国外某铁镍钴矿石选矿试验

孙爱辉 祝 俊

（1.瑞木镍钴管理（中冶）有限公司，北京100020；2.中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，安徽蚌埠233018）

铁是人类历史上使用最早的金属之一，以多种矿物形态广泛存在于自然界中。镍、钴属于铁族元素，钴、镍、铁合金是很好的磁性材料，钴与铬、镍一样用来制作各种合金，钴钢比钨钢、钼钢都硬，广泛应用于高精尖装备［1］。镍优良的稳定性，使其在航天、航空、电子等高科技领域得到广泛的应用，其价值、地位不可取代［2-3］。绝大部分的铁、钴和镍来源于矿石资源，因此，研究如何从矿石中提取铁、钴、镍具有重要意义。

国外某铁矿富含钴和镍，均达到工业品位要求，具有重要的研究价值，试验将对其高效开发利用工艺进行研究。

1 矿石性质

矿石主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2，钴、镍赋存状态见表3。

由表1可知，矿石铁、钴、镍含量分别为39.29%、0.09%和0.59%，主要脉石成分SiO2和Al2O3的含量分别为33.29%和12.69%。

由表2可知，矿石中的铁主要以磁性铁形式存在，占有率达到94.10%。

由表3可知，赋存于辉砷钴矿、硫锑钴矿和钴华中的钴分别占总钴的56.92%、19.25%和14.06%，钴含量较高，分别达35.41%、26.81%和26.78%；磁铁矿和脉石矿物中的钴分别占总钴的6.80%和2.97%，但钴含量很低。镍的赋存状态简单，基本以自然镍的形式存在，占总镍的97.86%，赋存在磁铁矿中的镍仅占总镍的1.35%，极少量的镍赋存在磁铁矿和脉石矿物中，但含量极低。

2 试验结果与讨论

2.1 原则流程的确定

矿石中的主要有价元素铁主要以磁铁矿的形式存在。基于磁铁矿本身具有的强磁性，生产上普遍采用弱磁选工艺回收；根据镍、钴在磁铁矿中含量均较低的特点，优先弱磁选回收磁铁矿，镍钴并不会大量损失于铁精矿中，相反，优先选铁会使镍、钴富集在铁尾矿中，并大大减少后续回收镍、钴作业的处理量。对于镍和钴来说，自然镍和硫化钴均具有较好的可浮性，可以采用硫化矿类捕收剂对它们进行回收；另外，自然镍和硫化钴亦具有较大密度，采用重选同样可以实现镍、钴矿物与脉石矿物的分离。因此，确定采用磁选铁、浮选或重选回收镍钴的技术路线综合回收铁钴镍。

2.2 选铁试验

对于弱磁选铁来说，影响指标的关键因素是磨矿细度和磁场强度。

2.2.1 磨矿细度试验

磁铁矿的充分单体解离是获得高品位铁精矿的关键，磨矿是实现单体解离的有效手段。磨矿细度试验采用1次粗选流程，磁场强度为119.43 kA/m，试验结果见表4。

从表4可以看出，磨矿细度对铁粗精矿铁品位影响较大，提高磨矿细度，铁粗精矿铁品位上升，铁回收率先微幅上升后小幅下降。综合考虑，确定磨矿细度为-0.074 mm占61%。

2.2.2 粗选磁场强度试验

粗选磁场强度试验采用1次粗选流程，磨矿细度为-0.074 mm占61%，试验结果见表5。

从表5可以看出，提高弱磁选的磁场强度有利于铁回收率的提高。综合考虑，确定弱磁粗选的磁场强度为119.43 kA/m。

2.2.3 精选磁场强度试验

由于机械夹杂和贫连生体混入等原因，粗选铁精矿品位不高，需通过精选进一步提高精矿铁品位。精选磁场强度试验以铁粗精矿为给矿，采用1次精选流程，试验结果见表6。

从表6可以看出，随着精选磁场强度的提高，精矿铁品位下降，铁作业回收率升高。综合考虑，确定精选磁场强度为95.54 kA/m。

2.2.4 选铁全流程试验

在条件试验基础上进行了选铁全流程试验，试验流程见图1，结果见表7。

从表7可以看出，采用图1所示的流程选铁，可获得铁品位为66.99%，铁回收率为89.17%，钴、镍含量分别为0.01%、0.02%的铁精矿，而钴和镍在选铁尾矿中得到富集，含量分别达0.17%和1.19%，回收率分别达92.27%和98.55%。

2.3 镍钴选矿试验

试验对浮选和重选工艺进行了比较。

2.3.1 浮选试验

根据自然镍和硫化钴矿物可浮性良好的特点，采用浮选工艺进行镍和钴的回收试验。

2.3.1.1 磨矿细度试验

对于密度较大的镍和钴矿物来说，适宜的磨矿细度十分重要。浮选磨矿细度试验流程见图2，结果见表8。

从表8可以看出，随着磨矿细度的提高，镍钴混合粗精矿品位变化不大，镍、钴回收率总体呈上升趋势。综合考虑，确定浮选磨矿细度为-0.074 mm占86%。

2.3.1.2 活化剂种类及用量试验

表8表明，浮选钴回收率偏低。考虑到铜离子、铅离子是硫化矿物浮选过程的常用活化剂，可能会对钴矿物的浮选回收产生积极作用。活化剂种类及用量试验流程见图3，结果见表9。

从表9可以看出，铜离子或铅离子的添加并没有改善钴、镍的回收效果。说明铜离子和铅离子均没有起到活化钴镍矿物的作用。

2.3 .2 重选试验

自然镍的相对密度δ镍达9.0，而石英、长石等脉石矿物的相对密度δ脉石均小于3.0，水的密度ρ水为1.0，自然镍与脉石矿物的重选可选性判断准则

E大于2.5，表明属于重选极易选范围，所以采用重选理论上完全可以实现自然镍与脉石矿物的分离。

辉砷钴矿和硫锑钴矿等钴矿物的相对密度δ钴矿物均超过5.0，钴矿物与脉石矿物的重选可选性判断准则

E=2.0表示矿石属于重选易选范围，所以采用重选理论上也可以实现钴矿物与脉石矿物的分离［4］。

为进一步检验上述理论分析结论，采用摇床对选铁尾矿进行了重选试验，试验流程见图4，结果见表10。

从表10可以看出，采用图4所示的流程回收选铁尾矿中的镍、钴矿物，可获得钴品位为5.16%、镍品位为37.99%、钴作业回收率为81.04%、镍作业回收率为85.24%的镍钴混合精矿，说明摇床重选可以有效实现镍、钴矿物与脉石矿物的分离，获得理想的镍钴混合精矿。

综合对比浮选试验与重选试验结果，可以看出，选铁尾矿在再磨—浮选条件下获得的镍钴混合粗精矿、尾矿指标明显不及不再磨情况下直接摇床重选所对应的精矿和尾矿指标。这说明，矿石中的镍钴矿物更适合采用摇床重选工艺回收。

2.4 全流程试验

在上述试验基础上进行了弱磁选选铁—摇床重选回收钴镍全流程试验，试验流程见图5，结果见表11。

从表11可以看出，采用图5所示的磁重联合流程处理矿石，获得了铁品位为66.99%、铁回收率为89.17%的铁精矿，钴品位为5.16%、钴回收率为74.77%、镍品位为37.99%、镍回收率为84.00%的镍钴混合精矿。

3 结论

（1）矿石中主要有价元素为铁、镍和钴，铁主要以磁铁矿形式存在，镍主要以自然镍的形式存在，钴主要以硫化钴矿物的形式存在，基于磁铁矿与镍、钴矿物之间的磁性差异，采用弱磁选优先回收磁铁矿，再根据自然镍、钴矿物与脉石矿物间的较大密度差异，采用摇床重选方法回收镍和钴。

（2）矿石在磨矿细度为-0.074 mm占61%的情况下，采用1粗1精弱磁选（磁场强度分别为119.43、95.54 kA/m）流程回收铁，选铁尾矿采用摇床1粗1精重选流程回收镍、钴，最终获得了铁品位为66.99%、铁回收率为89.17%的铁精矿，以及钴品位为5.16%、钴回收率为74.77%、镍品位为37.99%、镍回收率为84.00%的镍钴混合精矿。