陳 偉 張富強

(金川集團股份有限公司，甘肅 金昌 737100)

鎳金屬因其良好的磁性、耐腐蝕性和延展性在航空、機械、醫(yī)療、軍工等領域有廣泛的應用。我國鎳礦石主要以銅鎳硫化礦床為主，主要集中分布在甘肅、新疆、云南、陜西等地[1]。硫化銅鎳礦由于嵌布粒度不均、易粉碎和氧化，蛇紋石、滑石、綠泥石等主要脈石礦物易進入精礦，其主要的處理途徑就是采用浮選的方式進行富集[2]。

近年來，研究者們針對硫化銅鎳礦進行了不同程度的工藝礦物學研究[3-9]。如李艷峰等[3]重點對金川二礦區(qū)富礦礦石中鎳黃鐵礦和墨銅礦等影響選礦工藝的礦物進行了工藝礦物學研究，針對其礦物工藝特性，提出了階段磨礦，階段分選高、低品位精礦提高工藝指標的有效措施。徐鶯等[4]對金川銅鎳礦貧礦石選礦產(chǎn)品進行了工藝礦物學研究，指出將滑石提前選別可有效降低鎳精礦中氧化鎂的含量，硫化銅鎳礦伴生有少量的貴金屬礦物。唐志中等[5]對伴生的金、鉑、鈀的相態(tài)進行了分析。但到目前為止，針對硫化銅鎳礦進行的系統(tǒng)工藝礦物研究成果還是20世紀80年代所做的工作，雖然20世紀90年代和2 000年以后也進行了部分工藝礦物研究，但這些資料已不能滿足選礦工藝技術提高的需求。選礦工藝礦物學研究是礦產(chǎn)資源利用過程中的關鍵環(huán)節(jié)[6]，礦產(chǎn)資源如果不能在選礦過程中得到有效回收，其再利用的難度將大幅度增加，而工藝礦物學的研究成果則為選礦工藝研究指明了方向，是工藝研究取得突破性進展的前提[7-9]。因此，本文將結(jié)合某生產(chǎn)礦種進行系統(tǒng)的選礦工藝礦物學研究。研究結(jié)果可為進一步提高選礦經(jīng)濟技術指標提供技術支撐。

1 原礦性質(zhì)

某硫化銅鎳礦選礦廠日處理能力14 000 t，選別流程采用的是兩段磨礦、兩段分選閉路流程。一段磨礦采用兩次球磨—旋流器分級閉路循環(huán)回路，磨礦細度平均在68%(-74 μm含量)，兩次精選得到一段精礦，平均產(chǎn)率為9%左右。二段磨礦采用一次球磨—旋流器分級閉路循環(huán)回路，磨礦細度平均在80%(-74 μm含量)，二次精選得到二段精礦，平均產(chǎn)率約為5%。兩次掃選后得到尾礦。

根據(jù)目前采用的工藝流程，對一、二段原礦，一、二段精礦和尾礦中主要的金屬元素和指標進行分析，包括Ni、Cu、Fe、S、Co和MgO的化學分析，結(jié)果見表1。需要說明的是，本文所提及的一、二段原礦是指一段粗選入選礦石和二段粗選入選礦石，下同。

表1 硫化銅鎳礦選礦產(chǎn)品主要元素的化學分析結(jié)果Table 1 Chemical analysis results of main elements in beneficiation products of copper nickel sulfide ore /%

由表1數(shù)據(jù)經(jīng)計算可知，經(jīng)過一段浮選富集，約70%的鎳和67%的銅被富集，進入二段浮選的鎳銅品位僅為原礦的30%左右；二段浮選提取的鎳、銅分別約占原礦的14%和10%，如果將二段作業(yè)作為一個獨立的浮選工藝看，鎳回收率約49%、銅回收率約29%。

1.1 鎳的化學物相

一、二段原礦，一、二段精礦和尾礦中鎳元素化學物相分析結(jié)果見表2。

表2 鎳的化學物相Table 2 Chemical phase of nickel /%

由表2可知，一段原礦鎳硫化率有90.13%，二段原礦鎳硫化率75.41%，經(jīng)過一段選別后，二段原礦中的氧化鎳和硅酸鹽有所富集；一、二段精礦中捕收富集的鎳均以硫化鎳為主，約占全鎳的95%和92%；尾礦中損失的鎳，硫化相占58%左右，氧化相和硅酸鹽相占40%左右，可利用浮選法回收的鎳品位僅有0.139%，再次被回收的機率很低。二段原礦和尾礦中硅酸鎳和氧化鎳均有所富集，說明這兩種礦物形式存在的鎳是難以用硫化物浮選方法富集的。

1.2 銅的化學物相

一、二段原礦，一、二段精礦和尾礦中銅元素化學物相分析結(jié)果見表3。

表3 銅的化學物相Table 3 Chemical phase of copper /%

由表3可知，一段原礦中墨銅礦11.98%，二段原礦中墨銅礦41.55%，尾礦損失的銅中墨銅礦54.06%，一、二段精礦中富集捕收的銅中墨銅礦分別有0.73%和3.85%。二段原礦和尾礦中，墨銅礦均有較大量的富集，說明這種銅硫化物是難以被浮選回收的。尾礦中可回收的銅品位(原生硫化銅+次生硫化銅)僅有0.076%，被再次回收的幾率較小。

2 精礦和尾礦工藝礦物學特征分析

2.1 精礦中鎳、氧化鎂在組成礦物中的分配

利用工藝礦物的統(tǒng)計結(jié)果，結(jié)合單礦物的元素分析和化學物相分析數(shù)據(jù)計算了鎳、氧化鎂在礦物中的分配率，結(jié)果見表4～5。

由表4～5可知，一段精礦中的鎳主要以硫化礦物形式存在，含鎳量約占總鎳的96%，其中賦存于鎳黃鐵礦中的約94%、鎳銅微晶中的約2%；二段精礦中的鎳主要以硫化礦物形式存在，含鎳量約占總鎳的92%，其中賦存于鎳黃鐵礦中的約84%、鎳銅微晶中的約8%。一段精礦中的氧化鎂主要來自蛇紋石(約50%)、滑石和斜方輝石(約14%)、綠泥石(約12%)、透閃石和透輝石(約10%)、橄欖石(約6%)、輝石(約4%)、其它角閃石、碳酸鹽礦物等(約2%)，墨銅礦中氧化鎂僅占精礦氧化鎂的2%左右；二段精礦中的氧化鎂主要來自蛇紋石(約45%)、橄欖石(約16%)、滑石和斜方輝石(約15%)、綠泥石(約11%)、透閃石和透輝石(約8%)、輝石(約2%)、其它角閃石、碳酸鹽等(約3%)，墨銅礦中氧化鎂僅占精礦氧化鎂的1%左右。

表4 一、二段精礦鎳的分配Table 4 Distribution of nickel in primary or secondary concentrate /%

表5 一、二段精礦氧化鎂的分配Table 5 Distribution of MgO in primary or secondary concentrate /%

2.2 精礦中氧化鎂礦物的單體解離度

一、二段精礦硅酸鹽礦物組(蛇紋石+橄欖石+輝石)、蝕變礦物組(滑石+斜方輝石+綠泥石+透閃石+透輝石)的單體解離檢測結(jié)果見表6～7。

由表6～7可知，一段精礦中硅酸鹽礦物主要是蛇紋石、橄欖石和輝石，單體含量僅40%左右，與硫化物的連生體約47%、與鐵氧化物的連生體約7%、與其它脈石礦物連生體約4%；蝕變礦物主要是滑石(斜方輝石)、透閃石(透輝石)、綠泥石，單體含量約79%，與硫化物連生體約11%、與鐵氧化物連生體約3%、與硅酸鹽礦物組的連生體約5%。二段精礦中硅酸鹽礦物主要為蛇紋石、橄欖石、輝石，單體約53%，與硫化物連生體約34%、與鐵氧連生體約8%、與其它脈石礦物連生體約4%；蝕變礦物組，主要是滑石(斜方輝石)、透閃石(透輝石)、綠泥石，單體含量約77%，與硫化物連生體約11%、與鐵氧化物連生體約3%、與硅酸鹽礦物組的連生體約7%。

2.3 尾礦中鎳銅在組成礦物中的平衡分配

利用工藝礦物統(tǒng)計結(jié)果，結(jié)合單礦物的元素分析和化學物相分析計算鎳、銅元素在組成礦物中的分配，結(jié)果見表8～9。

表6 一段精礦主要脈石礦物組的單體解離度Table 6 Monomer dissociation degree of main gangue mineral group in the first stage concentrate /%

表7 二段精礦主要脈石礦物組的單體解離度Table 7 Monomer dissociation degree of main gangue mineral group of the second stage concentrate /%

表8 尾礦中鎳在各組成礦物中的分配Table 8 Distribution of nickel in tailings /%

表9 尾礦中銅在各組成礦物中的分配Table 9 Distribution of copper in tailings /%

由表8～9可知，尾礦中鎳主要以硫化礦物的形式存在。其含鎳量占總鎳量的54.21%，其中賦存于鎳黃鐵礦中的有47.47%、賦存于鎳銅微晶中的有6.74%；銅主要以硫化礦物的形式存在，其含銅量占總量的83.38%，其中賦存于黃銅礦中的有24.37%、鎳銅微晶中的有7.09%、墨銅礦中的有51.92%。

2.4 尾礦中鎳、銅、鐵硫化礦物和硫化物的單體解離度

尾礦中鎳黃鐵礦(紫硫鎳礦)、黃銅礦(方黃銅礦)、墨銅礦和磁黃鐵礦(黃鐵礦)、硫化物(鎳黃鐵礦+黃銅礦+磁黃鐵礦)的單體解離度檢測結(jié)果見表10。

表10 尾礦中主要金屬硫化物的單體解離度Table 10 Monomer dissociation degree of main metal sulfides in tailings /%

由表10可知，尾礦中硫化物的單體解離程度不高，僅54%左右，與墨銅礦連生體約3%，與鐵氧連生體約11%、與脈石連生體約32%。鎳黃鐵礦單體含量僅55%左右，與硫化物連生體約5%、與鐵氧連生體約5%、與脈石連生體約35%。黃銅礦的單體含量僅27%左右，與硫化物連生體約6%、與鐵氧連生體約4%、與脈石連生體約63%。磁黃鐵礦的單體含量約49%，與硫化物連生體約10%、與鐵氧連生體約14%、與脈石連生體約27%。墨銅礦的單體僅45%左右，與硫化物連生體約22%、與鐵氧連生體約17%、與脈石連生體約16%。

3 結(jié)論

1)礦石中鎳的主要賦存礦物是鎳黃鐵礦、微量的紫硫鎳礦和馬基諾礦。銅的主要賦存礦物是黃銅礦、墨銅礦，微量賦存于方黃銅礦(古巴礦)中。除鎳銅硫化物外，礦石中還分布有較多的鐵硫化礦物，如磁黃鐵礦和微量黃鐵礦。

2)入選原礦鎳硫化率90%、銅硫化率95%，約10%的鎳和5%的銅以氧化態(tài)存在，含有微量硫化相鎳、相對較多的硫化相銅分布于氫鎂硫鐵礦和墨銅礦中，難以浮選回收。

3)精礦中的氧化鎂主要來自蛇紋石、橄欖石、滑石、綠泥石、透閃石、透輝石，相對較粗顆粒與硫化物不能有效解離，微細粒脈石夾雜是精礦氧化鎂的主要原因。相對一段精礦而言，二段精礦捕收的單體脈石礦物較多?？刂葡鄬^粗粒級中氧化鎂的單體解離及單體礦物的上浮，控制微細粒氧化鎂礦物的夾雜捕收，是降低精礦氧化鎂的關鍵。