物(铜矿物、镍矿物 和磁黄铁矿以及它们混杂交生的集合体)等主要目的矿 物嵌布粒度统计结果见表 5。 表 5 金属硫化物嵌布粒度 粒级 / mm 分布率/ % 镍矿物铜矿物金属硫化物 个别累计个别累计个别累计 -0.83+0.59 11.7611.76 -0.59+0.4214.6714.67 20.5332.29 -0.42+0.3017.2131.88 10.4210.4223.8456.13 -0.30+0.2121.4453.32 8.3518.7714.1970.32 -0.21+0.1518.3571.67 12.3831.1511.8282.14 -0.15+0.10512.0383.70 23.5454.698.7290.86 -0.105+0.0747.4291.12 17.8172.504.4595.31 -0.074+0.0524.5695.68 13.3085.802.2797.58 -0.052+0.0372.4198.09 8.6394.431.2898.86 -0.037+0.0261.2599.34 3.2797.700.6199.47 -0.026+0.0190.3999.73 1.8699.560.3599.82 -0.019+0.0100.2199.94 0.3499.900.1699.98 -0.0100.06 100.000.10100.000.02100.00 (下转第 58 页) 35第 4 期瞿思思等 哈密某铜镍矿石的选矿工艺矿物学研究 闭路试验可获得铅精矿 Pb 品位 47.16%、Zn 品位 5.35%、Ag 含量 363.25 g/ t、Pb 回收率 69.28%、Ag 回收 率 58.91%,锌精矿锌品位 46.54%、锌回收率 85.52%的 良好指标。 4 结 语 1) 广东某铅锌矿含铅 3.74%,含锌 6.62%,铅氧 化率 52.41%,锌氧化率 27.86%。 原矿嵌布粒度较细, 并含有炭质,属难选硫化⁃氧化混合铅锌矿。 2) 试验制定了先铅后锌的原则流程,在不脱泥的 条件下,采用硫化⁃黑药法浮铅、硫化⁃黄药法浮锌,水 玻璃+六偏磷酸钠组合抑制脉石,同时分散矿泥。 铅 经一粗三精两扫、锌经一粗两精两扫的闭路试验,结果 可获得铅精矿 Pb 品位 47.16%、Zn 品位 5.35%、Ag 含 量 363.25 g/ t、Pb 回收率 69.28%、Ag 回收率 58.91%, 锌精矿锌品位 46.54%、锌回收率 85.52%的良好指标, 铅、锌、银得到较好回收。 参考文献 [1] 简 胜,杨 林. 云南某高铁氧化铅锌矿选冶工艺回收铅、锌及铁 的试验研究[J]. 矿冶工程,2014(3)37-39. 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(上接第 50 页) 4 结 语 1) 对西藏某磁赤铁混合铁矿进行了选铁试验研 究。 采用连续磨矿⁃弱磁⁃强磁选流程,针对 TFe 品位 39.23%的磁赤混合铁矿,获得了混合铁精矿产率 48.86%、 TFe 品位 63.50%、TFe 回收率 80.50%的较好选矿指标。 2) 在流程试验的基础上,对选矿生产设备进行了 优化配置。 其中破碎采用进口 CJ411 颚式破碎机及 CH430-EC、CH440-MF 单缸液压圆锥破碎机;磨矿分 级采用一个磨矿系列,MQY3600 6000 湿式溢流型球 磨机 1 台,Φ500 6 旋流器组 1 组;脱水采用 HRC 高 效浓密机和压滤机组合。 设备配置方案高效节能,经 济合理,能较好满足选矿生产要求。 参考文献 [1] 黄红军,胡岳华,扬 帆,等. 复杂难选红铁矿磁化焙烧⁃磁选工艺 及机理研究[J]. 矿冶工程, 2010(6)38-41. [2] 刘 杰,周明顺,翟立委,等. 中国复杂难选铁矿的研究现状[J]. 中国业, 2011(5)63-66. [3] 张宗旺,李 健,李 燕,等. 国内难选铁矿的开发利用现状及发 展[J]. 有色金属科学与工程, 2012(1)72-77. [4] 郭效东,辛贵强,张 茂. 西藏某碱性低磷硫磁赤混合铁矿选铁试 验研究[J]. 矿冶工程, 2012(3)61-63. (上接第 53 页) 由表 5 可以看出,矿石中镍矿物粒度略粗于铜矿 物,但它们均属较典型不均匀细粒嵌布的范畴。 仅仅从 嵌布粒度上分析,欲将镍矿物与铜矿物分开独立回收, 磨矿细度-0.052 mm 较为合适,此时大约 95%的镍矿物 和 85%的铜矿物可呈单体状态产出;但欲将各金属硫化 物以及它们的集合体一起回收,在初选阶段磨矿细度 -0.105 mm 左右即可,此时-0.074 mm 粒级约占 85%。 4 结 论 1) 镍矿物和铜矿物主要为不规则粒状,与嵌连矿 物之间的关系均较为复杂。 必须通过足够细磨才能使 它们得到较好的解离,以保证镍精矿和铜精矿的质量。 从矿物组成和产出形式分析,先获得硫化物粗精矿再 进行铜镍分离应是选矿试验的重点。 2) 镍矿物和铜矿物粒度不均匀,矿物部分呈微粒状 产出,即使细磨也将呈连生体产出,如将其回收到精矿中 势必影响精矿质量,不回收则将影响镍和铜的回收率。 3) 虽然有利于目的矿物解离的蛇纹石、滑石、绿 泥石等硬度低的鳞片状脉石含量较高,但磨矿、搅拌过 程中它们均极易生成细泥而恶化分选环境,因此强化 脱泥作业可能将在一定程度上改善分选指标。 4) 矿石中硅酸镍所占比例较大,这是采用浮选作 业分选矿石中镍矿物时镍回收率偏低的主要原因。 参考文献 [1] 黄建芬,余江鸿. 新疆某低品位铜镍矿选矿试验研究[J]. 金属矿 山,2011(11)92-95. [2] 邢方丽,肖宝清. 新疆某低品位铜镍矿选矿试验研究[J]. 有色金 属(选矿部分),2010(1)20-25. 85矿 冶 工 程第 35 卷