低品位高泥高镁硫化铜镍矿浮选试验研究①

曹 杨， 孙 磊， 孙 伟， 汪清清， 王成文， 彭再华，3， 高志勇， 曹学锋

（1.中南大学资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083；2.镍钴资源综合利用国家重点实验室，甘肃 金昌 737100；3.西部矿业集团有限公司，青海 西宁 810003）

镍是重要的战略性矿产资源，被广泛用于飞机、雷达等各种军工制造业以及民用机械制造业和电镀工业等[1-4］。 我国镍资源丰富，总储量约占世界储量的25%，年产镍约占世界总产量的68%[5］。 我国的原生镍资源主要来源于多金属硫化铜镍资源，具有嵌布粒度微细、共伴生关系复杂等特点[6-10］。 新疆某铜镍矿是难选高泥高镁硫化铜镍矿，相较于国内其他硫化铜镍矿，该矿含镁脉石矿物以滑石为主，在磨矿阶段极易泥化，浮选过程中通过机械夹带作用进入精矿，导致精矿氧化镁含量超标，选别难度加大[11-12］。 针对该矿石性质，采用二元混合抑制剂和捕收剂的铜镍混合浮选-铜镍分离工艺流程，实现了铜、镍的高效回收和有效分离，可为同类型资源的综合利用提供参考。

1 矿石性质

1.1 矿石元素组成及矿物组成

矿样取自新疆某矿山，其化学多元素分析结果见表1，主要矿物组成见表2。

表1 原矿化学多元素分析结果（质量分数）%

表2 原矿主要矿物组成（质量分数）%

表1 结果表明，原矿铜、镍品位分别为0.09%和0.38%，是需要回收的主要有价元素；氧化镁含量为19.15%，是需要脱除的成分。 表2 结果表明，原矿中金属矿物主要有镍黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和黄铁矿，其他金属矿物含量较少；铜主要以黄铜矿形式存在，镍主要以镍黄铁矿形式存在；脉石矿物主要由滑石、黑云母、辉石等极易泥化的含镁硅酸盐类矿物组成。 该矿石属于高泥高镁硫化铜镍矿石。

1.2 主要矿物嵌布特征

经显微镜下观察，原矿金属矿物与硅酸盐脉石矿物之间主要具有以下嵌布特征：镍黄铁矿主要呈半自形、他形产出，呈块状、不规则状、粒状、细脉状嵌布，部分呈细脉状嵌布在磁黄铁矿中，大部分与辉石、橄榄石等脉石矿物连生。 黄铜矿主要呈半自形、他形晶产出，呈不规则块状、粒状、细脉状、浸染状嵌布，绝大部分与绿泥石、辉石、云母等脉石矿物连生，少量呈粒状、细脉状嵌布于镍黄铁矿和磁黄铁矿中。 脉石矿物主要由滑石、闪石、辉石、云母、长石、绿泥石、橄榄石等组成，另有少量或微量的石英、方解石、蛇纹石等矿物，嵌布粒度较粗，一般在0.043 mm 以上。

2 试验结果与讨论

2.1 试验方法

采用“铜镍混合浮选-铜镍分离”工艺流程进行试验，经磨矿试验确定磨矿细度为－0.074 mm 粒级占75%左右，试验原则流程见图1。

图1 试验原则流程

2.2 粗选抑制剂试验

2.2.1 抑制剂组合试验

由矿石性质可知，该铜镍矿中易浮易泥化的含镁硅酸盐类脉石矿物较多，需通过多种抑制剂组合来进行有效抑制。 在丁基黄药用量70 g／t、丁铵黑药用量40 g／t 条件下，考察了羧甲基纤维素钠（CMC）、水玻璃、六偏磷酸钠和碳酸钠抑制剂组合对铜、镍浮选回收效果的影响，结果见表3。

表3 结果表明，不同抑制剂组合条件下，铜品位和回收率变化不明显，镍品位和回收率有较大差异。 当水玻璃和CMC 组合使用时，获得了铜品位0.48%、铜回收率85.46%，镍品位1.45%、镍回收率69.85%的混合精矿，综合指标较优。 后续试验中确定使用水玻璃和CMC 组合作为含镁硅酸盐类脉石矿物抑制剂。

2.2.2 抑制剂用量试验

为进一步确定组合抑制剂的适宜配比，在丁基黄药用量70 g／t、丁铵黑药用量40 g／t、CMC 用量300 g／t条件下，考察了水玻璃用量对铜、镍浮选指标的影响，结果见图2。 水玻璃用量小于1000 g／t 时，随着水玻璃用量增加，铜、镍品位和回收率均呈上升趋势；之后继续增大水玻璃用量，铜、镍回收率开始下降，品位变化不显著。 确定水玻璃适宜用量为1000 g／t。

图2 水玻璃用量对粗选铜、镍指标的影响

水玻璃用量1000 g／t，其他条件不变，考察了CMC 用量对铜、镍浮选指标的影响，结果见图3。

图3 CMC 用量对粗选铜、镍指标的影响

图3 结果表明，CMC 用量低于300 g／t 时，随着CMC 用量增加，铜、镍品位和回收率均呈增长趋势；之后继续增大CMC 用量，铜、镍回收率开始下降，品位变化不显著。 确定CMC 适宜用量为300 g／t。

2.3 粗选捕收剂试验

2.3.1 捕收剂组合试验

原矿中铜、镍品位较低，脉石矿物含量较高，使用单一捕收剂难以实现有价金属的应收尽收。 在水玻璃用量1000 g／t、CMC 用量300 g／t 条件下，考察了丁基黄药、戊基黄药、丁铵黑药和Z-200 捕收剂组合对铜、镍浮选回收效果的影响，结果见表4。

表4 捕收剂组合试验结果

表4 结果表明，丁基黄药和丁铵黑药组合使用时，可获得铜品位0.49%、铜回收率91.57%、镍品位1.34%、镍回收率76.95%的混合精矿，综合指标较好。 后续试验使用丁基黄药和丁铵黑药组合作为铜镍混合浮选捕收剂。

2.3.2 捕收剂用量试验

为了进一步确定组合捕收剂的适宜配比，在水玻璃用量1000 g／t、CMC 用量300 g／t、丁铵黑药用量40 g／t条件下，考察了丁基黄药用量对铜、镍浮选指标的影响，结果见图4。

图4 丁基黄药用量对粗选铜、镍指标的影响

由图4 可见，丁基黄药用量从50 g／t 增加到70 g／t，铜、镍回收率逐渐升高，之后继续增大丁基黄药用量，铜、镍回收率开始下降；在整个丁基黄药用量范围内，随着丁基黄药用量增加，铜、镍品位均呈下降趋势。 综合考虑，确定丁基黄药适宜用量为70 g／t。

丁基黄药用量70 g／t，其他条件不变，考察了丁铵黑药用量对铜、镍浮选指标的影响，结果见图5。

图5 丁铵黑药用量对粗选铜、镍指标的影响

图5 结果表明，随着丁铵黑药用量增大，铜、镍品位下降，铜回收率先上升后降低，镍回收率一直处于上升趋势。 综合考虑，确定丁铵黑药适宜用量为40 g／t。

2.4 闭路试验

在单因素条件试验和开路试验基础上，开展了闭路试验，并对药剂制度及工艺流程进行了优化，在铜镍分离过程中，以活性炭作为药剂吸附剂来脱除残余的浮选药剂，以此降低残余浮选药剂对铜、镍分离指标的影响。 闭路试验流程和药剂制度见图6，结果见表5。

图6 闭路试验流程

表5 闭路试验结果

表5 结果表明，闭路流程可获得铜品位25.11%、回收率79.90%的铜精矿和镍品位6.98%、回收率75.01%的镍精矿。 浮选精矿中铜、镍互含较低，铜、镍得到了较好地回收与分离。 同时，铜、镍精矿中氧化镁含量分别为2.02%和5.32%，满足氧化镁含量小于6.5%的冶炼要求。

3 结论

1） 矿石中铜主要以黄铜矿形式赋存，镍主要以镍黄铁矿形式赋存，脉石主要为以滑石为代表的含镁硅酸盐类矿物；矿样中铜、镍品位分别为0.09%和0.38%，含氧化镁19.15%。

2） 以水玻璃和CMC 为组合抑制剂，以丁基黄药和丁铵黑药为组合捕收剂，采用铜镍混合浮选-铜镍分离工艺流程，闭路试验可获得铜品位25.11%、铜回收率79.90%、含氧化镁2.02%的铜精矿以及镍品位6.98%、镍回收率75.01%、含氧化镁5.32%的镍精矿，实现了铜、镍高效回收和有效分离。