川西南某铜多金属尾矿中镍的赋存状态研究.pdf

2 0 1 6 年第1 期有色金属 选矿部分 1 a d o i 1 0 ．3 9 田／j ．i s 蚰．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．加1 6 ．0 1 ．帅1 川西南某铜多金属尾矿中镍的赋存状态研究 惠博1 ”，赵开乐1 ”，邓伟1 ’2 1 ．中国地质科学院矿产综合利用研究所，成都6 1 0 0 4 1 ； 2 ．国土资源部钒钛磁铁矿综合利用重点实验室，成都6 1 0 0 4 l ； 3 ．中南大学，长沙4 1 0 0 8 3 摘要利用矿相显微镜、扫描电子显微镜、x 射线能谱探针对四川省西南部某铜多金属尾矿中镍的赋存状态进行了详 细研究，讨论了影响尾矿中镍回收利用的矿物学因素。尾矿中磁黄铁矿含量4 ．9 ％，镍黄铁矿仅为0 ．4 ％，蛇纹石含量5 8 ％， 原矿应属蛇纹石型铜镍矿。磁黄铁矿为典型的固溶体分离结构，镍黄铁矿主要以不同粒径 一般小于1 0 Ⅳn 的叶片状紧密 嵌布于磁黄铁矿中，两者难以解离。磁黄铁矿和镍黄铁矿单矿物含镍量分别为1 ．0 9 ％和3 4 ．3 6 ％，镍的相对分布率分别为 2 8 ％和7 2 ％，镍黄铁矿为选镍的目标矿物，镍元素主要以类质同象形式赋存于镍黄铁矿中。通过浮选可以得到磁黄铁矿和镍 黄铁矿的混合精矿，如果想要通过分离磁黄铁矿和镍黄铁矿来进一步提高镍的品位，则必须对混合精矿进一步细磨，但由于 镍黄铁矿主要以固溶体出溶物形式镶嵌于磁黄铁矿中，粒度微细，难以通过常规磨矿方法进行解离。总之，该尾矿中的镍难 以通过物理选矿作业进行有效富集。 关键词含镍尾矿；工艺矿物学；赋存状态；选矿 中图分类号1 D 9 l ；T D 9 2 6 ．4 ；T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 l - 舛9 2 2 0 1 6 o l 删l 拼 S t u d yo nt h eS t a t eo fN i c k e lo faC o p p e rP o l y m e t a l l i c O r eT a i l i n g so nt h eS i c h 啪S o u t h w e s t H U IB o i ”，z H A oK ∞溉l ”．D E N GW 毛} ，2 J ．瓜t 豇蚍旷胁比如M 强哪e 阮泥Ⅱ砌n 矿胁锄r 口f 触o M r I 唧，“嬲，C 阮n g 也酣D D 彳J ，，吼讥口； 2 ．研k 6 0 m 幻可矿忆蒯i 啪胁移胁如c o 唧r e k 淞溉耽以沈￡如n ，胁n 础砂矿儿以口以鼢o u r I 淄， 仇倒M6 J D 舛J ，伪i M ；3 ．c e 眦m f 勘M 琥‰讹巧妙，‰咿h4 J O D 甜，吼i ∞； A b s t 阳c t r 1 1 l m u g ht } l eo r eI I l i c r o s c o p e ，s E M ，E D x ，t h eo c c u 淝n c es t a t eo fn i c k e lo fac 叩p e rp o l y m e t a l l i c o r et a i l i n g sw 鹊s t u d i e di nd e t a i l ，a I l d 山ei n n u e n c ef 如t o r so fr e c o v e r ya n du t i l i z a t i o no ft h eI I i c k e li nt l l et a i l i n g sw 鹊 d i 8 c u s 鸵d ．T h er a wo r e ss h o l l l db eas e 叩e n t i n e 帅ec o p p e rn i c k e lo n ef o rm em i n e r a lc o m p o s i t i o no f4 ．9 ％ p y 玎山o t i t e ，0 ．4 ％p e n d a n d i t e ，5 8 ％s e r p e n t i n e ．T h ep y r r h o t i n ea n dp e n d a n d i t ec o u l dn o tb el i b e r a t e db e c a u s eo ft h e s o l i d ∞l u t i o ns 咖c t u r et l l a td i 髓r e n tf i n es i z e 1 0 斗m p e n d a n d i t e sa r ec l o s e di nt I l ep y n h o t i t e ．N i c k e lc o n t a i l l i n g 0 fp y 玎h o t i t e 肌dp e n d a I l d i t ea r e1 ．0 9 ％a I l d3 4 ．3 6 ％r e s p e c t i v e l y ，a I I dt h er e I a t i v en i c k e ld i s t r i b u d 帆r a t ea r e r e s p e c t i V e l y2 8 ％a n d7 2 ％． S ot h e p e n t l a n d i t e s h o u l db et I l eo b j e c tt 0e x 臼m c tn i k e le l e m e n tw h i c hi sm a i n l y i s o m o 叩h o u sf o 珊o c c 删n gi np e n d a I I d i t e ． M i x e dc o n c e n 妇t ec 锄b eo b t a i n e db y Ⅱo t a t i o no fp 蚰撕t e 粕d p e n d 粕d i t e ．Ⅱy o uw a n tt oi m p r o v et h eg r a d eo fn i c k e lf u n h e r ，t h em i x e dc o n c e n 咖t em u s tb ef i n eg m u n dt ob r e a k t h ep y 曲o t i t ea n dp e n d a n d i t es o l i ds o l u t i o n ． B u tt h es o l i ds o l u t i o nc a nn o tb es e p a ￡a t e dt h r o u g ht l l ec o n v e n t i o n a l m e t h o d0 f 咖n d i n g ．I ns h o n ，t h en i c k e lo ft a j l i n g si sd i 珏i c u l tt ob ee n r i c h e de 氍c t i v e l yt l ⅡD u g l lt l l ep h y s i c a ld r e s s i n g o p e m t i o n ． K e yw o “I s n i c k e lt a i l i n g s ；p r o c e s s i n gm i n e r a l o g y ；o c c u n ．e n c es t a t e ；d r e s s i n g 镍是军事工业和民用工业不可缺少的原料，在 国民经济中具有极其重要的作用。当前，近2 ／3 的 镍产自可选的硫化镍矿石‘1 | 。由于硫化镍矿石往往 与铜矿石共伴生，硫化铜镍矿石已成为世界上主要 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 4 0 4 2 1 8 收稿日期2 0 1 5 埘聊修回日期2 0 1 5 ．1 1 ．2 6 作者简介惠博 1 9 8 4 一 ，男，助理研究员，矿物学 含宝石学 、岩石学、矿床学博士。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第l 期 镍的来源⋯。铜镍硫化矿石中铜和镍的浮选分离问 题一直是其选矿的基本问题之一。㈨。本次试验样 品来自于四川省西南部某中型铜多金属矿选铜尾 矿，主要目的是查明尾矿中镍的赋存状态，为该尾矿 中镍的综合回收利用提供理论依据。 1 物质组成 矿石物质组成是矿石工艺性质研究的基础工 作，在化学定性 x 射线荧光光谱 和定量分析 化学 表l ，I ’a b l el 多元素分析 的基础上，确定了矿石的基本性质。通 过矿相显微镜、薄片显微镜鉴定了矿石中的主要矿 物，利用扫描电子显微镜 s E M 和x 射线能谱 E D S 重点研究了矿石中的含镍矿物，最后统计了 矿石中各矿物的含量。 1 ．1 化学组成 矿石的X 射线荧光光谱分析结果如表1 所示， 化学多元素分析结果见表2 。 X 荧光光谱分析结果 R e 叭h sb yX - r a yn u o r e s c e n c es p e c “m0 ft I l eo r e／％ 元素 N ic u s i 0 2 M g o屿0 3 F e T i 0 2 s M n N a 2 0K 2 0 含量 O ．1 9O ．0 44 5 ．1 21 9 ．7 2 6 ．1 81 1 ．2 40 ．5 41 ．9 7O ．1 3O ．7 5O ．3 1 P 2 0 5 c r 2 0 3 s 抑C a O 7 ．1 7 矿石中可供工业利用的元素为镍，其它元素在 目前的经济技术条件下皆不具有工业利用价值。 1 ．2 矿物组成 1 ．2 ．1 矿物鉴定 矿石中矿物组成见表3 。 表3矿物组成 ‰l e3M i n e r a lc o m p o s i t i o no ft l l eo r e 1 ．2 ．2 矿物定量 结合光学显微镜和扫描电镜的鉴定结果，统计 了矿石中的主量矿物和微量矿物的含量。并按照矿 物的化学属性以及工艺性能将矿石中的矿物划分为 五个工艺矿物类型 表4 。 表4矿物定量 ’I 铀l e4C o n t e n t0 fm a i nm i n e r a l s0 ft l l eo r e／％ 2 镍载体矿物的矿物学特征 2 ．1 磁黄铁矿 磁黄铁矿理论组成为铁6 3 ．5 3 ％、硫3 6 ．4 7 ％。 实际上硫可达3 9 ％一4 0 ％，因部分F e 2 被F e 3 代替， 为保持电价平衡，在F e 2 位置上出现空位，称为缺席 构造。故磁黄铁矿的通式常以F e h S 表示。式中髫 表示铁原子亏损数 结构空位 ，一般龙 0 ～0 ．2 2 3 。 有少量镍、钴、锰、铜代替铁，并有锌、银、铟、铋、镓、 铂族元素等呈机械混入。 样品中的磁黄铁矿与脉石矿物紧密共生，常常 可以看到其解理和裂开中分布有蛇纹石；磁黄铁矿 本身为固溶体分离结构，内部常常发育有星点状、叶 片状以及粒状镍黄铁矿。通过扫描电镜和电子探针 证实了这一特征 图1 。选矿时必须注意抑制矿石 中含镁矿物，如蛇纹石、辉石和方解石H 驯。 通过能谱半定量分析，鉴定了磁黄铁矿，分析了 其元素组成，如图2 所示，该点的硫为3 6 ．8 3 ％、铁为 6 2 ．2 8 ％、含镍为O ．8 9 ％。通过大量的点分析取得了 样品中磁黄铁矿含镍的平均品位1 ．0 9 ％，见表5 。 2 ．2 镍黄铁矿 矿物定量分析显示样品中镍黄铁矿含量仅为 0 ．4 ％，但由于该类型镍矿物本身镍含量较高，为重 要的镍工业矿物，且其矿物学特征对选矿工艺回收 镍影响较大，故单独对其进行分析。 镍黄铁矿化学成分为 F e ，N i ，S 。，理论组成 t l J ￡％ F e N i _ l l 时，铁3 2 ．5 5 ％、镍3 4 ．2 2 ％、硫 3 3 ．2 3 ％。常含钴的类质同象替代，等轴晶系、古铜 黄色、色调稍浅于磁黄铁矿，绿黑色或亮青铜褐色条 万方数据 2 0 1 6 年第l 期惠博等川西南某铜多金属尾矿中镍的赋存状态研究 3 痕、金属光泽、不透明、解理完全、硬度3 4 、相对密度4 ．5 ～5g ／c m 3 。 A 粒状镍黄铁矿 C 粒状镍黄铁矿 B 叶片状镍黄铁矿 D 宽片状镍黄铁矿 图l磁黄铁矿和镍黄铁矿嵌布关系 F i g ．1 I I l l a yr e l a t i o n s h i po ft l l ep y n 童l o t i t ea n dp e n d a n d i t e 箭头所指矿物为镍黄铁矿，其基底皆为磁黄铁矿 样品中镍黄铁矿通常呈两种嵌布特征出现，常 见的呈固溶体出溶物分布于磁黄铁矿晶粒中，如叶 片状 图l B 、板状 图1 D ，一般粒度小于1 0 岬； 另一种呈粒状包裹于磁黄铁矿中，其粒度一般小于 2 0 岬，可以见到粒度在5 0 岬的颗粒 图l A 、图 l C 。故样品中的镍黄铁矿难以通过磨矿方法与磁 黄铁矿完全解离。 通过能谱半定量分析，鉴定了镍黄铁矿，分析了 其元素组成，如图2 所示，点l 图谱线分析的为磁黄 铁矿，该点的硫为3 6 ．8 3 ％、铁为6 2 ．2 8 ％、含镍为 o ．8 9 ％，点2 图谱线分析的为镍黄铁矿，该点的硫为 3 1 ．4 9 ％、铁为3 2 ％、含镍为3 6 ．5 l ％。结果显示，镍 黄铁矿中镍含量明显高于磁黄铁矿中镍的含量。通 过大量的点分析取得了样品中镍黄铁矿含镍的平均 品位3 4 ．3 6 ％，详见表5 。 点1 一磁黄铁矿；点2 镍黄铁矿 图2 具有固溶体分离结构的磁黄铁矿 和镍黄铁矿能谱分析 F i g ．2 R e s u l t so fE D So fp e n t l a n d i t ea n dp y l T h o t i t e 万方数据 4 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第l 期 篙e5 慧器 黧‰论4 结论1 j a b l e5 A v e r 薯嗳e 髯r a d eo fp e n d a n d i t ea n dp y r r h o t i t e ’ ’u7V ／％ 3 镍的赋存状态 矿石中的镍矿物包括磁黄铁矿和镍黄铁矿，利 用能谱 E D x 面分析功能分析了样品中镍的赋存状 态和分布规律。结果显示，镍元素以类质同象形式 存在于这两种单矿物中，其中镍在镍黄铁矿中分布 浓度明显高于磁黄铁矿中，镍在镍黄铁矿中集中分 布，而在磁黄铁矿中则呈现稀疏星点状分布，有的磁 黄铁矿颗粒中镍甚至未检测出。尾矿中镍的这种赋 存状态决定了其后续该如何利用m 1 1j 。 为了定量统计镍在矿石中的分布情况，对矿石 中镍进行了平衡配分，并得出了平衡配分系数，以此 反应其相对集中和分散情况，详见表6 。 表6镍的平衡配分 ’I ’a b l e6C h e m i c a lb a l a n c eo fn i c k e l ／％ 【注J 平衡系数 ∑单矿物镍品位镍的化验平均品位 0 ．1 9 ％ o ．1 9 ％ 1 0 0 ％ 1 计算结果表明，镍的实际分析品位与含镍矿 物中镍的配分总量0 ．1 9 ％相等，这表明矿物量统计 工作和单矿物含镍分析数据准确可靠。． 2 平衡配分结果中镍的配分系数为1 0 0 ％，说明 镍的赋存状态基本查清。 3 含镍矿物中镍含量以镍黄铁矿最高 3 4 ．3 6 ％ ，其次为磁黄铁矿 1 ．0 9 ％ 。按照分配情 况，镍黄铁矿中镍的配分最高，相对分布率达到了 7 2 ％，磁黄铁矿中镍的相对分布率仅为2 8 ％。 故矿物量为O ．4 ％，占有镍分布率7 2 ％的镍黄 铁矿应该成为选镍的目标矿物，镍元素主要以类质 同象形式存在于镍黄铁矿中。 试验样品为蛇纹石型铜镍矿尾矿，原矿中铜回 收很彻底，尾矿中含0 ．1 9 ％的镍、O ．0 4 ％的铜。通过 样品工艺矿物学的考察可以明确，镍的载体矿物包 括磁黄铁矿和镍黄铁矿，二者可浮性良好，通过“磁 选抛尾一浮选”原则流程基本可以实现混合浮选，得 到磁黄铁矿和镍黄铁矿的混合精矿，但必须注意抑 制矿石中含镁矿物，如蛇纹石、辉石和方解石。 根据镍的平衡配分，磁黄铁矿和镍黄铁矿单矿 物含镍量分别为1 ．0 9 ％和3 4 ．3 6 ％，镍的相对分布 率分别为2 8 ％和7 2 ％。理想情况下，如果全部回收 尾矿中的镍黄铁矿，则镍精矿的理论品位应该为 3 4 ．3 6 ％、回收率应该为7 2 ％。实际情况是，如果想 要通过分离磁黄铁矿和镍黄铁矿来进一步提高镍的 品位，则必须对混合精矿迸一步细磨，但由于镍黄铁 矿主要以固溶体出溶物形式镶嵌于磁黄铁矿中，粒 度微细，难以通过常规磨矿方法进行解离。 总之，该尾矿中的镍难以通过物理选矿作业进 行有效富集。 参考文献 [ 1 ] 李学博．镍矿选矿现状及其进展[ J ] ．西部探矿工程， 1 9 9 5 ，7 3 1 0 - 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