雷 力，曹 欣*，徐建偉，趙華倫，王恒峰，李 璽

(1.四川省冶金地質(zhì)勘查院； 2.四川西冶檢測科技有限公司)

銅鎳分離技術根據(jù)礦石性質(zhì)通常有2種方案：一是銅鎳礦物粒度較粗且相互嵌布關系不緊密的礦石，采用直接浮選得到銅鎳混合精礦，再浮選分離獲得單一的銅精礦和鎳精礦產(chǎn)品；二是銅鎳礦物粒度細且相互嵌布關系十分緊密的礦石，浮選得到銅鎳混合精礦后直接經(jīng)轉(zhuǎn)爐熔煉成高冰鎳，再經(jīng)磨浮后得到Ni2S3和Cu2S精礦，最后電解得到最終產(chǎn)品[1-2]。四川某銅鎳硫化礦石銅品位為0.22 %、鎳品位為0.47 %，銅品位低于鎳品位，且礦石中單一硫化礦物和集合體硫化礦物工藝粒度存在差異：單一的黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦的工藝粒度很細，主要集中在-0.02 mm粒級，而它們的集合體中+0.074 mm粒級占91.83 %。由此可知，該礦石為低品位難選銅鎳硫化礦石，要獲得單一銅精礦、鎳精礦，必須超細磨方可使其單體解離，而要獲得銅鎳混合精礦則粗磨即可[3]。因此，為了最大限度地提高礦產(chǎn)綜合利用率，本研究采用直接浮選獲得銅鎳混合精礦的方案，為該低品位難選銅鎳硫化礦開發(fā)利用提供技術支撐。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學成分及礦物組成

四川某低品位難選銅鎳硫化礦石中銅品位為0.22 %、鎳品位為0.47 %、MgO品位為26.48 %。礦石中金屬礦物有黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦、紫硫鎳礦、黃鐵礦、磁鐵礦等；脈石礦物有綠泥石、滑石、鐵蛇紋石、透閃石、白云母、白云石、方解石等。原礦X射線粉末衍射測試結(jié)果表明，原礦中綠泥石相對含量為33.9 %、滑石相對含量為25.4 %、鐵蛇紋石相對含量為12.5 %。顯然，該礦石屬于低品位難選銅鎳硫化礦石[4]。礦石分析測試結(jié)果見表1～4。

表1 原礦化學成分分析結(jié)果

表2 銅物相分析結(jié)果

表3 鎳物相分析結(jié)果

1.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及主要礦物嵌布特征

礦石結(jié)構(gòu)主要有他形晶結(jié)構(gòu)、交代殘余纖狀變晶結(jié)構(gòu)、細粒變晶結(jié)構(gòu)、纖維變晶結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有稀疏浸染狀構(gòu)造、稀疏—星散浸染狀構(gòu)造等。

表4 原礦礦物組成分析結(jié)果

金屬礦物：①黃銅礦。條粒狀、不規(guī)則狀，粒徑大多≤0.01 mm，常分布于磁黃鐵礦附近或共邊鑲嵌，偶見包裹磁黃鐵礦。②鎳黃鐵礦。淺黃色，均質(zhì)性，中硬度，不規(guī)則狀、粒狀、條狀，粒徑大多≤0.01 mm，常與磁黃鐵礦共邊鑲嵌。③磁黃鐵礦。不規(guī)則狀、粒狀、線條狀，局部網(wǎng)狀聚晶。粒徑大多≤0.01 mm。④磁鐵礦。半自形—他形粒狀、板條狀、不規(guī)則狀，粒徑0.01～0.25 mm，零星網(wǎng)狀聚集與硫化物規(guī)則或不規(guī)則鑲嵌。

脈石礦物：①蛇紋石。粒片狀、纖維狀，粒片狀半徑≤0.01 mm，纖維狀半徑0.1～0.5 mm，可見不一致消光。②角閃石。纖柱狀，長徑0.21～1.5 mm，可見被鐵蛇紋石、綠泥石、碳酸鹽礦物交代呈不規(guī)則狀。③碳酸鹽礦物。主要為粒狀、不規(guī)則狀白云石，分布不均勻，交代角閃石、鐵蛇紋石，粒徑0.1～0.4 mm。④綠泥石。板片狀，片徑0.15～0.4 mm。

1.3 主要礦物工藝粒度

該礦石中主要單一礦物和硫化礦物團粒嵌布粒度分析結(jié)果分別見表5～8。

表5 鎳黃鐵礦嵌布粒度

表6 黃銅礦嵌布粒度

表7 磁黃鐵礦嵌布粒度

表8 硫化礦物團粒嵌布粒度

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 選礦方案

該礦石中銅、鎳礦物嵌布關系復雜，銅主要以黃銅礦形式呈單體或與磁黃鐵礦連晶產(chǎn)出；鎳主要以鎳黃鐵礦形式產(chǎn)出，且多在其他金屬礦物周邊形成連晶狀[5-6]。單一的鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦嵌布粒度小于0.02 mm粒級分別占96.33 %、90.39 %、80.13 %，其嵌布粒度都很細微；而硫化礦物團粒集合體中0.074 mm以上粒級占91.83 %，-0.074 mm粒級占8 %～9 %。根據(jù)單一礦物和硫化礦物團粒嵌布粒度的特性，要獲得單一銅精礦、鎳精礦，必須超細磨方可使其單體解離，且銅鎳極難實現(xiàn)有效分離，而獲得銅鎳混合精礦只需粗磨即可[7]。因此，本研究主要進行了直接浮選獲得銅鎳混合精礦試驗，考察了磨礦細度、抑制劑、調(diào)整劑等工藝參數(shù)。

2.2 浮選條件試驗

2.2.1 磨礦細度

條件試驗采用一次粗選工藝流程，抑制劑CMC用量900 g/t，調(diào)整劑草酸用量500 g/t，活化劑硫酸銅用量100 g/t，捕收劑采用丁基黃藥+丁銨黑藥組合藥劑，用量為80 g/t+40 g/t，起泡劑松醇油40 g/t。在磨礦細度-74 μm分別占60 %、65 %、70 %、75 %、80 %的條件下進行試驗，結(jié)果見圖1。從圖1可以看出：隨著磨礦細度的提高，銅、鎳品位略下降后趨于平穩(wěn)；銅、鎳回收率呈上升趨勢，在磨礦細度-74 μm 達到70 %后趨于平穩(wěn)。綜合考慮，磨礦細度選擇-74 μm占70 %較為合適。

圖1 磨礦細度試驗結(jié)果

2.2.2 抑制劑種類及用量

在磨礦細度試驗基礎上，固定磨礦細度-74 μm占70 %，進行了抑制劑CMC及古爾膠用量對比試驗。一般而言，選擇加入CMC會增強對脈石礦物的抑制效果，使進入粗精礦的脈石礦物量減少。而原礦中滑石含量較高，適宜的抑制劑對銅鎳的浮選尤為重要，為此，選擇抑制劑古爾膠進行對比試驗，結(jié)果見圖2。

圖2 抑制劑種類及用量試驗結(jié)果

由圖2可知：古爾膠用量越少，尾礦中銅、鎳品位越低，但丟棄的尾礦量也更?。辉龃蠊艩柲z用量可較好地抑制脈石礦物，可銅、鎳也隨之損失，顯然，古爾膠的選擇性抑制效果較CMC差，與CMC相比沒有明顯優(yōu)勢，且價格較貴；抑制劑CMC對脈石礦物抑制效果良好，但過量的CMC在抑制脈石礦物的同時，對銅、鎳礦物也有抑制作用。因此，選擇CMC進行后續(xù)試驗，適宜的CMC粗選用量為900 g/t，過多則會引起銅、鎳的損失。

2.2.3 調(diào)整劑草酸用量

在銅、鎳礦物的浮選中草酸具有雙重性，一是對銅、鎳礦物有活化作用，二是對脈石礦物有抑制作用。草酸用量試驗是在抑制劑種類與用量試驗基礎上，固定CMC粗選用量為900 g/t進行的，試驗結(jié)果見圖3。由圖3可知：隨著草酸用量的增加，銅鎳混合精礦的產(chǎn)率減小，回收率呈逐漸提高趨勢。但是，草酸用量達到1 000 g/t后，回收率略有下降；再增大草酸用量，僅對脈石礦物略有抑制，銅、鎳浮選指標變化不大。試驗結(jié)果也驗證了草酸不僅對銅、鎳礦物有活化作用，同時對脈石礦物有抑制作用。

圖3 調(diào)整劑草酸用量試驗結(jié)果

2.2.4 活化劑種類及用量

在調(diào)整劑草酸用量試驗基礎上，選擇硫酸銨、硫酸銅及硫酸銨+硫酸銅組合作為活化劑進行浮選試驗，考察其對銅、鎳礦物的活化效果，結(jié)果見圖4。

圖4 活化劑種類及用量試驗結(jié)果

由圖4可知：硫酸銨對銅、鎳礦物的活化效果不明顯，即使在用量4 000 g/t時，尾礦中銅品位仍為0.088 %、鎳品位為0.251 %；單獨采用硫酸銅作為活化劑，銅鎳混合精礦產(chǎn)率較小，富集比較高，在用量為100 g/t時，可以獲得較好指標；硫酸銨+硫酸銅組合作為活化劑的效果與單獨使用硫酸銅相比，尾礦指標差別不大，但混合精礦產(chǎn)率較大，更多脈石礦物進入銅鎳混合精礦，可見硫酸銨輔助活化的效果不明顯。故后續(xù)試驗選擇使用硫酸銅活化銅、鎳礦物，粗選用量為100 g/t。

2.2.5 捕收劑用量

捕收劑選擇常用的丁基黃藥+丁銨黑藥組合藥劑，選用不同質(zhì)量比進行對比試驗，其質(zhì)量比分別為1 ∶1，2 ∶1，3 ∶1，總量為120 g/t。在確定了丁基黃藥+丁銨黑藥組合藥劑質(zhì)量比2 ∶1后，進行了總用量試驗，結(jié)果見圖5。由圖5可知：在丁基黃藥+丁銨黑藥用量為(80+40)g/t時，浮選指標較好；再繼續(xù)增加丁基黃藥+丁銨黑藥用量，銅鎳混合精礦產(chǎn)率明顯增大，回收率變化不明顯。

圖5 捕收劑丁基黃藥+丁銨黑藥質(zhì)量比及用量試驗結(jié)果

2.3 開路試驗

在磨礦細度-74 μm占70 %，抑制劑CMC用量900 g/t，調(diào)整劑草酸用量1 000 g/t，活化劑硫酸銅用量100 g/t，捕收劑丁基黃藥+丁銨黑藥用量為(80+40)g/t，起泡劑松醇油用量40 g/t條件下，進行開路試驗，試驗流程見圖6，試驗結(jié)果見表9。由表9可知，開路試驗可獲得產(chǎn)率5.15 %、銅品位3.40 %、鎳品位6.01 %、銅回收率76.56 %、鎳回收率64.76 %的銅鎳混合精礦，MgO品位為9.84 %。

圖6 開路試驗流程

表9 開路試驗結(jié)果

2.4 閉路試驗

在開路試驗基礎上，按中礦依次順序返回的原則開展實驗室小型閉路試驗，試驗流程見圖7，試驗結(jié)果見表10。由表10可知：閉路試驗獲得了產(chǎn)率5.88 %、銅品位3.31 %、鎳品位5.92 %、銅回收率86.60 %、鎳回收率73.84 %的銅鎳混合精礦，MgO品位為10.58 %，產(chǎn)品符合要求。

圖7 閉路試驗流程

表10 閉路試驗結(jié)果

3 結(jié) 論

1)四川某低品位難選銅鎳硫化礦石中單一的黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦的工藝粒度主要集中在-0.02 mm 粒級，而它們的集合體中+0.074 mm粒級占91.83 %，且礦石中滑石、鐵蛇紋石、綠泥石含量較高，對鎳的浮選和最終指標有嚴重影響。

2)在磨礦細度-74 μm占70 %時，浮選采用抑制劑CMC，調(diào)整劑草酸，活化劑硫酸銅，捕收劑丁基黃藥+丁銨黑藥組合藥劑，起泡劑松醇油，精選時加入CMC抑制脈石礦物，精選一加入捕收劑丁基黃藥+丁銨黑藥，按一次粗選、兩次掃選、三次精選、中礦依次順序返回的原則開展實驗室小型閉路試驗，可獲得銅品位3.31 %、鎳品位5.92 %、銅回收率86.60 %、鎳回收率73.84 %的銅鎳混合精礦，MgO品位為10.58 %，產(chǎn)品符合要求。

3)浮選采用常規(guī)藥劑，工藝流程簡單，銅鎳混合精礦可作為冶煉高冰鎳的原料進行銷售。研究結(jié)果可為低品位難選銅鎳硫化礦回收提供依據(jù)。