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        云南某低品位銅鎳硫化礦浮選試驗(yàn)

        2014-08-08 02:13:03孫乾予
        金屬礦山 2014年3期

        劉 豹 孫乾予 劉 淼 鮑 雪 王 梓

        (1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110819;2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院,遼寧 阜新 123000)

        云南某低品位銅鎳硫化礦浮選試驗(yàn)

        劉 豹1,2孫乾予2劉 淼2鮑 雪2王 梓2

        (1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110819;2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院,遼寧 阜新 123000)

        為給云南某低品位銅鎳硫化礦石資源的開發(fā)利用提供依據(jù),對(duì)該礦石進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究和選礦試驗(yàn)。結(jié)果表明:①礦石中的主要有用元素為銅、鎳,主要有用礦物為黃銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、含鎳磁黃鐵礦,銅鎳主要以硫化物形式存在,分別占總銅、總鎳的84.09%和85.96%,銅鎳緊密共生,分離難度較大,宜采用混浮工藝回收銅鎳;②礦石適宜的磨礦細(xì)度為-200目占80%,銅鎳混浮粗選pH調(diào)整劑Na2CO3、脈石礦物抑制劑CMC、鎳礦物活化劑CuSO4、捕收劑丁基黃藥+硫氨酯適宜的用量分別為800、400、200、90+30 g/t;③采用1次粗選、3次掃選、掃精1掃精選、掃精選精礦與粗精礦合并1次精選、中礦順序返回閉路流程處理該礦石,最終獲得了銅鎳品位分別為6.02%和3.97%、銅鎳回收率分別為83.05%和84.55%的銅鎳混合精礦。

        銅鎳硫化礦 緊密共生 混合浮選

        我國(guó)鎳礦資源十分豐富,占世界總儲(chǔ)量的1/4左右,年產(chǎn)鎳約占世界產(chǎn)量的2/3[1]。我國(guó)的鎳礦以銅鎳共生礦和鐵鎳共生礦為主,銅鎳共生礦是我國(guó)產(chǎn)鎳的主要來(lái)源[2-3]。目前,我國(guó)銅鎳共生礦主要采用浮選工藝回收,較常見的有優(yōu)先浮選工藝和混合浮選工藝[4-5],對(duì)混浮后的銅鎳分離,主要有2種方法[6]:一是直接進(jìn)行銅鎳分離浮選,以獲得銅精礦和鎳精礦;另一種是將銅鎳混合精礦冶煉成高冰鎳,再磨礦、浮選分離銅和鎳。近年來(lái),隨著閃速熔煉技術(shù)的出現(xiàn),大部分選礦廠不再直接進(jìn)行銅鎳浮選分離[7],而只直接選別出銅鎳混合精礦。本研究將以云南某低品位銅鎳礦石為原料開展銅鎳浮選試驗(yàn),對(duì)于硫的回收本文不作介紹。

        1 礦石性質(zhì)

        云南某低品位銅鎳礦石礦物組成較復(fù)雜,有用金屬礦物為黃銅礦、輝銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、含鎳磁黃鐵礦等;銅礦物主要為黃銅礦,以不規(guī)則狀產(chǎn)出,部分礦粒產(chǎn)出形式較粗,細(xì)小粒銅礦物在脈石礦物中以浸染狀和片狀形式存在;主要含鎳礦物為鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、含鎳磁黃鐵礦,以磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等為載體與礦物緊密共生,部分磁黃鐵礦中的鎳以類質(zhì)同相形式存在,紫硫鎳礦以細(xì)粒形式產(chǎn)出。脈石礦物主要有蛇紋石、滑石、綠泥石、輝石、石英、角閃石等。

        礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1,銅物相分析結(jié)果見表2,鎳物相分析結(jié)果見表3。

        表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 The main chemical component analysis of the ore %

        表2 礦石銅物相分析結(jié)果Table 2 Copper phase analysis of the ore %

        表3 礦石鎳物相分析結(jié)果Table 3 Nickel phase analysis of the ore %

        從表1可以看出,礦石銅、鎳、鐵、硫品位分別達(dá)0.88%、0.57%、13.67%、17.05%,因此,該礦石屬高硫低銅鎳鐵多金屬礦石。

        從表2、表3可以看出,礦石中的銅鎳主要以硫化物形式存在,分別占總銅、總鎳的84.09%和85.96%,部分銅鎳礦物被氧化將影響銅鎳的回收率。

        2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

        2.1 銅鎳混浮粗選條件試驗(yàn)

        銅鎳礦石浮選流程主要有優(yōu)先浮選流程和混合浮選流程。優(yōu)先浮選流程適用于銅品位遠(yuǎn)高于鎳品位、且銅作為主要回收對(duì)象的礦石,該工藝可以獲得較高銅品位的銅精礦,由于浮銅時(shí)鎳礦物受抑制,且不易活化,因此,鎳浮選回收率往往偏低。而本試驗(yàn)礦石銅鎳品位均較低,且銅鎳礦物嵌布關(guān)系較復(fù)雜,考慮充分回收礦石中的有價(jià)金屬銅、鎳,并便于有效降低浮選精礦中造渣成分MgO的含量,確定采用混合浮選流程對(duì)該銅鎳礦石進(jìn)行選礦試驗(yàn),銅鎳混浮粗選條件試驗(yàn)流程見圖1。

        圖1 銅鎳混合浮選條件試驗(yàn)流程Fig.1 Flowsheet of Cu-Ni bulk flotation tests

        2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

        礦石磨礦細(xì)度的高低在很大程度上決定著分選指標(biāo)的好壞[8],因此,首先進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)。試驗(yàn)固定pH調(diào)整劑Na2CO3用量為600 g/t,抑制劑CMC用量為300 g/t,活化劑CuSO4用量為200 g/t,捕收劑丁基黃藥用量為90 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

        圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 The result at different grinding fineness■—銅品位;●—鎳品位;□—銅回收率;○—鎳回收率

        由圖2可以看出,隨磨礦細(xì)度的提高,混合粗精礦銅鎳品位小幅下降,銅鎳回收率先明顯上升后小幅下降,銅鎳回收率變化趨勢(shì)的拐點(diǎn)在磨礦細(xì)度為-200目占80%時(shí)。綜合考慮,確定磨礦細(xì)度為-200目占80%。

        2.1.2 Na2CO3用量試驗(yàn)

        Na2CO3作為pH調(diào)整劑,其在礦漿中水解對(duì)礦漿pH值有一定的緩沖作用,且有利于軟化水質(zhì)、降低溶液中的鈣鎂離子對(duì)目的礦物浮選的干擾。Na2CO3用量試驗(yàn)固定磨礦細(xì)度為-200目占80%,CMC用量為300 g/t、CuSO4為200 g/t、丁基黃藥為90 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

        由圖3可以看出,隨著Na2CO3用量的增加,銅鎳混合粗精礦銅鎳品位和銅鎳回收率均先上升后下降。綜合考慮,確定Na2CO3用量為800 g/t。

        圖3 Na2CO3用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 The result on different dosage of Na2CO3■—銅品位;●—鎳品位;□—銅回收率;○—鎳回收率

        2.1.3 CMC用量試驗(yàn)

        礦石中主要脈石礦物蛇紋石和滑石均為高鎂硅酸鹽礦物,CMC對(duì)此類礦物具有較好的抑制作用。CMC用量試驗(yàn)固定磨礦細(xì)度為-200目占80%,Na2CO3用量為800 g/t、CuSO4為200 g/t、丁基黃藥為90 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

        圖4 CMC用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 The result on different dosage of CMC■—銅品位;●—鎳品位;□—銅回收率;○—鎳回收率

        由圖4可以看出,隨CMC用量的增加,銅鎳混合粗精礦銅品位下降、鎳品位上升,銅鎳回收率先上升后下降。綜合考慮,確定CMC粗選用量為400 g/t。

        2.1.4 CuSO4用量試驗(yàn)

        由于鎳礦物可浮性較差,添加適量的CuSO4有利于提高鎳礦物的可浮性。CuSO4用量試驗(yàn)固定磨礦細(xì)度為-200目占80%,Na2CO3用量為800 g/t、CMC為400 g/t、丁基黃藥為90 g/t,試驗(yàn)結(jié)果如圖5。

        圖5 CuSO4用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 The result on different dosage of CuSO4■—銅品位;●—鎳品位;□—銅回收率;○—鎳回收率

        由圖5可以看出,隨CuSO4用量的增加,銅鎳混合粗精礦銅鎳品位、銅回收率微幅下降,而鎳回收率先顯著上升后微幅下降。綜合考慮,確定CuSO4粗選用量為200 g/t。

        2.1.5 捕收劑試驗(yàn)

        2.1.5.1 捕收劑選擇試驗(yàn)

        捕收劑選擇試驗(yàn)固定磨礦細(xì)度為-200目占80%,Na2CO3用量為800 g/t、CMC為400 g/t、CuSO4為200 g/t,捕收劑粗選用量均為90 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見表4。

        表4 捕收劑選擇試驗(yàn)混合粗精礦指標(biāo)Table 4 Rough flotation concentrate index for collector selectivity %

        由表4可以看出,丁基黃藥與硫氨酯按質(zhì)量比3∶1混合為銅鎳混合浮選的捕收劑,可以獲得較高銅鎳回收率的混合精礦。因此,確定丁基黃藥+硫氨酯(質(zhì)量比為3∶1)為銅鎳混合浮選的捕收劑。

        2.1.5.2 丁基黃藥+硫氨酯用量試驗(yàn)

        丁基黃藥+硫氨酯(3∶1)粗選總用量試驗(yàn)固定磨礦細(xì)度為-200目占80%,Na2CO3用量為800 g/t、CMC為400 g/t、CuSO4為200 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

        圖6 丁基黃藥+硫氨酯用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 The result on different total dosage of xanthate+thionocarbamates■—銅品位;●—鎳品位;□—銅回收率;○—鎳回收率

        由圖6可以看出,隨著丁基黃藥+硫氨酯(3∶1)總用量的增加,銅鎳混合粗精礦銅鎳品位下降,銅鎳回收率先上升后下降。綜合考慮,確定丁基黃藥+硫氨酯粗選總用量為120 g/t,即丁基黃藥+硫氨酯粗選用量為90+30 g/t。

        2.2 閉路試驗(yàn)

        在條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了銅鎳混合浮選閉路試驗(yàn),試驗(yàn)流程見圖7;為了有效提高銅鎳混合精礦的銅鎳品位,在精選作業(yè)中改用CMC+水玻璃聯(lián)合抑制脈石礦物[9-10],試驗(yàn)結(jié)果見表5。

        圖7 閉路試驗(yàn)流程Fig.7 Flowsheet of closed circuit operation

        表5 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 5 The result of closed circuit operation %

        由表5可見,采用圖7所示的閉路流程處理該礦石,可獲得銅鎳品位分別為6.02%和3.97%,銅鎳回收率分別為83.05%和84.55%的銅鎳混合精礦。

        3 結(jié) 論

        (1)云南某銅鎳礦石屬高硫低銅鎳鐵多金屬礦石,主要有用元素為銅、鎳,主要有用礦物為黃銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、含鎳磁黃鐵礦,銅鎳主要以硫化物形式存在,分別占總銅鎳的84.09%和85.96%,銅鎳緊密共生,分離難度較大,宜采用混浮工藝回收銅鎳。

        (2)在磨礦細(xì)度為-200目占80%的情況下,采用1次粗選、3次掃選、掃精1掃精選、掃精選精礦與粗精礦合并1次精選、中礦順序返回閉路流程處理該礦石,最終獲得了銅、鎳品位分別為6.02%和3.97%,銅、鎳回收率分別為83.05%和84.55%的銅鎳混合精礦。

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        (責(zé)任編輯 羅主平)

        Floatation Experiment on a Low Grade Cu-Ni Sulfide Ore from Yunnan Province

        Liu Bao1,2Sun Qianyu2Liu Miao2Bao Xue2Wang Zi2

        (1.CollegeofResourcesandCivilEngineering,NortheasternUniversity,Shenyang110819,China;2.SchoolofMining,LiaoningUniversityofEngineeringandTechnology,F(xiàn)uxin123000,China)

        In order to provide basis for exploitation and utilization of a low grade copper-nickel sulfide ore from Yunnan province,mineralogy and relevant mineral processing experiments on this ore was conducted.The results showed that:①The valuable elements of the ore are mainly copper and nickel,valuable minerals are mainly chalcopyrite,nicopyrite,violarite and nickel-bearing pyrrhotite.Copper and nickel mainly exist in the form of their sulfide,accounting for 84.09% and 85.96% separately,and copper and nickel are closely associated with each other and difficult to separate.Bulk flotation will be suitable to recover copper and nickel;②The optimal grinding fineness was 80% passing 200 mesh,and Na2CO3,CMC,CuSO4,and butyl-xanthate+thiamine ester were used as pH modifier,inhibitor of gangue minerals,activator for copper and nickel minerals,and collectors separately with corresponding proper dosage for bulk flotation of 800 g/t,400 g/t,200 g/t and 90+30 g/t;③Copper and nickel mixed concentrate with copper grade and recovery of 6.02% and 83.05%,nickel grade and recovery of 3.97% and 84.55% separately was achieved through process of one roughing,three scavenging,concentrate-scavenging for firstly scaveng concentrate,one cleaning for mixed concentrates of scaveng concentrate and rough concentrate,and middles back to the flowsheet in turn.

        Copper-nickel sulfide mine,Close intergrowth,Bulk floatation

        2013-12-04

        劉 豹(1973—),男,副教授,博士研究生,碩士研究生導(dǎo)師。

        TD923+.7

        A

        1001-1250(2014)-03-080-04

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