云南红河铜镍硫化矿混合浮选研究.pdf

2 0 1 9 年第4 期有色金属 选矿部分 6 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 4 ．0 1 3 云南红河铜镍硫化矿混合浮选研究 颜韵，周平，庄故章，谢海云，吴继宗，国鑫宇 昆明理工大学国土资源工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 摘要云南红河铜镍硫化矿，含C u1 ．4 5 ％、N i2 ．8 ％、S3 5 ．3 7 ％，极具经济潜力。采用混合浮选，研究了磨矿细度、药 剂种类及用量等对各矿物回收的影响。试验研究结果表明，当磨矿细度为一7 4p ．m 占8 0 ％，石灰用量为30 0 0g ／t 时，获得品 位和回收率均较高的铜镍混合粗精矿产品，含C u4 ．9 9 ％，C u 回收率9 5 ．5 4 ％，含N i8 ．0 8 ％，N i 回收率8 7 ．5 2 ％，混合粗精矿 中的铜镍矿物均实现了较高的回收率。本研究为铜镍硫化矿的有效回收提供了一种可借鉴的方法。 关键词铜镍硫化矿；混合浮选；有效回收 中图分类号T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 4 0 0 6 3 0 6 S t u d yo nM i x e dF l o t a t i o no fY u n n a nH o n g h eC o p p e r - n i c k e lS u l f i d eO r e Y A NY u n ，Z H O UP i n g ，Z H U A N GG u z h a n g ，X I EH a i y u n ，W UJ i z o n g ，G U OX i n y u F a c u l t yo fL a n da n dR e s o u r c eE n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a A b s t r a c t Y u n n a nH o n g h ec o p p e r n i c k e ls u l f i d eo r e ，c o n t a i n i n gC u1 ．4 5 ％，N i2 ．8 ％，S3 5 ．3 7 ％，h a s g r e a te c o n o m i cp o t e n t i a l ．T h ee f f e c t so fg r i n d i n gf i n e n e s s ，a g e n t i at y p ea n dd o s a g eo nt h er e c o v e r yo f v a r i o u sm i n e r a l sw e r es t u d i e db ym i x e df l o t a t i o n ．T h ee x p e r i m e n t a lr e s e a r c hs h o w st h a tw h e nt h eg r i n d i n g f i n e n e s si s 一7 4t i m8 0 ％a n dt h el i m ed o s a g ei s30 0 0g ／t ，t h ec o p p e r n i c k e lm i x e dr o u g hc o n c e n t r a t e p r o d u c tw i t hh i g hg r a d ea n dr e c o v e r yr a t ei so b t a i n e d ，c o n t a i n i n g4 ．9 9 ％o fC ua n dC ur e c o v e r yr a t e i s 9 5 ．5 4 ％，c o n t a i n i n g8 ．0 8 ％o fN ia n dt h er e c o v e r yO fN ii s8 7 ．5 2 ％，t h ec o p p e r n i c k e lm i n e r a l si nt h em i x e d r o u g hc o n c e n t r a t eh a v ea c h i e v e dh i g hr e c o v e r y ．T h i ss t u d yp r o v i d e sau s e f u lm e t h o df o rt h ee f f e c t i v e r e c o v e r yo fc o p p e r n i c k e ls u l f i d eo r e ． K e yw o r d s c o p p e r n i c k e ls u l f i d eo r e ；m i x e df l o t a t i o n ；e f f e c t i v er e c y c l i n g 铜镍硫化矿矿物分布不均匀、粒度粗细不等、镶 嵌关系复杂，高效回收矿石中的铜镍一直是选矿重 点和难点[ 1 。2 ] 。铜镍硫化矿中的铜主要赋存于黄铜 矿中，镍则主要赋存于紫硫镍铁矿和镍黄铁矿中。 黄铜矿和镍黄铁矿具有不同的晶体结构，相比较而 言，后者结晶构造中表面的硫离子多，而硫离子易与 氧结合，因此镍黄铁矿较易氧化[ 3 。5 ] ，根据该特征，抑 制黄铁矿、磁黄铁矿是主要的试验思路。生产中常 用重介质分选、浮选、浸出等方法来处理铜镍硫化 矿[ 6 ] 。铜镍硫化矿最常用的方法是浮选，采用优先 浮选法或是混合浮选法[ 7 ] ，当铜品位远高于镍品位 且主要回收对象为铜的矿石时，采用优先浮选法，此 方法可以获得高品位的铜精矿，但镍受到抑制所以 回收率不高[ 8 _ 1 0 ] 。与优先浮选相比，混合浮选可在较 粗的磨矿细度下抛弃大量尾矿后产出铜镍混合粗精 矿[ 1 1 。12 。，可大幅减少后续入选矿量并极大降低选矿 成本‘1 3 - 1 5 3 。 本文针对云南红河铜镍硫化矿，研究了磨矿细 度、石灰用量、活化剂种类、丁基黄用量等因素对铜 镍混合粗精矿回收的影响，目的是为类似难选多金 属硫化矿混合矿的高效回收提供一定的参考借鉴。 1 材料与方法 试验矿样取自云南红河，破碎加工后得到 一2m m 矿样。混匀后采用方格法取出用于工艺矿 物学研究和浮选试验。 1 ．I 矿石性质 1 ．1 ．1 化学成分分析 收稿日期2 0 1 9 - 0 卜2 9修回日期2 0 1 9 0 2 2 0 作者简介颜韵 1 9 9 5 一 ，女，重庆人，硕士研究生，主要从事选矿工艺及理论研究。 通信作者庄故章 1 9 6 7 一 ，男，云南昭通人，博士，副教授，主要从事磁电选矿工艺的研究工作。E m a i l k m z h u a n g g z s i n a ．c n 万方数据 6 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第4 期 表1 为原矿化学分析结果。由表1 可以看出， 该金属矿中硫占3 5 ．3 7 ％，属于硫化矿。该硫化矿中 镍的含量占2 ．8 ％，铜占1 ．4 5 ％，铁占5 5 ．3 2 ％。主 表1 T a b l e1 要脉石矿物S i O 的含量为4 ．6 6 ％，其他脉石矿物如 C a O 、M g O 及A 1 。O 。等的含量均较低。 原矿化学分析结果 R e s u l t so fm u l t i e l e m e n ta n a l y s i s ／％ 1 ．1 ．2 物相分析 表2 矿石镍物相分析结果，表3 矿石铜物相分 析结果。由表2 可得，在此矿中，镍主要以硫化镍的 形式存在，含量为2 ．7 1 7 ％，占有率为9 7 ．0 4 ％。由 表3 可知，铜主要以硫化铜的形式存在，含量为 1 ．3 5 ％，占有率为8 3 ．9 6 ％，说明此矿为铜镍硫化矿。 表2矿石镍物相分析结果 T a b l e2R e s u l t so fn i c k e lp h a s ea n a l y s i s ／％ 1 ．2 试验方法和设备药剂 本试验矿石铜镍品位均较不高，为充分回收矿石 中的铜、镍金属，决定采用混合浮选流程对该铜镍矿 石进行选矿试验。试验采用X M Q 6 7 型2 4 0m m 9 0m m 锥型球磨机进行磨矿，1 ．0L 和1 ．5LX F D 型单槽浮选机进行浮选。使用的浮选药剂主要有石 灰、硫酸铜、硫酸钠、丁基黄药和松醇油等。 2 结果与讨论 2 ．1 混合浮选试验 矿石的磨矿细度、抑制剂用量、活化剂种类、捕 收剂用量等因素均对铜镍混合粗精矿回收有显著影 响。因此本研究对上述影响因素分别进行研究并对 试验结果加以分析讨论，目的是为铜镍的回收确定 适宜的药剂条件。 2 ．1 ．1 磨矿细度 磨矿细度的高低对分选指标有着重要的影响。 所以，首先对磨矿细度进行探究，磨矿细度为一7 4 “m 占比分别为6 0 ％、7 0 ％、8 0 ％、9 5 ％。试验流程 和结果分别见图1 和图2 。 同 中矿 尾矿 图1 磨矿细度试验流程 F i g ．1 T h ef l o w s h e e to fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 零 d Ⅱ置 噬 州 一7 4 m 含量／％ 图2 磨矿细度试验结果 冰 褂 擎 回 哩 删 F i g ．2 T h er e s u l t so fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 由图2 知，铜镍品位均随着粒度的变化而变化。 铜品位在磨矿细度为一7 4 ／, m 占7 0 ％时达到最高， 而后随着粒度变粗品位有所降低，铜回收率呈持续 上升趋势；镍的品位呈缓慢下降的趋势，回收率随着 粒度变细而升高。充分考虑到粒度对到铜、镍品位 和回收率的影响，当磨矿细度为一7 4 “m 占8 0 ％时， 试验结果最佳，得到铜的品位为3 ．6 6 ％，回收率为 8 8 ．5 4 ％，镍品位为5 ．9 8 ％，回收率为7 4 ．9 4 ％的混 万方数据 2 0 1 9 年第4 期颜韵等云南红河铜镍硫化矿混合浮选研究 6 5 合粗精矿。 2 ．1 ．2 石灰用量 石灰是黄铁矿的良好抑制剂，它有两种作用，一 是调节矿浆p H 值，二是从矿物表面解吸药剂。磨 矿细度为一7 4 “m 占8 0 ％时探究石灰用量对铜镍浮 选的影响，石灰用量分别为10 0 0 、2 0 0 0 、30 0 0 、 40 0 0g ／t ，试验流程和结果分别见图1 和图3 。 堡 魍 n 吕 疃 娴 零 旃 娶 回 噬 删 石灰用量， g ’t 。 图3 石灰用量试验结果 F i g ．3 T h er e s u l t so fl i m ed o s a g et e s t 由图3 可知，石灰用量增加时，铜品位也上升， 回收率先升后降，回收率在石灰用量为30 0 0g ／t 时 达到最高值。镍的品位在石灰用量为20 0 0g ／t 时 达到最大值，而后有所降低，但降幅不大，其回收率 随石灰用量增加先上升而后下降，在石灰用量为 30 0 0g ／t B 寸达到最大值。结合铜镍品位和回收率来 看，石灰用量为30 0 0g ／t f l 寸，效果最好，此时的镍品 位为6 ．3 0 ％，回收率为7 2 ．5 3 ％，铜品位为4 ．2 7 ％， 回收率为9 1 ．3 2 ％。 2 ．1 ．3 活化剂种类 通过前面的试验可以看出，石灰对黄铜矿和磁 黄铁矿的抑制作用较好，但得到的精矿产品中镍的 回收率较低，没有达到预期效果。为提升镍的回收 率，加入活化剂，获得更好的选矿指标。试验流程见 图4 ，试验结果见表4 。选用硫酸铜和硫化钠作为活 化剂进行试验。加入石灰后，磁黄铁矿表面生成氢 氧化铁薄膜，而硫酸铜可与氢氧化铁薄膜发生反应， 从而活化一部分被抑制的磁黄铁矿。加入硫化钠的 作用则在于将一部分氧化矿硫化，硫化钠与金属氧 化矿反应在其表面生成一层硫化物薄膜，从而提高 其被捕收性能。 从表4 可以看出，硫酸铜加入后，与前述试验相 比，铜的品位和回收率没有上升，反而降低了，镍的 品位和回收率有微小变化，试验结果波动不大。硫 化钠加入后，对铜、镍回收率的影响不大，但两者的 品位却有所下降。由此可见，活化剂加入后，对浮选 的影响不明显，铜镍的品位和回收率均没有显著提 高。因此，暂不考虑加人硫酸铜和硫化钠。 原矿 石灰30 0 0 厂 铜镍粗精矿 细度一7 4I x m8 0 ％ 6 2 | 丁基黄药2 0 纠 松醇油1 6 扫l 选I 尸专彳 中矿尾矿 图4 活化剂种类试验 F i g ．4 T h ef l o w s h e e to fa c t i v a t o rt y p et e s t 表4活化剂种类试验结果 T a b l e4T h er e s u l t so fa c t i v a t o rt y p et e s t ／％ 2 ．1 ．4 丁基黄药用量 丁基黄药捕收能力强，水溶性好，易合成，价格 低，是金属硫化矿浮选生产中使用最广泛的捕收剂。 磨矿细度为一7 4b t m 占8 0 ％时探究丁基黄药用量对 浮选效果的影响，丁基黄药用量分别为3 0 、5 0 、7 5 、 9 5 、1 1 5g ／t 。试验流程和结果分别见图1 和图5 。 由图5 可知，铜的品位随着丁基黄药用量的增加 而降低，而回收率则随着丁基黄药用量的增加而持续 上升。在丁黄用量为3 0 ～9 5g ／t 时，随着丁黄用量的 增加，镍的品位和回收率持上升趋势，在丁黄用量超 过9 5g ／t 后，镍的品位骤降，回收率也有小幅度下降。 试验结果表明，当丁基黄药用量为9 5g ／t 时，混合粗 精矿中的铜、镍品位较高，回收效果也较好。 类Ⅱ，种药孔 剂黄油 化基醇●攀嚣 如药0 瓣 万方数据 6 6 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第4 期 丁基黄药用量， g ‘t - I 图5 丁基黄药用量试验结果 F i g ．5 T e s tr e s u l t so fb u t y lx a n t h a t ed o s a g et e s t 2 ．2 混合浮选开路流程试验 在以上条件试验的基础上，进行开路试验，试验 的最佳条件为磨矿细度一7 4 弘m 占8 0 ％，石灰用量 30 0 0g ／t ，丁基黄药用量9 5g ／t ，松醇油用量5 4g ／t 。 试验流程见图6 ，试验结果见表5 。 原矿 石灰3 0 0 0 广 精 U f 1 ] 1 1 嚏- 7 4p , m8 0 ％ 2 I 丁基黄药5 0 2 | 松醇油3 0 粗l 选I 2 亨2 2 气 6 2 | 丁基黄药2 5 2 | 松醇油8 粗l 选Ⅱ 6 2 I 丁基黄药2 0 _ J2 I 松醇油1 6 扫l 选I 尸詈2 2 亨2 2 I 5 2 I 丁基黄药1 0 2 I | k 石灰3 7 5 跳j 萎菱譬1 5I 2 冰松醇油5中≥2 _ 1 业 4 d 0 矽 4 尾矿 铜镍精矿 中矿1 图6混合浮选开路试验流程 F i g ．6 T h ef l o w s h e e to fm i x e df l o t a t i o no p e nc i r c u i tt e s t 表5混合浮选开路试验结果 T a b l e5T h er e s u l t so fm i x e df l o t a t i o n o p e nc i r c u i tt e s t ／％ 由图6 可以看到，试验流程添加了三次精选，以 石灰为抑制剂，目的是使铜镍分离。由表5 可以看 出，石灰加入后，浮选指标较好，铜镍品位均有明显 提升，获得C u 品位为5 ．2 7 ％，N i 品位为8 ．7 4 ％，C u 回收率为9 1 ．6 2 ％，N i 回收率为8 1 ．7 5 ％的混合粗 精矿。 2 ．3 混合浮选闭路流程试验 经开路流程试验探索，确定混合浮选闭路试验 流程，试验流程和结果分别见图7 和表6 。 表6混合浮选闭路试验结果 T a b l e6T h er e s u 】t so fm i x e df l o t a t i o n c l o s e dc i r c u i tt e s t ／％ 由表6 可知，通过闭路试验最终获得了镍品位 为8 ．0 8 ％，回收率为8 7 ．5 2 ％，铜品位为4 ．9 9 ％，回 收率为9 5 ．5 4 ％的铜镍混合粗精矿，铜镍矿物均实现 了较高的回收率。 3结论 1 铜镍硫化矿中主要金属为铜、镍，铜含量 1 ．4 5 ％，镍含量2 ．8 ％，其以镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、 黄铜矿等形态存在，主要脉石矿物为石英。 2 磨矿细度、药剂种类和用量对铜镍有效回收 均有影响。采用混合浮选工艺，当磨矿细度为一7 4 “m 占8 0 ％、石灰用量30 0 0g ／t 、丁基黄药用量9 5 g ／t 时，闭路试验获得镍品位8 ．0 8 ％，回收率 8 7 ．5 2 ％，铜品位4 ．9 9 ％，回收率9 5 ．5 4 ％的混合粗 精矿，品位和回收率均达到了理想的效果。 3 采用铜镍混合浮选工艺，可在较粗的磨矿细 度下抛弃大量尾矿后产出铜镍混合粗精矿，可大幅 减少后续人选矿量并极大降低选矿成本，对铜镍硫 万方数据 2 0 1 9 年第4 期颜韵等云南红河铜镍硫化矿混合浮选研究6 7 化矿的选矿具有一定的借鉴意义。 原矿 铜镍精矿 F i g ．7 参考文献 图7 混合浮选闭路试验流程 T h ef l o w s h e e to fm i x e df l o t a t i o nc l o s e dc i r c u i tt e s t [ 1 ] 马鹏飞，韩统坤，翁存建．铜镍硫化矿浮选分离研究现状 [ J ] ．矿产保护与利用，2 0 1 5 5 6 8 7 3 ． [ 2 ] 杨伟．某低品位铜镍硫化矿选矿工艺研究[ J ] ．新疆有色 金属，2 0 1 5 6 6 8 7 0 ． [ 3 ] 许婷婷．铜镍资源综合回收利用新工艺研究[ D ] ．昆明 昆明理工大学，2 0 1 8 ． [ 4 ] 穆枭，王章鹤，刘旭，等．广西某铜镍硫化矿石选矿试验 [ J ] ．金属矿山，2 0 1 3 9 8 4 8 7 ． [ 5 ] W A T L I N GHR ，C O L L I N S O NDM ，F J A S T A DS ，e ta 1 ． C o l u m nb i o l e a c h i n go fap o l y m e t a l l i co r e E f f e c t so fp H a n d t e m p e r a t u r e o nm e t a le x t r a c t i o na n dm i c r o b i a l c o m m u n i t ys t r u c t u r e [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 1 4 ，5 8 4 9 0 9 9 ． [ 6 ] 吕晋芳，童雄，崔毅琦．云南低品位铜镍矿选矿试验研究 [ J ] ．矿产综合利用，2 0 1 1 3 2 5 2 8 ． [ 7 ] 印万忠，马英强，孙洪硕，等．吉林某低品位铜镍硫化矿石 选矿工艺优化研究[ J ] ．金属矿山，2 0 1 3 ， 4 7 7 8 1 ，8 5 ． [ 8 ] 刘豹，孙乾予，刘淼，等．云南某低品位铜镍硫化矿浮选试 验[ J ] ．金属矿山，2 0 1 4 3 8 0 8 3 ． [ 9 ] L E IJ ，Z H O UH ，P E N GX ，e ta 1 ．T h euseo fm i c r o s c o p y t e c h n i q u e st oa n a l y z em i c r o b i a lb i o f i l mo ft h eb i o o x i d i z e d c h a l c o p y r i t es u r f a c e [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 0 9 ，2 2 1 3 7 4 2 ． 万方数据 6 8 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第4 期 选矿新工艺研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 5 ，3 5 1 3 53 8 ． [ 1 3 ] 刘绪光．红旗岭铜镍硫化矿石铜镍分离试验研究E J ] ． 中国矿山工程，2 0 0 8 ，3 7 4 1 2 - 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