内蒙古某低品位铜镍钴矿选矿试验研究.pdf

3 0 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 2 ．0 0 8 内蒙古某低品位铜镍钴矿选矿试验研究 张智 乌拉特中旗甲胜盘铅锌硫铁矿业开发有限责任公司，内蒙古巴彦淖尔0 1 5 5 0 0 摘要内蒙古某铜镍钴矿含铜0 ．1 7 ％、含镍0 ．2 8 ％、含钴0 ．0 2 1 ％，采用“粗磨丢尾铜镍混合浮选混合精矿再 窘铜镍分离”工艺流程。闭路试验获得了铜品位1 8 ．6 8 ％、回收率6 0 ．4 4 ％的铜精矿和镍品位4 ．5 2 ％、回收率7 4 ．4 2 ％的镍精 矿，钴富集在镍精矿中，品位0 ．3 2 ％、回收率7 0 ．2 4 ％。 关键词铜镍钴矿；综合回收；混合浮选；铜镍分离 中图分类号T D 9 2 3 ．7 ；T D 9 5 2 ；T D 9 5 4文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 2 0 0 3 0 - 0 5 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nM i n e r a lP r o c e s s i n go faL o w - G r a d eC u - N i - C oO r ei nI n n e r - M o n g o H a Z 日么ⅣGZ m W u l a t e z h o n g q iJ i a s h e n g p a nL e a d - Z i n cp y m eM i n i n gT e c h n o l o g yD e v e l o p m e n tC o ．，L t d ．， B a y a n n u rI n n e r - M o n g o l i a0 1 5 5 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t I ti saC u N i C oo r ec o n t a i n i n g0 ．1 7 ％C u ，0 ．2 8 ％N ia n d 0 ．0 2 1 ％C oi nI n n e r M o n g o l i a ．r I l l ep r o c e s so ft a i l i n g sr e m o v Mb yr o u g hg r i n d i n g ，c o p p e ra n dn i c k e lb u l kf l o t a t i o n ，r e 嘶n d i n go f C u - N ib u l k c o n c e n t r a t e ．s e p a r a t i o no fc o p p e ra n dn i c k e lw a sa d o p t e d ．7 n l ec o p p e rc o n c e n t r a t ec o n t a i n i n g 18 ．6 8 ％C uw i t hr e c o v e r yo f6 0 ．4 4 ％．n i c k e lc o n c e n t r a t ec o n t a i n i n g4 ．5 2 ％N iw i t hr e c o v e r yo f7 4 ．4 2 ％w e r e o b t a i n e db yc l o s e d c i r c u i tt e s t 。a n dc o b a l tw a sm a i n l yc o n c e n t r a t e di nn i c k e lc o n c e n t r a t e ，a n dt h eg r a d e a n dr e c o v e r yo fc o b a l tw a s0 ．3 2 ％a n d7 0 ．2 4 ％r e s p e c t i v e l y ． K e yw o r d s c o p p e r - n i e k e l - c o b a ho r e ；c o m p r e h e n s i v er e c o v e r y ；b u l kf l o t a t i o n ；c o p p e r - - n i c k e ls e p a r a t i o n 内蒙古克布矿区镍矿成因类型为超基性岩型镍 矿，矿石主要为辉长结构。镍矿物主要呈稀疏浸染 状，团块状构造为该矿石的主要构造特征。矿石中 有用矿物以金属硫化物为主，次有少量氧化物。金 属矿物在矿石中的含量一般为3 ％～5 ％，富集地段 高达2 0 ％～3 0 ％。金属硫化物主要为磁黄铁矿、黄 铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、紫硫镍铁矿，还有少量 尖晶石、磁铁矿、钛铁矿。脉石矿物以橄榄石为 主，约占6 0 ％。8 0 ％，其它有少量斜长石、辉石、 角闪石。为了更好的综合利用矿产资源和改进指导 表1 T a b l e1 生产，对此矿石进行了选矿试验研究。 1 原矿性质 1 ．1 原矿的化学成分分析 原矿主要化学成分多元素分析结果见表1 。 1 ．2 铜、镍物相分析 铜、镍物相分析结果见表2 。 1 ．3 矿石中主要矿物的特征 磁黄铁矿是各类铜钴镍矿石中最主要的金属矿 物，约占金属硫化物总量的5 0 ％一8 0 ％。半自形或 原矿多元素分析结果 M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - m i n eore|％ 化学成分 C uN iC oST F eA s S i 0 2 A 1 2 0 3C a O M s O K 加N a 加 A g ” 0 ．2 80 ．0 2 12 ．6 89 ．7 8O ．0 14 1 ．5 89 ．5 34 ．4 72 2 ．3 80 ．3 51 ．1 7 6 ．4 7 质量分数0 ．1 7 1 单位为虮，下同。 器薯晶羿i 张2 0 1 3 智- - 0 4 - 0 9 一 ，男，窝l { 3 男熬人2 0 ，1 工4 4 程1 师- 1 1 9 7 17 主要从事选矿方面的工作。作者简介张智 一 ，男，内蒙古赤蜂人，工程师，主要从事选矿方面的工作。 万方数据 2 0 1 4 年第2 期张智内蒙古某低品位铜镍钴矿选矿试验研究 3 1 表2铜、镍物相分析结果 T a b l e2T h ea n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e ra n dn i c k l p h a s e ／％ 相别硫化铜氧化铜总铜硫化镍氧化镍硫酸镍硅酸镍总镍 占有率7 6 ．4 7 2 3 ．5 31 0 0 ．08 0 ．3 64 ．2 95 ．7 19 ．6 41 0 0 ．0 他形粒状。矿石中普遍可见磁黄铁矿颗粒彼此相 连，内有橄榄石 少数为辉石、尖晶石类矿物 孤 晶分布，形成海绵晶铁结构；有时磁黄铁矿晶粒连 接成月牙形或其它不规则形状，其内亦有橄榄石 等，构成似海绵晶铁结构。磁黄铁矿一般呈稀疏浸 染状，局部比较富集的地段为稠密浸染状或云雾状 构造，极少为致密块状构造。 含镍矿物多与磁黄铁矿共生，两者互呈消长 关系。 黄铁矿是矿石中仅次于磁黄铁矿的主要金属硫 化物，占金属矿物总量的1 5 ％一3 0 ％，呈自形、半 自形粒状，与磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿共生或 单独分布，生成顺序稍晚于磁黄铁矿。黄铁矿在闪 长岩石、辉长岩、橄长岩石中往往单独产出，尽管 含量较多，但多数地段镍品位低，可见类似的黄铜 矿与镍的矿化作用关系不大，其生成顺序晚于斜长 橄榄岩中的黄铁矿。 另外在矽线石石英片岩、辉长岩中普遍有细脉 浸染状黄铁矿分布，但无钴、镍矿化。黄铁矿是整 个岩浆分异、结晶过程中，分布最广的一种金属 矿物。 黄铜矿 方黄铜矿 与磁黄铁矿、早期黄铁矿 共生，在矿石中含量随橄榄石等暗色矿物的增减而 变化，多呈星点状分布，有时黄铜矿围绕斜长石的 边缘产出。生成顺序稍晚于磁黄铁矿、镍黄铁矿， 而与早期黄铁矿晶出时间不相上下。约占金属矿物 总量1 ％- 2 ％。 镍黄铁矿是矿石中最主要的含镍矿物，一般不 单独出现，与磁黄铁矿共生，嵌于磁黄铁矿晶粒中 或在其边部连接形成“结状结构”。约占金属硫化 物总量的6 ％～8 ％。 紫硫镍铁矿、辉砷钴镍矿在矿石中含量甚微， 尤其是辉砷钴镍矿更是少见。这两矿物嵌布粒度很 细，不属主要的含镍矿物。 2 流程选择 该矿石中铜镍矿物含量相对都较低，而脉石矿 物以橄榄石为主，参考有关硫化矿选矿及铜镍分离 的研究成果N - a ] ，确定试验采用“粗磨丢尾铜镍 混合浮选一混合精矿再磨铜镍分离”工艺流程。 3 选矿工艺研究 3 ．1 混合浮选条件试验 3 ．1 ．1 磨矿细度试验 根据各种矿物的嵌布特征，推测可以粗磨甩 尾，由图1 可以看出，随着磨矿细度的增加，开始 粗精矿品位和回收率呈上升趋势，但当细度超过 一7 4 斗m6 0 ％，精矿品位和回收率都不再增加。因 此确定粗磨细度一7 4 斗m 占6 0 ％。 堡 q 噎 堡 瓣 擎 回 磨矿细度 - 7 4 p ．m 含量 ／％ 图1磨矿细度与铜镍粗精矿镍品位和回收率的关系 F i g ．1 E f f e c to fg r i n d i n gf i n e n e s so nC u - N ir o u g h c o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r yo fn i c k e l 3 ．1 ．2 p H 调整剂的选择和用量试验 由于石灰对磁黄铁矿有抑制作用，而目的矿物 又与磁黄铁矿共生，所以本试验p H 调整剂采用应 用比较广泛且较便宜的碳酸钠，试验结果见图2 。 4 ．5 4 ．0 3 ．5 堡罢 嚣翟 1 ．o 0 ．5 - - 混合精矿铜品位 ◆- 混合精矿镍品位 ▲一混合精矿铜回收率 * 混合精矿镍回收率 姜 2 0 0 0O5 0 01 0 0 01 5 ∞ 碳酸钠用量， g 一 堡 瓣 擎 回 图2 碳酸钠用量与铜镍粗精矿品位和回收率的关系 F i g ．2 E f f e c to fN a 2 C 0 3d o s a g eo nC u N ir o u g h c o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r y 从图2 可以看出，随着碳酸钠用量的增加，混 合精矿的品位和回收率都呈增加趋势，但增加的速 度逐渐降低，因此推荐使用10 0 0g ／t 。 3 ．1 ．3 抑制剂的选择和用量试验 该矿石的脉石主要为橄榄石，在生产中，C M C ∞加∞卯∞∞∞m o 0 5 O 5 O 5 O 5 O们”如”加加帖。 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第2 期 的抑制效果好于水玻璃等，故本试验采用C M C 作 抑制剂，试验结果见图3 。 堡 迥 略 - - I t - 混合精矿铜品位 - ．卜混合精矿镍品位 1 ▲- 混合精矿铜回收率 * 混合精矿镍回收率 ．．．J ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．L 1 0 02 0 0 3 0 0 C M C 用量， g t ’1 8 0 P 0 6 0 尊30 4 0 0 0 冰 、 瓣 擎 国 图3抑制剂用量与铜镍粗精矿品位和回收率的关系 F i g ．3 E f f e c to fi n h i b i t o rd o s a g eo nC u - N ir o u g h c o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r y 从图3 中可以看出，随着C M C 用量的增加， 铜镍品位都增加，但铜镍回收率都降低，分析可能 是C M C 的絮凝作用导致，因此综合评定，确定 C M C 用量为1 0 0g ／t 。 3 ．1 ．4 活化剂的选择和用量试验 为了提高镍的回收率，进行了活化剂硫酸铜用 量试验[ 引，试验结果见图4 。 竖 趔 Ⅱ甚 堡 褂 善 匿 硫酸铜用量／ g t 。 图4 硫酸铜用量与铜镍粗精矿镍品位和回收率的 关系 F i g ．4 E f f e c to fc o p p e rs u l f a t ed o s a g eo nC u - N i r o u g hc o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r y 从试验结果来看，少量硫酸铜有活化作用，但 增加用量效果不理想，从本着节约成本和简便操作 的原则出发，建议不使用硫酸铜。 3 ．1 ．5 捕收剂的选择和用量试验 在前期捕收剂种类试验和现场生产中，证实了 在乙基黄药、丁基黄药、异戊基黄药、丁基铵黑药、 2 5 号黑药中，以丁基黄药捕收效果最好，故本试 验重点做了丁基黄药用量条件。试验结果见图5 。 从图5 可以看出，随着丁基黄药的用量增加， 精矿品位呈下降趋势，回收率呈先升后降趋势，因 堡 趔 咯 5 ．O 4 ．5 4 ．0 3 ．5 3 ．a 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 鞋 1 0 0 - - I I - 混合精矿铜品位 _ ．卜一混合精矿镍品位 ★混合精矿铜回收率 * 混合精矿镍回收率 2 0 03 0 04 0 0 丁基黄药用量／ g t 。 冰 ＼ 褂 擎 圄 图5 捕收剂用量与铜镍粗精矿镍品位和回收率的 关系 F i g ．5 E f f e c to fc o l l e c t o rd o s a g eo nC u N ir o u g h c o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r y 此确定丁基黄药用量为2 0 0g ／t 。 3 ．2 铜镍分离条件试验 3 ．2 ．1 铜镍分离p H 条件试验 由于镍黄铁矿和磁黄铁矿紧密共生，因此可以 采用石灰抑制磁黄铁矿的方法进行铜镍分离旧1 1 ] ， 为此进行了铜镍分离石灰用量试验，试验结果见表3 。 表3 T a b l e 铜镍分离石灰用量试验结果 3T h er e s u l t so fl i m e d o s a g e o nC u - N i s e p a r a t i o nt e s t ／％ 从表3 中可以看出，随着石灰用量的增加，矿 浆p H 升高，铜精矿品位升高、镍品位降低。但试 验结果同时表明，石灰抑镍浮铜的效果不是很理 想。通过工艺矿物学研究表明，进入铜精矿的镍既 有连生体也有单体，说明要想较好的进行铜镍分 离，混合精矿需再磨和采取其它方法加强镍矿物的 抑制。因此在p H1 2 ．7 的条件下继续进行了再磨细 度和加温试验。 3 ．2 ．2 铜镍分离磨矿细度试验 铜镍分离磨矿细度试验结果见表4 。从表4 可 以看出，随着磨矿细度的增加，铜精矿中铜品位呈 S ，O 5 ．O 5 d 5 O 5 0 4 4 3 3 2 2 1 1 O 万方数据 表4铜镍分离磨矿细度试验结果 T a b l e4T h er e s u l t so fg r i n d i n gf i n e n e s so fC u - N is e p a r a t i o ntest|％ 铜精矿 1 6 ．3 41 2 ．0 81 ．7 47 7 ．1 26 ．8 7 7 5 镍精矿 8 3 ．6 60 ．7 04 ．6 12 2 ．8 89 3 ．1 3 混合精矿1 0 0 ．0 2 ．5 64 ．1 41 0 0 ．01 0 0 ．0 增加趋势、镍品位呈下降趋势，当磨矿细度达到 一7 4i z m8 5 ％时，变化趋势不再明显，因此确定铜 镍分离磨矿细度为一7 4 斗m 占8 5 ％。 3 ．2 ．3 铜镍分离加温试验 为了进一步降低铜精矿含镍提高镍的回收率， 在p H1 2 ．7 ，磨矿细度为一7 4p m 占8 5 ％的条件下进 行了加温分离试验，结果见表5 。 表5铜镍分离加温试验结果 T a b l e5T h er e s u l t so ff l o t a t i o n t e m p e r a t u r eo f C u - N is e p a r a t i o ntest|％ 从表5 可以看出，随着温度的升高，铜精矿含 镍呈下降趋势，但考虑成本因素，推荐采用3 0 0 C 。 3 ．3 闭路流程试验 在分析总结条件试验的基础上，进行了闭路试 验，流程见图6 ，试验结果见表6 。闭路试验获得 了铜品位1 8 ．6 8 ％、回收率6 0 ．4 4 ％的铜精矿和镍品 位4 ．5 2 ％、回收率7 4 ．4 2 ％的镍精矿，钴富集在镍精 矿中，品位0 ．3 2 ％、回收率7 0 ．2 4 ％。 表6闭路试验结果 T a b l e6R e s u l t so fc l o s e d - c i r c u i tt e s t ，％ 产品名称产率1 i 』‰石_ 』‰ 铜精矿0 ．5 5 1 8 ．6 80 ．8 90 ．1 0 26 0 ．“1 ．7 52 ．5 6 镍精矿 4 ．6 10 ．6 24 ．5 20 ．3 2 01 6 ．8 17 4 ．4 2 7 0 ．2 4 尾矿9 4 ．8 4 0 ．0 40 ．0 70 ．0 0 62 2 ．7 52 3 ．8 32 7 ．1 0 原矿 1 0 0 ．00 ．1 70 ．2 80 ．0 2 l1 0 0 ．01 0 0 ．0 l e o ．0 4 结论 1 该矿石属于低品位多金属硫化矿，铜、镍 品位分别为0 ．1 7 ％和0 ．2 8 ％，钻与镍密切共生，金 属矿物之间关系较复杂，金属矿物与脉石关系相对 简单，这给粗磨丢尾带来了可行性。 2 本试验采用“粗磨丢尾铜镍混合浮选一 混合精矿再磨铜镍分离”工艺流程。闭路试验获 得了铜品位1 8 ．6 8 ％、回收率6 0 ．4 4 ％的铜精矿和镍 品位4 ．5 2 ％、回收率7 4 ．4 2 ％的镍精矿，钻富集在镍 精矿中，品位0 ．3 2 ％、回收率7 0 ．2 4 ％。取得了比 较理想的结果。 参考文献 [ 1 ] 王淀佐．矿物浮选和浮选剂理论与实践[ M ] ．长沙 中南工业大学出版社，1 9 8 6 ． [ 2 ] 罗仙平，邱延省，胡玖林，等．某复杂铅锌硫化矿选矿工 艺试验研究E J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 3 4 1 - 3 ． [ 3 ] 刘杰，纪军，孙体昌，等．某复杂难选铅锌多金属硫 化矿选矿试验研究I s ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 L O 2 1 3 - 1 6 ． [ 4 ] 张英，王毓华，汤玉和，等．某低品位铜镍硫化矿浮选 试验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 9 ，2 9 3 4 0 - 4 2 ． [ 5 ] 龚明光．泡沫浮选[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 ． [ 6 ] 郭宏．降低精矿铜镍互含提高铜、镍回收率的试验研 究[ J ] ．黄金，2 0 0 5 ，2 6 3 3 4 _ 3 6 ． [ 7 ] 纪军，梅伟．内蒙古甲胜盘含碳高硫铅锌矿浮选分 离工艺研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 l O 5 l 一5 ． [ 8 ] 邢方丽，肖宝清．新疆某低品位铜镍矿选矿试验研究[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，2 0 1 0 1 2 0 - 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