黃俊瑋 張亞輝 張成強(qiáng) 李洪潮 張紅新

(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430070;2.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南鄭州450006)

我國目前開發(fā)的鎳礦石資源主要為富含鎂硅酸鹽脈石礦物的低品位銅鎳硫化礦石資源［1-2］，占全國鎳產(chǎn)量85%的金川集團(tuán)鎳礦石就是這種性質(zhì)礦石的典型代表。在此類性質(zhì)礦石分選過程中，有效降低浮選精礦中MgO含量，實(shí)現(xiàn)精礦銅、鎳品位的提升一直是相關(guān)選礦科研工作者研究的重點(diǎn)［3］。

張亞輝等［4］研究表明，銅鎳硫化礦中的主要含鎂脈石礦物蛇紋石、綠泥石等在浮選過程中，除了通過連生體、礦泥罩蓋和機(jī)械夾雜等途徑進(jìn)入精礦外，經(jīng)Cu2+、Ni2+活化后的浮選也是其進(jìn)入精礦的重要途徑。D.Fornasiero等［5］研究發(fā)現(xiàn)，在 pH=7～10的范圍內(nèi)(銅鎳硫化礦浮選的pH值一般為8.5～9.5)，Cu2+、Ni2+能夠有效活化蛇紋石和綠泥石。張亞輝、曹釗等［6-7］研究發(fā)現(xiàn)，Cu2+、Ni2+能夠有效地吸附在綠泥石表面，從而強(qiáng)化捕收劑對綠泥石的捕收。

以往關(guān)于銅鎳硫化礦浮選降鎂的研究，主要集中在對蛇紋石、綠泥石等含鎂脈石礦物抑制劑和分散劑的研制上，而對如何消除Cu2+、Ni2+對蛇紋石和綠泥石的活化卻研究較少。張亞輝等［4］提出，在使用EDTA、草酸、檸檬酸等絡(luò)合劑清洗吸附在蛇紋石、綠泥石等脈石礦物表面的Cu2+、Ni2+的基礎(chǔ)上，再對蛇紋石、綠泥石等脈石礦物加以高效抑制是保證銅鎳硫化礦浮選降鎂效果的有效途徑。張亞輝、熊學(xué)廣等［8］通過使用檸檬酸－六偏磷酸鈉這一絡(luò)合劑－抑制劑組合，有效降低了金川銅鎳硫化礦浮選精礦MgO含量1.24個(gè)百分點(diǎn)。

西北某銅鎳礦鎂含量較高，現(xiàn)場采用一段閉路磨礦、1粗2精優(yōu)先提取部分合格精礦、粗選尾礦閉路再磨、1粗3精2掃、中礦順序返回的閉路流程處理該礦石，最終獲得的混合精礦鎳、銅品位分別為8.67%、4.50%，鎳、銅回收率為82.56%、70.18%，MgO含量為6.72%。為了進(jìn)一步優(yōu)化磨選工藝、降低銅鎳混合精礦MgO含量，提高精礦銅、鎳品位和回收率，本試驗(yàn)采用EDTA二鈉－六偏磷酸鈉－JC藥劑體系，對從現(xiàn)場生產(chǎn)流程中取得的有代表性礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石主要化學(xué)成分分析

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Main chemical analysis results of raw ore%

從表1可知，礦石中具有回收價(jià)值的金屬元素為Ni、Cu，品位分別為1.29%和0.87%;主要雜質(zhì)成分為SiO2和MgO，含量分別為33.94%和29.02%。

1.2 礦石鎳銅物相分析

礦石鎳、銅物相分析結(jié)果見表2、表3。

表2 礦石鎳物相分析結(jié)果Table 2 Nickel phase analysis results of raw ore%

表3 礦石銅物相分析結(jié)果Table 3 Copper phase analysis results of raw ore for raw ore %

從表2、表3可知，礦石中的鎳主要以硫化鎳的形式存在，占總鎳的95.89%，是浮選回收的主要對象之一;礦石中的銅主要以硫化銅及次生硫化銅(主要為墨銅礦)的形式存在，占總銅的96.55%，也是浮選回收的主要對象。

1.3 礦石的XRD分析

礦石XRD分析結(jié)果見圖1。

圖1 礦石XRD圖譜Fig.1 X-ray diffraction image of raw ore

從圖1可知，礦石中的主要含鎳礦物為鎳黃鐵礦，含鎂礦物主要為利蛇紋石、鎳綠泥石和滑石，含銅礦物未檢出與其在原礦中含量低有關(guān)［9］。因此，該礦石是典型的富含鎂硅酸鹽脈石礦物的低品位銅鎳硫化礦石。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 EDTA二鈉－六偏磷酸鈉－JC藥劑體系銅鎳混浮條件試驗(yàn)

2.1.1 粗選條件試驗(yàn)

粗選條件試驗(yàn)流程見圖2。

圖2 粗選條件試驗(yàn)流程Fig.2 Conditioning tests flow-sheet of rough concentration

2.1.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)的Cu2+、Ni2+絡(luò)合清洗劑EDTA二鈉用量為2 500 g/t，含鎂脈石礦物抑制劑六偏磷酸鈉用量為200 g/t，捕收劑丁基黃藥用量為200 g/t，起泡劑J622用量為60 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 磨礦細(xì)度試驗(yàn)混合粗精礦指標(biāo)Table 5 Mixed rough concentrate indicators of grinding fineness tests %

從表5可知，隨著磨礦細(xì)度的提高，混合粗精礦銅、鎳品位下降，銅、鎳回收率和MgO指標(biāo)均上升。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為－0.074 mm占88.68%。

2.1.1.2 EDTA二鈉用量試驗(yàn)

EDTA二鈉用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm占88.68%，六偏磷酸鈉用量為200 g/t，丁基黃藥為200 g/t，J622 為 60 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表 6。

表6 EDTA二鈉用量試驗(yàn)混合粗精礦指標(biāo)Table 6 Mixed rough concentrate indicators of disodium EDTA dosage tests

從表6可知，隨著EDTA二鈉用量的增大，混合粗精礦銅、鎳品位和銅、鎳回收率小幅上升，MgO指標(biāo)小幅下降。綜合考慮，確定EDTA二鈉粗選用量為2 500 g/t。

2.1.1.3 六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)

六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm占88.68%，EDTA二鈉用量為2 500 g/t，丁基黃藥為200 g/t，J622 為 60 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表 7。

從表7可知，隨著六偏磷酸鈉用量的增加，混合粗精礦銅、鎳品位上升，銅、鎳回收率下降，MgO指標(biāo)下降。綜合考慮，確定六偏磷酸鈉粗選用量為200 g/t。

表7 六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)混合粗精礦指標(biāo)Table 7 Mixed rough concentrate indicators of sodium hexametaphosphate dosage tests

2.1.1.4 丁基黃藥用量試驗(yàn)

丁基黃藥用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm占88.68%，EDTA二鈉用量為2 500 g/t，六偏磷酸鈉為200 g/t，J622 為 60 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表 8。

表8 丁基黃藥用量試驗(yàn)混合粗精礦指標(biāo)Table 8 Mixed rough concentrate indicators of butyl xanthate dosage tests

從表8可知，隨著丁基黃藥用量的增大，混合粗精礦銅、鎳品位下降，銅、鎳回收率上升，MgO指標(biāo)上升。綜合考慮，確定丁基黃藥粗選用量為200 g/t。

2.1.1.5 J622用量試驗(yàn)

J622用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為 －0.074 mm占88.68%，EDTA二鈉用量為2 500 g/t，六偏磷酸鈉為200 g/t，丁基黃藥為200 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 J622用量試驗(yàn)混合粗精礦指標(biāo)Table 9 Mixed rough concentrate indicators of J622 dosage tests

從表9可知，隨著J622用量的增大，混合粗精礦銅、鎳品位下降，銅、鎳回收率上升，MgO指標(biāo)上升。綜合考慮，確定J622粗選用量為60 g/t。

2.1.2 精選1抑制劑JC用量試驗(yàn)

JC是自制的含鎂脈石礦物抑制劑，使用時(shí)需配制成pH=3的酸性溶液進(jìn)行添加。其抑制機(jī)理主要包括2個(gè)方面:其一，JC含有的親水基團(tuán)通過與脈石礦物表面的金屬鎂離子作用吸附在含鎂脈石礦物表面，從而抑制含鎂脈石礦物;其二，JC對層狀硅酸鹽礦物有較強(qiáng)的刻蝕作用，從而破壞其天然可浮性。JC的酸性溶液調(diào)整劑為硫酸，試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

圖3 精選條件試驗(yàn)流程Fig.3 Conditioning tests of cleaning concentration

表10 JC用量試驗(yàn)混合精礦1指標(biāo)Table 10 Mixed concentrate indicators of JC dosage tests

從表10可知，隨著JC用量的增大，混合精礦1的銅、鎳品位上升，銅、鎳回收率及MgO指標(biāo)均下降。綜合考慮，確定JC用量為3 kg/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EDTA二鈉－六偏磷酸鈉－JC體系混浮銅鎳閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表11。

圖4 閉路試驗(yàn)流程Fig.4 The closed-circuit test flowsheet

表11 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 11 The closed-circuit test results %

從表11可見，采用圖4所示的1粗2精3掃、中礦順序返回的銅鎳混浮閉路流程處理該礦石，最終獲得了鎳、銅品位分別為8.95%、5.21%，鎳、銅回收率分別為82.91%和71.56%，MgO含量為6.13%的銅鎳混合精礦。

4 結(jié)論

(1)在EDTA二鈉－六偏磷酸鈉－JC體系下，采用1粗2精3掃、中礦順序返回的銅鎳混浮閉路流程處理該礦石，最終獲得了鎳、銅品位分別為8.95%、5.21%，鎳、銅回收率分別為 82.91%和71.56%，MgO含量為6.13%的銅鎳混合精礦。

(2)與現(xiàn)場工藝流程相比，優(yōu)化后的工藝流程更簡潔，既減少了粗選尾礦再磨作業(yè)，又大幅度簡化了浮選工藝流程，且混合精礦鎳、銅品位分別提高了0.28、0.71個(gè)百分點(diǎn)，鎳、銅回收率分別提高了0.35、1.38個(gè)百分點(diǎn)，MgO含量下降了0.59個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到了較好的優(yōu)化工藝流程、提高分選指標(biāo)的效果。

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