丁良忠，代宗，賀志青

（金川集團(tuán)股份有限公司, 甘肅 金昌 737100）

鎳和銅金屬被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，尤其在全球氣候變暖的環(huán)境下，國(guó)內(nèi)外都在推動(dòng)清潔能源使用，而鎳和銅是三元電池和新能源汽車所必需的金屬，可以預(yù)見未來對(duì)鎳和銅需求會(huì)更大[1-2]。我國(guó)鎳礦石以硫化鎳礦石為主，金川硫化銅鎳礦是國(guó)內(nèi)最大的硫化銅鎳礦床[3]。隨著金川公司的發(fā)展，選礦廠現(xiàn)礦石年處理量已經(jīng)步入1000萬t，為降低成本、提高生產(chǎn)指標(biāo)，近年來選礦廠采取了一系列的措施，并取得了良好的效果[4-7]。但由于原礦性質(zhì)復(fù)雜、氧化鎂含量高等原因，選礦廠某系統(tǒng)現(xiàn)有的工藝流程已不能保證精礦質(zhì)量和回收率。因此，工藝技術(shù)改造迫在眉睫。

1 原礦性質(zhì)

該系統(tǒng)處理的硫化銅鎳礦由兩部分組成，一部分金屬品位較高，另一部分金屬品位較低。兩部分中的鎳礦物主要以鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦為主，銅礦物主要以黃銅礦、方黃銅為主。其他金屬礦物主要包括黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦和菱鐵礦等。非金屬礦物主要為蛇紋石、橄欖石、綠泥石、角閃石及古銅輝石等。低品位礦石多組分分析結(jié)果見表1，礦石中鎳和銅的物相見表2、3；高品位礦石多組分分析結(jié)果見表4，礦石中鎳和銅的物相見表5、6。

表1 低品位礦石多組分分析結(jié)果/%Table 1 Multi component analysis results of low grade ore

表2 低品位礦石鎳化學(xué)物相Table 2 Chemical phases of nickel in low grade ores

表3 低品位礦石銅化學(xué)物相Table 3 Chemical phases of copper in low grade ores

表4 高品位礦石多組分分析結(jié)果/%Table 4 Multi component analysis results of high grade ore

表5 高品位礦石鎳化學(xué)物相Table 5 Chemical phases of nickel in high grade ores

表6 高品位礦石銅化學(xué)物相Table 6 Chemical phases of copper in high grade ores

根據(jù)以上原礦性質(zhì)分析可知，該銅鎳礦為硫化銅鎳礦，且高品位礦石中墨銅礦含量較高，對(duì)銅的回收不利。

2 現(xiàn)行工藝流程存在問題及工藝考察

2.1 工藝流程及存在問題

該礦石處理方式為兩段磨浮流程，礦石一段磨礦后經(jīng)一粗兩精獲得高品位精礦，粗選尾礦與一段一次精選尾礦進(jìn)行二段磨礦，經(jīng)一粗三精兩掃獲得低品位精礦和最終尾礦。采用階磨階選可以減少礦石過粉碎，有效地降低精礦中的雜質(zhì)含量，提升精礦品質(zhì)。其工藝流程和藥劑制度見圖1。生產(chǎn)實(shí)踐表明，在圖1所示工藝流程和藥劑制度下，二段二次精選作業(yè)長(zhǎng)期冒礦，浮選系統(tǒng)不穩(wěn)定。2020年2～5月生產(chǎn)指標(biāo)見表7。

圖1 改造前工藝流程Fig.1 Technological process before transformation

由表7可知，系統(tǒng)存在問題為：①高精中氧化鎂含量高于7%，高于冶煉要求的6.8%，導(dǎo)致精礦品質(zhì)低，不能滿足冶煉需求；②尾礦中金屬品位高，金屬回收率低。以上兩個(gè)問題，嚴(yán)重影響選廠經(jīng)濟(jì)效益。因此，進(jìn)行指標(biāo)優(yōu)化迫在眉睫。

表7 工藝改造前生產(chǎn)指標(biāo)Table 7 Production index before process transformation

2.2 工藝考察

為了查明原因、解決問題，主要從抑制劑和工藝流程兩方面進(jìn)行了考察，但抑制劑的小型實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)沒能取得理想指標(biāo)。因此進(jìn)行了工藝流程考察，以期提高精礦品質(zhì)和回收率。

針對(duì)高精氧化鎂嚴(yán)重超標(biāo)問題，對(duì)一段二次精選作業(yè)進(jìn)行取樣分析。一段二次精選配置7臺(tái)浮選機(jī)，對(duì)每臺(tái)浮選機(jī)泡沫逐臺(tái)取樣，分析每臺(tái)浮選機(jī)精礦的金屬品位和氧化鎂含量，完成局部流程考察。取樣工作進(jìn)行三天，取樣三次，分析結(jié)果見表8。

由表8可知，一段二次精選后三臺(tái)浮選機(jī)產(chǎn)出精礦氧化鎂含量高，基本都超過6.8%，甚至第二次取樣分析最后一臺(tái)浮選機(jī)產(chǎn)出精礦氧化鎂含量達(dá)到了20.22%。這表明最后三臺(tái)浮選機(jī)產(chǎn)出精礦是導(dǎo)致高精氧化鎂含量的重要原因。

表8 一段二次精選作業(yè)分析結(jié)果Table 8 Analysis results of secondary cleaning operation in Section one

以上數(shù)據(jù)和分析表明一段二次精選流程長(zhǎng)、浮選時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致高精氧化鎂嚴(yán)重超標(biāo)。

針對(duì)尾礦金屬含量高，金屬回收率低的問題，對(duì)二段精選作業(yè)進(jìn)行局部流程考察。二段精選為三次精選作業(yè)，其中二段二次精選作業(yè)配備5臺(tái)浮選機(jī)，二段三次浮選機(jī)配備3臺(tái)浮選機(jī)，二段二次精選的泡沫通過吸漿管自吸給入二段三次精選第一臺(tái)浮選機(jī)。對(duì)二段二次精選和三次精選進(jìn)行流程考察分析，取樣工作進(jìn)行三天，取樣三次，化驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9可知，除了第二次采樣低精鎳品位較低，其他兩次鎳品位都大于5.2%，第一次低精鎳品位達(dá)到了6.85%。經(jīng)過操作控制，二段二次產(chǎn)出精礦已可以滿足冶煉需求，三次精選作業(yè)雖然提高了精礦品位，但導(dǎo)致更多金屬進(jìn)入中礦循環(huán)，不利于提高回收率。在生產(chǎn)過程中由于二段二次精選的泡沫產(chǎn)量較大，導(dǎo)致二段三次精選吸漿式浮選機(jī)吸漿能力不足，造成二段二次精選作業(yè)長(zhǎng)期冒礦。以上問題導(dǎo)致浮選流程不穩(wěn)定、較多金屬進(jìn)入中礦循環(huán)，是尾礦中金屬損失大、金屬回收率偏低的主要原因。

表9 二段精選作業(yè)分析結(jié)果Table 9 Analysis results of second stage cleaning operation

3 技術(shù)改造方案及實(shí)踐

根據(jù)原礦性質(zhì)可知，原礦中氧化鎂含量較高。對(duì)一段二次精選作業(yè)進(jìn)行分析可知，一段二次精選流程較長(zhǎng)，浮選時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致高精氧化鎂居高不下。對(duì)二段精選作業(yè)分析可知，二段采用兩次精選便可得到滿足冶煉要求的低品位精礦，三次精選加長(zhǎng)了浮選流程，導(dǎo)致更多金屬進(jìn)入中礦循環(huán)，且三次精選吸漿式浮選機(jī)吸漿能力不足，導(dǎo)致浮選系統(tǒng)不穩(wěn)定，不利于提高回收率。

根據(jù)表8、9數(shù)據(jù)所得分析結(jié)果，提出了以下技術(shù)改造方案：①將一段二次精選由7臺(tái)浮選機(jī)配置改為4臺(tái)浮選機(jī)配置，后3臺(tái)作為精掃選，精掃選精礦返回一段二次精選，精掃選尾礦返回一段一次精選，縮短浮選流程和浮選時(shí)間，降低高精氧化鎂含量；②將二段二次精選和二段三次精選合并，拆除二段三次精選吸漿管，將二段二次作業(yè)浮選機(jī)增加至8臺(tái)，使二段精選作業(yè)由三次精選改為兩次精選，減少進(jìn)入中礦的金屬，提高回收率。技術(shù)改造后的工藝流程見圖2. 2020年6～7月份生產(chǎn)指標(biāo)見表10。工藝改造后部分生產(chǎn)指標(biāo)見圖3。

圖2 改造后工藝流程Fig.2 Technological process after transformation

圖3 部分生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)Fig.3 Statistics of some production indexes

由圖3、表10可知，經(jīng)過技術(shù)改造后，高精氧化鎂保持在6.8%以下，尾礦中鎳品位降至0.18%以下，銅品位降至0.28%以下，鎳回收率提高至87%以上，銅回收率提高至79%左右，并徹底解決二段二次精選作業(yè)冒礦的問題。相比工藝改造之前，浮選系統(tǒng)更加穩(wěn)定，生產(chǎn)指標(biāo)有了較大幅度提高，完成了指標(biāo)要求，提高了金屬回收率。

表10 工藝改造后生產(chǎn)指標(biāo)Table 10 Production index after process transformation

以上分析表明，工藝改造后流程的優(yōu)點(diǎn)在于：①使浮選系統(tǒng)更加流暢，有利于生產(chǎn)指標(biāo)的穩(wěn)定；②降低了高精氧化鎂含量，滿足了冶煉需求；③提高了金屬回收率，減少了尾礦中金屬的損失。因此，此次工藝技術(shù)改造達(dá)到了目標(biāo)要求，為選廠帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，亦可為同類型硫化銅鎳礦選礦技術(shù)改造提供一定的借鑒。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）采用原始工藝流程，由于原礦氧化鎂含量高，一段二次精選流程長(zhǎng)、浮選時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致高精氧化鎂超標(biāo)；二段精選次數(shù)多，較多金屬進(jìn)入中礦循環(huán)；二段二次精選作業(yè)長(zhǎng)期冒礦，系統(tǒng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致尾礦金屬品位高、回收率低。

（2）采用改造后工藝流程，對(duì)一段二次精選浮選機(jī)重新配置，縮短浮選流程，減少浮選時(shí)間，高精氧化鎂含量小于6.8%；將二段二次精選與二段三次精選合并，減少二段精選次數(shù)，鎳回收率提高至87%以上，銅回收率提高至79%左右。工藝改造后，浮選系統(tǒng)穩(wěn)定，精礦品質(zhì)和金屬回收率都有較大提高。

（3）未來仍要加強(qiáng)原礦工藝礦物學(xué)研究、新藥劑研發(fā)和新工藝的探索，不斷優(yōu)化、提高生產(chǎn)指標(biāo)，做到應(yīng)收盡收，進(jìn)一步提高選廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。