西南某低品位铂钯矿选矿工艺研究.pdf

第5 2 卷第4 期 20 0 0 年1 1 月 有色金属 N O N F E R R O U SM E T A L S V 0 1 ．5 2 ．N o ．4 N o v e m b e r20 0 0 西南某低品位铂钯矿选矿工艺研究 胡真，徐晓萍，李汉文，喻莲香，张永乾 ⑩ 旷州能鳙獭吼M 15 1 0 6 5 。 摘要聒绍了“九五”国家攻关项目，西南某低品位难选铜、镍、铂、钯选矿工艺研究，对研究中的几个关键问题进行了详细 关键词低品位铂钯矿；工艺硪究；关键阃錾；连续芷大试验 中图分类号T D 2 2 3 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 0 0 4 0 2 2 4 0 5 某低品位铂钯矿为大型超基岩铜、镍、铂、钯矿 床，由于矿床中铂、钯品位低，铂、钯矿物嵌布粒度极 细，铜、镍含量在工业边界品位以下，有用矿物结构、 构造复杂，选矿难度大，因此，长期以来未被开发利 用，为了满足国民经济对铂、钯金属的要求，提高我 国铂族金属自给比例，该矿床资源的综合利用被列 为“九五”国家重点科技攻关项目。本研究针对这一 “贫、细、杂”的难选矿石开展研究，通过矿石理化性 质检测，工艺矿物学研究，矿石磨矿性质的研究，选 别流程的研究，选别药剂的研究，提出在常规磨矿细 度下 一7 4 肚m 占7 0 ％ 浮选，尾矿再磨，铜、镍、钯、 铂混合浮选的阶段磨矿、阶段选别流程。合成了对硫 化矿集合体及连生体的有效捕收剂P Z O 和对脉石 矿泥有效分散的有机高分子分散抑制剂K 5 1 5 ，寻找 到自然p H 条件下的介质调整剂K S D ，在较低的成 本下实现了铜、镍、铂、钯的有效富集。 1矿石性质 1 ．1 原矿化学组成 原矿主要化学成分 ％ 为C u0 ．1 4 ，N i0 ．2 2 ，C o 0 ．0 1 7 ，S 0 ．7 3 ；C r0 ．4 2 ，M n0 ．1 1 ，F e 9 ．6 3 ，T i 0 2 0 ．4 6 ；S i 0 23 5 ．7 4 ，A 1 2 0 30 ．1 0 ，C a O2 ．7 9 ，M g O 2 7 ．5 2 ；P t1 ．3 8 9 ／t ，P d2 ．3 6 9 ／t ，R h0 ．2 2 9 ／t ，I r 0 ．1 6 9 ／t ，O s0 ．0 6 3 9 ／t ，R u0 ．0 6 3 9 ／t 。原矿物相分析 结果表明，硫化铜占有率9 3 ．5 9 ％，氧化铜占有率 0 ．9 4 ％，结合铜占有率5 ．4 7 ％；硫化镍占有率 7 0 ．4 5 ％，硅酸镍占有率2 0 ．4 6 ％，硫酸镍、氧化镍占 有率9 ．0 9 ％。 1 ．2 原矿矿物组成 作者简介胡真，男。高级工程师 主要矿物的相对含量为 ％ 黄铜矿0 ．3 7 6 ，紫 硫镍矿0 ．3 6 2 ，镍黄铁矿0 ．0 2 0 ，黄铁矿0 ．7 0 6 ，磁铁 矿1 0 ．0 7 3 ，铬铁矿0 ．9 3 5 ，针铁矿0 ．0 1 4 ，脉石 8 7 ．5 1 4 。 1 ．3 主要矿物嵌布特征 本矿样中铜主要以易选的黄铜矿形式产出，黄 铜矿粒度较细，但其与紫硫镍矿、镍黄铁矿、黄铁矿、 磁铁矿紧密连生，组成硫化物复合颗粒，或与紫硫镍 矿、磁铁矿一起成群嵌布于蛇纹石的晶隙中。蛇纹 石化阶段结晶出的部分微细分散的黄铜矿则以极细 粒包裹于磁铁矿和脉石中，难以有效解离。 镍的赋存状态较复杂，主要镍矿物为紫硫镍矿， 其次为镍黄铁矿、硫钴镍矿、硫铜镍矿等，黄铜矿和 黄铁矿中也有少量镍，紫硫镍矿为矿石中最重要的 镍矿物。紫硫镍矿主要与黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿紧 密连生组成集合体充填于蛇纹石缝隙之间。这种集 合体粒度大小不一，嵌布形态复杂，且由于紫硫镍矿 在空气中极易氧化，选矿难度较大。 铜镍矿物特别是镍矿物是铂、钯矿物的主要载 体矿物。本矿样中嵌布于硫化矿物中的铂、钯矿物 一般粒度极细微，多为显微或超显微状，并大多呈包 裹体形式存在。而与磁铁矿有关的铂、钯矿物大多 数嵌布于磁铁矿与矿石的晶间隙。脉石中的铂、钯 多在蛇纹石的晶隙中，嵌布在磁铁矿与脉石中的铂、 钯其粒度相对较粗且易解离。 2选矿试验 2 ．1 条件试验 2 ．1 ．1 一段磨矿细度试验。 试验条件硫酸铜2 0 0 9 ／t ，K S D l 0 0 0 9 ／t ，丁基黄 药3 0 0 9 ／t ．松醇油6 0 9 ／t 。试验结果见图1 。结果表 万方数据 第4 期胡真等西南某低品位铂钯矿选矿工艺研究 明，随着磨矿细度的增加，铂钯回收率都在增加，根据 生产情况，一段磨矿细度为一7 4 t 比m 占7 0 ％。 n 堡‘1 。 碍 釜j 苴 器．⋯ ⋯I { 【7 08 09 0l J 磨矿细度，一7 4 m 含量％ l 一回收率；2 一品位 4 0 0 f冰 3 0 三 薅6 0 2 嚏 蚕s 。 1 0 。1 0 3 0 4 0 3 0 2 0 1 0 j 06 07 08 09 01 】0 磨矿细度／一7 4 m 含量％ 1 一回收率；2 一品位 图1 一段磨矿细度对铂、钯选别指标的影响 2 ．1 ．2K S D 用量试验。 试验条件磨矿细度一7 4 “m 占7 0 ％，丁基黄药 3 0 0 9 ／t ，松醇油6 0 9 ／t 。试验结果见图2 。结果表 明，介质调整剂K S D 的加入对铂、钯的浮选状况有 所改善，当K S D 用量为1 0 0 0 9 ／t 时，铂、钯回收率明 显提高，继续增加K S D 用量，指标趋于稳定，因此 冰 、 埒 善 苴 S { 冰7 t 、 褥 督 回I _ 器 5 I K S D 用量／ } t “ 1 回收率；2 品位 曝 、 碍 罄 目 戤 K S D 适宜用量为1 0 0 0 9 ／t 。 2 ．1 ．3 二段磨矿细度试验。 试验条件K S D l 0 0 0 9 ／t ，丁基黄药1 5 0 9 ／t 。 P Z 0 3 5 9 ／t 。试验结果见图3 。结果表明，随着磨矿 细度的增加，铂钯回收率增加，综合考虑指标及经济 成本因素，选择二段磨矿细度一7 4 肚m 占9 5 ％。 K S D 用量久g t 。1 1 回收率；2 品位 图2K S D 用量对铂、钯选别指标的影响 冰 、 褥 善 整 舞 磨矿细度／- 7 4 9 m 含量％ 磨矿细度／- 7 4 肚m 含量％ l 一回收率；2 品位 1 一回收率；2 Ⅱ口u 阻a ．- 图3 二段磨矿细度对铂、钯选别指标的影响 2 ．2 小型闭路试验 在探索试验、条件试验及开路试验的基础上，进 行了全流程闭路试验，试验流程见图4 ，试验结果见 表1 。 } ● 粤 、 趟 谴 器 2 ．3 连续扩大试验 在小型试验的基础上，进行了1 ．5 t ／d 规模的连 续扩大试验，连续运转1 2 个班，平均指标见表2 。 万方数据 2 2 6有色金属第5 2 卷 平。翌型单位．g 磨矿啪。拍％或7 0 ％洲瑟黄药1 淼 2 ’{ 1 丁基黄药2 0 P 须 5 0 1 0 ’ J 垄萸约1 0 0 ／{ K 刚5 0 0 磨矿一7 4 } t m 占9 5 ％] K S D1 0 0 0 3 ’K 印3 0 0 3 ’ K 4 0 12 0 0 2 ’ 1 丁基黄药5 0 I P z O2 0 ／＼～l7 ， 2 ’硫酸铜2 0 3 ， 硫酸铜2 0 0 2 ‘K S D1 0 0 0 2 ， 丁基黄药5 0 2 ’、K 5 1 51 5 0 2 ’、丁基黄药5 0 I ，菡s ，s ’中矿- 4 ’2 ’l 丁基黄药5 0 、- 一 上 飞3 ’ 矿2 ”。 1 舂 精矿 ⋯ 图4 小型试验闭路流程 表1 闭路试验指标 产品名称闱％ C u％i 甜㈣∥詈P dC u烹有割睾。 P d 精矿3 ．5 53 ．8 3 1 3 ．6 02 9 ．6 94 8 ．0 28 8 ．1 35 7 ．4 87 7 ．3 57 6 ．9 3 尾矿9 6 ．4 50 ．0 1 90 ．0 9 80 ．3 20 ．5 31 1 ．8 74 2 ．5 22 2 ．6 52 3 ．0 7 原矿1 0 0 ．00 ．1 5 40 ．0 2 21 ．3 6 2 ．2 21 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．0 表2 连续扩大试验指标 产品名称产率／％ C u％i 倒㈣ g ．t P - 。I ’P dc 。未有割誓。P d 精矿3 ．4 03 ．2 63 ．9 53 3 ．3 15 1 ．6 48 5 ．4 95 8 ．5 17 8 ．0 4 7 4 ．8 7 尾矿9 6 ．6 00 ．0 1 9 40 ．0 9 80 ．3 30 ．6 11 4 ．5 14 1 ．4 92 1 ．9 62 5 ．1 3 原矿1 0 0 ．00 ．i 3 00 ．2 2 9 1 ．4 52 ．3 41 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．0 由表1 、表2 可知。连续扩大试验的结果与小型 闭路结果十分接近，说明该工艺流程对该低品位铂、 钯矿石是适宜的。 3 选矿工艺研究 3 ．1 磨矿方式的选择及磨矿细度试验 根据矿石的嵌布特性，选择适宜的磨矿方式和 磨矿细度是选别流程的关键所在。本矿样硫化矿物 粒度分布范围较大。呈极不均匀分布。镍矿物以易 粉碎的紫硫镍矿为主，而且硒钯矿、锑钯矿等矿物性 脆易碎，一次将矿石磨细，势必造成粗粒硫化矿物的 过粉碎，对于一5 扯m 粒级硫化矿物的回收，浮选难 以解决。另一方面矿石中蛇纹石含量高，一次磨矿 容易造成矿石泥化，大量矿泥的产生将破坏浮选过 程的选择性，降低精矿质量，吸附大量浮选药剂。故 磨矿采用～段粗磨、阶段磨矿、阶段选别。一段粗磨 既防止或减轻了粗粒镍矿物的过磨，有利于选别回 收，又减少了易于泥化的脉石矿物产生的矿泥，改善 了铜、镍矿物的可浮性，可用简单的药剂制度回收大 部分易浮的有用矿物。一段选别的尾矿经二段磨矿 既能使有用矿物连生体进一步解离，又能使在一段 选别作业中受到污染和氧化的镍矿物在二段磨矿中 有机会再现新鲜表面，改善镍矿物的可浮性，有利于 镍矿物及铂、钯矿物的选别回收。 万方数据 第4 期 胡真等西南某低品位铂钯矿选矿工艺研究2 2 7 根据铂钯矿物粒度测定结果得知，其粒度多在 一2 0 肚m ，但是呈包裹形式存在的显微或超显微状态 的细粒铂钯矿物与硫化铜镍矿物关系比较密切，在 一7 4 m 的细度下包含在硫化物中的铂钯约占铂钯 矿物总量的4 1 ％。本矿石中硫化矿物相互紧密共 生，形成致密硫化物集合体或成群分布，单独考虑某 一矿物的粒度是微细的，但其集合体的粒度是较粗 的。根据硫化矿物集合体嵌布粒度测定得知，其主 要粒度范围在 4 0 t - m 。因此，在粗磨条件下选择适 当的介质条件和药剂制度，将硫化矿物单体、集合体 和部分硫化矿物与脉石的连生体富集，以达到回收 的目的。对于负载于铜镍矿物中的铂钯没有必要考 虑铂钯矿物本身的粒度，它们回收的好坏取决于载 体矿物的回收情况。而大多数与磁铁矿，特别是与 脉石有关的铂钯矿物其粒度较粗，并且嵌布在磁铁 矿与脉石的间隙及蛇纹石的晶隙中，即嵌布于矿石 中薄弱部位，相对易解离或呈裸露状态，在一7 4 ／- m 的情况下获解离的铂钯合量占原矿总量的4 6 ％。 这一部分的铂钯在较粗的细度下也是能回收的。所 以，仅对于约占1 3 ％仍含在磁铁矿和脉石内的铂钯 矿物才需要通过细磨来将其回收，因此本研究将一 段磨矿细度定为一7 4 t - m 占7 0 ％，二段磨矿细度为 一7 4 t l m 占9 5 ％。 3 ．2 浮选介质 浮选介质对难选铜、镍矿石选别非常重要，硫化 铜镍矿石浮选常在以下几种介质中进行碱性介质 浮选矿浆p H 9 ～1 0 ，弱碱性介质 p H 9 ，中性介质 p H 7 ，自然p H 8 左右 ，弱酸性介质 p H 5 ～6 ，酸 性介质 p H 4 ～4 ．5 。所有介质试验结果表明，在酸 性介质中，某些难选的含镍矿物的可浮性得到改善， 但也使部分铜、镍矿物溶于矿浆中而损失。且酸耗 量大 本矿样硫酸用量在5 0 k g ／t 以上才能获得较好 指标 ，矿浆p H 值极不稳定，随着浮选过程的进行， 矿浆p H 值从4 变为6 ．5 左右。在工业生产上势必 带来指标的不稳定，大量硫酸的加入将污染环境，影 响健康，难以实现工业化。 弱酸性介质浮选常用的介质调整剂为亚硫酸。 亚硫酸介质在生产上同样存在着操作环境差、腐蚀 设备、污染环境、过程复杂等弊端。 碱性介质浮选常用的介质调整剂为氢氧化钠和 石灰。氢氧化钠有一定的腐蚀性且成本高，石灰对 硫化铜镍矿有一定的抑制作用，因此强碱介质在生 产实践中应用不多。 在生产实践中最多的是弱碱性介质浮选和自然 p H 介质浮选。鉴于铜镍硫化矿的浮选实践和工业 化的可行性，我们在矿浆p H 值为8 左右时进行了 大量的研究工作，最后选择污染小、易于工业化的自 然p H ，其调整剂选用K S D 。 3 ．3 抑制剂对分选的影响 在超基性岩矿床中，常用的钙、镁抑制剂有水玻 璃、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素、聚磷酸钠等。为了 有效地抑制脉石矿泥，而又不影响集合及连生体上 浮，进行了抑制剂的试验。试验结果表明，由多种有 机高分子化合物组成的矿泥分散剂和抑制剂K 5 1 5 对脉石的抑制效果最明显 表3 。 表3 不同抑制剂选别指标对比试验结果 抑制剂种类与用量入选矿石品位／％ ⋯．⋯ 品位／％回收率／％ ／ g ．t - 1 铜镍 ’ ”” 铜 镍 铜镍 淀粉2 0 00 ．1 3 30 ．2 2 17 ．8 41 ．3 51 ．1 07 9 ．2 93 9 ．0 9 糊精2 0 0 0 ．1 3 60 ．2 2 66 ．7 31 ．6 41 ．2 58 1 ．4 23 9 ．2 4 烤胶2 0 00 ．1 4 00 ．2 2 17 ．6 11 ．5 21 ．1 78 2 ．8 04 0 ．2 6 K 5 1 52 0 0 0 ．1 4 10 ．2 1 85 ．3 62 ．1 91 ．7 18 3 ．2 24 2 ．1 4 聚丙烯酸3 0 0 0 ．1 4 10 ．2 2 39 ．0 61 ．2 81 ．0 58 1 ．9 94 2 ．5 9 木素磺酸钠5 0 00 ．1 3 8 0 ．2 2 4 7 ．8 81 ．4 3 0 ．9 98 1 ．3 73 4 ．9 0 焦磷酸钠2 0 0 0 ．1 3 20 ．2 2 28 ．0 21 ．3 61 ．1 28 3 ．7 64 0 ．4 1 L N A 3 0 00 ．1 3 00 ．2 1 86 ．7 61 ．5 81 ．3 0 8 2 ．0 94 0 ．2 4 水玻璃3 0 0 0 0 ．1 3 50 ．2 2 35 ．0 42 ，0 81 ．7 97 7 ．5 34 0 ．4 3 - k 产品均为粗精矿。 3 ．4 捕收剂对分选的影响 由于本矿样中镍矿物可浮性差，且铂族矿物密 度大，大量的试验结果表明，捕收剂黄药的耗量较 大，要实现对铂族矿物与载体矿物的有效捕收，必须 具有强力有效的捕收剂。对多种捕收力较强的捕收 剂所做的试验结果表明 表4 ，P Z O 所获指标最好。 P Z O 是我院新近研制的一种选矿药剂，它兼有捕收 起泡作用，在作起泡剂的同时又可作辅助捕收剂，加 强捕收性能。 3 ．5 浮选流程结构 万方数据 2 2 8有色金属 第5 2 卷 本试验研究出原矿粗磨粗尾矿再磨的阶段磨矿 阶段选别流程，二段粗精矿集中精选，使细粒的硫化 矿有可能背负浮选，减小一5 “m 细粒硫化矿物的损 失。粗精矿不再磨，可使流程简单，精矿浓缩过滤容 易。 表4 不同捕收剂选别指标对比试验结果 捕收剂种类与用量 ／ g t 一1 入选矿石品位／％ 铜镍 产率 ／％ 品位／％回收率／％ 铜 1 ．2 1 1 ．5 6 1 ．6 2 1 ．5 2 镍 1 ．0 0 1 ，1 8 1 ．1 7 1 ．1 3 铜镍 4 1 ．4 3 4 1 ．4 9 3 8 ．5 5 3 9 ．1 8 4 0 ．2 6 4 1 ．4 3 4 5 ．9 1 4 5 ．2 1 4 3 ．8 3 戊基丙基黄药1 5 0 己黄药1 5 0 异丁基黄药1 5 0 丁基黄药2 0 0 胺醇黄药1 0 0 Y 8 91 5 0 丁基黄药2 0 0 苯羟1 0 0 P Z 0 9 0 松醇油0 丁基铵黑药7 5 松醇油0 丁基黄药2 5 0 苯胺黑药1 0 0 9 ．3 6 7 ，7 6 7 ．4 9 7 ．3 9 8 ．0 1 7 ．9 8 9 ．8 9 1 0 ．3 0 1 0 ．3 1 8 0 ．6 4 8 4 ．O O 8 1 ．3 9 8 1 ．2 4 8 1 ．8 5 8 3 ．8 8 8 5 ，7 9 8 3 ．9 0 8 4 ．5 7 ★未特殊标明均为丁基黄药1 5 0 9 ／t 捕收剂十松醇油5 7 9 ／t ；★★产品均为粗精矿。 4结语 1 该铂钯矿有用矿物品位低，嵌布粒度极细， 矿物种类繁多，结构构造复杂，属难选矿石。 2 根据超基性岩矿床中硫化矿物紧密共生，互 为集合体或成群分布，呈包裹体形式存在的显微或 超显微状态的细粒铂、钯矿物与硫化铜、镍矿物关系 密切，嵌布在磁铁矿与脉石矿物间隙及脉石矿物间 隙中的铂、钯矿物粒度相对较粗，并且易于解离，提 出在粗磨条件下浮选硫化矿物集合体及连生体的观 点。试验结果说明，该观点是正确的。粗磨方案的 确立，在工艺技术上突破矿石细磨造成的选矿难题， 为开发利用该矿产资源创造了有利条件。 3 本试验研制的P Z O 强力捕收剂和K 5 1 5 分 散剂，对改善浮选条件，提高选别指标起到了重要作 用。自然p H 条件下的浮选，为浮选工艺工程化创 造了最佳条件。 4 根据有用矿物嵌布粒度范围大，部分镍矿物 及钯矿物性脆易碎，脉石矿物易于泥化的特点，提出 原矿粗磨，粗尾矿再磨，铜、镍、铂、钯混合浮选，阶段 磨矿、阶段选别的浮选流程，取得了精矿品位为铜 3 ．8 3 ％、镍3 ．6 0 ％、铂2 9 ．6 9 9 ／t 、钯4 8 ．0 2 9 ／t ，回收 率铜8 8 ．1 3 ％、镍5 7 ．4 8 ％、铂7 7 ．3 5 ％、钯7 6 ．9 3 ％ 的技术指标。 5 连续几个班运转过程中，进行过多次流程考 查，大量试验数据说明，整个连续扩大试验技术指标 稳定，重现性强，操作稳定，波动性小，试验流程通 畅。 6 本研究推荐的工艺流程结构简单、合理，技 术先进，指标稳定，选矿成本低，易于实现工业化。 上接第2 1 6 页 7结论 1 地表细菌浸出在篦子沟铜矿应用技术上可 行，经济效益显著。通过对该矿含矿废酸室内浸出 试验，可知其可浸性是好的。浸出中不存在明显的 技术障碍。 2 细菌浸出工业化的实现可获得可观经济效 益。首先可扩大资源利用率，地表堆存的3 0 0 多万t 含矿废石可以得到综合回收。以预算结果看，年产 电铜5 0 0 t ，每年可实现产值9 0 0 万元，创利润4 2 4 万 元。 3 该项工艺技术安全、环境效果好，对矿业开 发可持续发展有促进和推动意义。 ”M 姆 卯 粥 1 1 0 0 0 郇如 n 堪 弘 l 1 l 1 1 6 1 7 3 5 5 3 1 9 瑟毖毖殂 娩毖 n 勉 n 0 O O 0 O O O O O O 4 9 8 2 3 9 5 l M H H H n H 2 0 O 0 O 0 O 0 0 O 万方数据