铜镍硫化矿石直接浮选分离试验研究.pdf

第5 2 卷第4 期 20 00 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 r 2 0 00 铜镍硫化矿石直接浮选分离试验研究 叶雪均 南方冶金学院，赣州 3 4 1 0 0 0 摘要采用优先浮铜一铜镍混浮一铜镍分离的阶段磨选流程适于高铜低镍硫化矿石的分选，有利于铜矿物的早收多收， B Y 一5 是含镁脉石矿物的有效抑制剂，较好地解决了铜镍分离的困难。闭路试验结果为，铜精矿含C u 3 2 ．2 6 ％，镍精矿含 N i 4 ．6 6 ％，铜、镍金属回收率分别达到9 1 ．6 6 ％和8 0 ．6 3 ％。 关键词浸乎；硫毽矿；铜鸭 离；抑制剂 中图分类号T D 2 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 1 6 2 0 4 铜镍硫化矿的铜镍分离主要有两种方法一是 先浮选得到铜镍混合精矿后经冶炼形成高冰镍，然 后再磨矿浮选，实现铜镍分离，国内外大多数铜镍硫 化矿都采用这种方法；二是直接浮选分离获得铜精 矿和镍精矿。直接分离浮选的技术难点在于 1 铜 镍硫化矿物一般均致密共生，嵌布粒度细； 2 矿石 易氧化，可浮性变化较大； 3 多数情况下含较高的 含镁脉石矿物。且可浮性好，因而影响精矿质量； 4 黄铁矿、磁黄铁矿与镍黄铁矿共生，可浮性相近，影 响镍精矿质量。 本文以高铜低镍硫化矿石为研究对象，探讨直 接浮选分离的工艺方法。 1原矿性质 1 ．1 试样性质 试样取自我国西北某铜镍矿工号矿体富矿，矿 石中铜矿物以黄铜矿、次生硫化铜为主，镍矿物主要 为镍黄铁矿，少量紫硫镍铁矿，其他有用矿物为磁黄 铁矿、黄铁矿，其中磁黄铁矿是最多的硫化矿物。脉 石以绿泥石、长石、云母、阳起石为主。黄铜矿与磁 黄铁矿、镍黄铁矿的共生关系密切，部分相互紧密镶 嵌，粒度细。嵌布粒度由细到粗依次为镍黄铁矿、黄 铜矿、磁黄铁矿，在一0 ．0 7 4 r a m 粒级中未解离的百 分率分别为6 7 ．6 3 、2 5 ．2 8 、2 1 ．3 0 。 磁黄铁矿是镍的主要载体矿物，含镍平均为 0 ．2 ％，这部分磁黄铁矿若作为镍精矿则会降低精矿 质量；将其分离出来则因其矿物量大而降低镍的回 收率，因此，磁黄铁矿是造成镍分选指标不高的内在 作者简介叶雪均 1 9 5 1 一 ，男，副教授 因素。 试样的多元素分析结果为 ％ C u 2 ．0 2 、 N i 0 ．7 0 、S 1 1 ．7 4 、F e 2 1 ．5 3 、M 9 0 1 5 ．3 5 、C o O ．0 4 。铜、 镍的物相分析结果见表1 。 表1 铜、镍物相分析结果／％ 删氧化铜等需总铜 氧化镍硫化镍硅酸镍总镍 含量0 ．0 2 10 ．5 3 3 1 ．4 6 72 ．0 2 10 ．0 20 ．6 8 10 ．0 1 90 ．7 2 占有率1 ．0 42 6 ．3 77 2 ．5 9 1 0 0 ．02 ．7 8 9 4 ．5 8 2 ．6 41 0 0 ．0 上表数据可见，含镁脉石矿物也是造成铜镍分 选困难、影响精矿质量的干扰因素。 1 ．2 流程方案的确定 本试样铜高镍低，部分铜矿物嵌布粒度较粗，在 粗磨条件下有可能利用部分硫化铜矿物可浮性好的 特点优先浮出，达到早收多收的效果。而对致密共 生、嵌布粒度较细的那部分有用矿物可通过混浮后 再磨再选实现分离。在探索对比试验的基础上确定 采用部分优先浮铜一铜镍混浮一铜镍分离的原则流 程。矿石中M g O 含量高 1 5 ．3 5 ％ ，必须寻找有效 抑制剂以实现铜镍硫化矿直接浮选分离。 2 试验及结果 试样经制备，破碎粒度至一l m m 后装袋，单元 试样重5 0 0 9 。 试验使用X M B 一7 0 三辊四筒球磨机磨矿， X F D 型系列单槽浮选机浮选，浮选药剂全部采用工 业纯试剂。 2 ．1 部分优先浮铜试验结果 探索试验发现，矿石中部分铜矿物 主要是次生 铜矿物 在适当磨矿细度和选择强化抑制含镁脉石 万方数据 第4 期叶雪均铜镍硫化矿石直接浮选分离试验研究1 6 3 矿物抑制剂条件下优先浮出，可获高质量的铜粗精 矿。 试验确定优先选铜的磨矿细度为一0 ．0 7 4 m m 占7 2 ％。经筛选抑制剂采用广州有色金属研究院 生产的B Y 一5 ，捕收剂选用Z 一2 0 0 ，矿浆p H 调节使 用N a 2 C 0 3 和水玻璃，后者还兼有分散和抑制脉石 的作用。 部分优先浮铜试验。试样磨矿至一0 ．0 7 4 m m 占 7 2 ％，加入N a z C 0 34 7 0 0 9 ／t ，N a z O m S i 0 2 2 0 0 9 ／t j B Y 一5 和Z 一2 0 0 药剂用量的试验结果分别见图1 、 图2 。 透 姆 善 囡 器 图1B Y 一5 用量对铜指标的影响 1 C u 回收率；2 c h 品位；3 M 甙 含量 州擐／ g ‘t “ 图2Z 一2 0 0 用量对铜指标的影响 l c u 回收率；2 c u 品位；3 N i 品位 图1 显示，使用B Y 一5 作脉石抑制剂是有效 的，随其用量的增加，泡沫产品中的M g O 含量下 降，铜回收率也逐渐下降，而铜品位则逐渐升高，B Y 一5 用量以1 0 0 9 ／t 为宜，此时铜精矿中含 M 9 0 6 ．8 8 ％。 Z 一2 0 0 用于本试样优先浮铜效果显著，当Z 一 2 0 0 用量为5 0 9 ／t 时，经一次粗选刮泡2 m i n ，获粗精 矿指标为含C u 2 9 ．1 2 ％，铜回收率6 3 ．4 8 ％，早收多 收铜的效果十分明显，但泡沫产品中含N i l ．1 5 ％， 损失率达1 1 ．0 4 ％，镜下观察发现主要呈连生体形 态损失于泡沫产品中，这部分镍可在精选时考虑。 2 ．2 铜镍混浮试验结果 本环节应尽可能地多收铜、镍矿物，因此活化剂 选择C u S 0 4 ，而B Y 一5 继续作为脉石的抑制剂，捕 收剂丁基黄药与Z 一2 0 0 混合，两者的配比为2 1 。 条件试验流程见图3 。活化剂和捕收剂用量试 验结果见图4 、图5 。 试样 YN a z C 0 3 4 7 0 0g ／t l 器 ；幽 2 1 0 0 0 0 { Z 一2 0 0 5 0 零 ＼ 静 “ ‘ 雹 铜 C u f f l 变 B Y 一58 0 丁基黄药 Z 一2 0 0 变 亍1 2 ’ V 铜镍混合精矿尾矿 图3 铜镍混浮条件试验流程 图4C u S O 。用量对铜镍混浮的影响 1 c u 回率率；2 N i 回收率； 3 c u 品位；4 N i 品位 图5 混合捕收剂对铜镍混浮的影响 1 c u 回收率；2 N i 回收率； 3 c u 品位；4 N i 品位 图4 结果表明，当C u S 0 4 用量超过1 0 0 9 ／t 后 铜、镍金属回收率均呈下降趋势，而对铜镍精矿品位 的影响不是很大，以1 0 0 9 ／t 用量时最好。图5 显 示，随捕收剂用量增加，铜、镍金属回收率增加，铜品 位变化不大而镍品位呈下降趋势，以用量为1 2 0 9 ／t 时较好。此时混合精矿含C u 2 ．0 5 ％、N i 2 ．4 3 ％，铜 万方数据 有色金属 第5 2 卷 镍金属回收率分别为2 2 ．2 3 ％和7 2 ．2 7 ％。 2 ．3 铜镍分离浮选试验结果 根据试样性质为了达到更加有效的铜镍分离，分 离前的再磨 细磨 是必要的，试验确定再磨细度为一 0 ．0 7 4 r a m 占9 4 ％左右。由于部分优先浮铜获得的泡 沫产品中镍损失于其中的量较大且多以连生体存在， 因此在参加铜镍分离的物料中除铜镍混合精矿外还 包括了优先浮铜泡沫产品的精选作业尾矿。 比较了细磨前后进行混合粗精矿的精选效果， 由于连生体的存在，结果再磨后对混合粗精矿精选 的效果更好，铜镍分离的指标更高。 为了确保混合粗精矿的精选效果在细磨时添加 了4 0 0 9 ／t 的水玻璃作为矿浆的分散剂和脉石的抑 制剂。 混合粗精矿精选的药剂方案为 g ／t 水玻璃 4 0 0 、B Y 一51 0 、Z 一2 0 01 0 、丁基黄药2 0 。获铜镍混 合精矿的指标为含C u 6 ．8 0 ％，N i 4 ．1 8 ％， M 9 0 5 ．3 2 ％，铜回收率4 2 ．6 9 ％，镍回收率7 5 ．7 2 ％。 就本试样而言，石灰仍是抑镍的廉价基本药剂，但 选择性不够，因此，进行了以石灰为基本条件的多种抑 制剂的组合筛选，结果发现组合抑制剂Y 一2 的效果最 好。铜镍分离的试验流程见图6 。石灰用量和Y 一2 用量对铜镍分离指标的影响分别见图7 、图8 。 铜镍混合粗精矿 含铜精选尾矿 人水玻璃4 0 0g ／t 一7 4 b t m 占9 4 ％U 木B Y 一51 0 木丁基黄药 Z 一2 0 0 ．铜照擅选． 石灰 变 木8 ’‘ Y 一2 变 l 中矿 铜镍分离 ‘4● 铜粗精矿镍粗精矿 图6 铜镍分离条件试验流程 图7 可见，随石灰用量增加铜精矿品位增加，而 镍精矿品位略有下降，当石灰用量为1 0 0 0 9 ／t 时铜、 镍的回收率最大，分选效果最好。经测定此时矿浆 p H 为9 ．O ～9 ．5 。 在石灰存在的矿浆中，组合抑制剂Y 一2 用量 增加，对铜精矿品位及回收率影响均不大，但对镍精 矿品位及回收率有影响 见图8 ，说明抑制的选择 性得到了加强。当用量达1 2 0 0 9 ／t 时，指标最高，镍 品位为4 ．6 8 ％，回收率达6 7 ．8 6 ％，此时铜精矿品位 为2 1 ．7 5 ％，回收率达3 6 ．8 1 ％。 用量／ g t - L 图7 石灰用量对铜镍分离的影响 1 C u 回收率；2 N i 回收率； 3 c u 品位；4 N i 品位 用量／c g ’t - j 图8Y 一2 用量对铜镍分离的影响 1 c u 回收率；2 N i 回收率； 3 c u 品位；4 N i 品位 3 全流程闭路试验结果 在药剂用量条件试验和流程结构试验基础上， 对部分优先浮铜一铜镍混浮一铜镍分离阶段磨选流 程进行了试验室的小型闭路试验。试验流程及工艺 条件见图9 ，试验结果见表2 。 铜精矿I T 镍精矿 图9闭路试验流程及工艺条件 万方数据 第4 期 叶雪均铜镍硫化矿石直接浮选分离试验研究1 6 5 表2 全流程小型闭路试验结果／％ 闭路试验结果表明，采用部分优先浮铜一铜镍 混浮一铜镍分离阶段磨选流程，辅以适当的工艺条 件，可以实现铜镍硫化矿的直接浮选分离。铜精矿 中c u ／N i 为4 7 ．4 4 ，镍精矿中N i ／C u 为1 1 ．3 7 ，说明 分离效果不错，镍精矿品位不高的主要原因在于含 镍磁黄铁矿的干扰。 4结语 1 采用部分优先浮铜一铜镍混浮一铜镍分离 阶段磨选流程能较好地适应高铜低镍硫化矿的直接 浮选分离，并对浮速快的铜矿物可早收多收，精矿质 量高。 2 在本工艺条件下。小型闭路试验获综合铜精 矿含C u 3 2 ．2 6 ％、C u ／N i 为4 7 ．4 4 ，铜回收率达 9 1 ．6 6 ％；镍精矿含N i 4 ．6 6 ％，N i ／C u 达1 1 ．3 7 ，镍回 收率为8 0 ．6 3 ％。 3 B Y 一5 是一种降镁效果好的脉石抑制剂， 为铜镍分离并获得高质量铜、镍精矿提供了条件。 4 对本试样而言，在石灰介质中采用组合抑制 剂Y 一2 能强化抑制的选择性，为铜镍分离浮选、降 低精矿产品中的互含起着重要作用。 5 镜下分析表明，铜镍分离扫选作业的泡沫产 品多为连生体，将其返回二段再磨作业较好地解决 了中矿可能造成恶性循环的问题，提高了分离浮选 的精度。 上接第1 4 5 页 面，此时的上清液很清，所以浊度很低。但由于絮团 的形成使滤饼水分增加。当p H 小于5 时。絮凝现 象消失，所以浊度又增加，滤饼水分降低。说明影响 两种精矿滤饼水分的不仅仅是p H 值，还与酸根的 种类有关。 3 机理研究 不同药剂作用后黄铜矿表面1 一电位的测定表 明，石灰和硫酸对黄铜矿表面的1 一电位都有较大 的影响，{ 一电位随p H 值的升高而增加，但黄铜矿 的表面都带负电荷，即p H 值越高黄铜矿表面的电 荷越少，但此时铜精矿的水分却越高，说明黄铜矿的 表面电位不是影响铜精矿水分的主要原因。 用E S C A 对不同条件下黄铜矿表面物质成分的 研究表明，与石灰和硫酸作用后，黄铜矿表面的化学 成分和主要元素的电子结合能均发生了变化。加入 石灰使黄铜矿表面生成硫酸钙，同时增加表面氢氧 化物的浓度，从而增加了黄铜矿表面的亲水性，使滤 饼水分增加。与石灰作用过的黄铜矿再与硫酸作用 后，其表面化学成分和未与石灰作用前基本相同，说 明硫酸能降低滤饼水分的机理是清洗黄铜矿的表 面，使其恢复原疏水性。 4结论 影响铜精矿和硫精矿脱水过程主要是石灰。石 灰的加入可使铜精矿和硫精矿的水分明显提高，但 对两种精矿的沉降都有好处，可使上清液的浊度降 低。Z 一2 0 0 对两种精矿的脱水过程也有影响，但其 影响程度比石灰小得多。用氢氧化钠代替石灰作抑 制剂也能实现铜硫分离，同时也可以降低铜精矿和 硫精矿的水分，特别是铜精矿的水分降低更为明显。 这说明石灰对精矿水分的影响不仅仅是高p H 值， 同时也与钙离子的存在有关。 用硫酸调整矿浆的p H 值可以降低水分，但降 低矿浆p H 值会使上清液的浊度有所增加。试验还 表明，调整剂的种类是重要的影响因素，用不同酸作 调整剂时滤饼水分的变化规律不同，硫酸是最好的 调整剂。影响滤饼水分的不仅仅是p H 值，还与酸 根离子的种类有关。 机理研究表明，硫酸降低铜精矿的滤饼水分主 要是清洗黄铜矿的表面，使其恢复原疏水性。 万方数据