我国硫化铜镍矿选矿工艺研究进展

摘要：简述了我国硫化铜镍矿资源特点，总结了我国在硫化铜镍矿选矿工艺方面的进展。分别详细介绍了重介质分选、浮选、浸出以及联合工艺在硫化铜镍矿的分离与富集的作用及其进展，并对各选矿工艺进行了比较。重点指出面对矿物原料日渐“贫细杂”化的局面，组成以浮选为主，重、磁选为辅，多种工艺联合的分选方法才是未来开发利用硫化铜镍矿的发展方向。关键词：硫化铜镍矿;资源特点;选矿工艺;研究与进展 doi：10.3969/j.issn.1000-6532.2018.03.002 中图分类号：TD952 文献标志码：A 文章编号：1000.6532(2018)03.0011.07 我国目前已发现矿产168种，已探明有储量的矿产155种，己发现的矿产、矿点有20多万处，仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位，但镍矿资源比较匮乏，仅占全球总量的3.70%，并且人均占有量也大大低于世界水平[11。我国的镍矿床主要以硫化铜镍矿为主，而从硫化铜镍矿中提取镍是镍的主要来源【21。随着我国经济的发展和采矿业的进步，作为支柱产业的基础，我国对于镍的需求在不断的增加【引。硫化铜镍矿石中，硫化矿物集合体嵌布粒度不均匀，硫化镍矿物易产生过粉碎现象，容易被氧化，且含有大量易泥化、可浮性良好的含镁脉石矿物[4]。近年来，随着我国资源开采的不断深入，硫化铜镍矿普遍“贫细杂”化，矿石品位低，嵌布粒度细，杂质过多，这使得铜镍分离越来越困难，所以应加强对硫化铜镍矿选矿工艺的研究，提高硫化铜镍矿的选别技术，更有效的回收有价金属【51。 60%以上，金川(即白家嘴子)镍矿是全国最大的镍矿藏储备提炼基地，在同类矿床中，仅次于加拿大的Sudbury镍矿。此外，在新疆，云南、吉林、湖北、四川等省份均有较丰富的硫化铜镍矿资源【6】。

硫化铜镍矿物一般致密共生，有用矿物嵌布粒度细，镍黄铁矿为原生硫化铜镍矿，自然可浮性良好。而紫硫镍矿为次生硫化铜镍矿，天然可浮性差且易被氧化和过粉碎。在硫化铜镍矿石中，除铜镍外，通常含有多种稀贵金属元素，如铂、钯、金、银、锇、铱、钌、铑、钴、铬等.还伴有多种其他矿物，如自然金属、金属互化物、多种金属的硫化物、氧化物、硒化物、碲化物等。硫化铜镍矿中含有大量含镁脉石矿物，如滑石、绿泥石、辉石、蛇纹石等，易泥化，影响分选指标，并且有的脉石矿物可浮性良好，容易上浮，影响精矿品位。此外，某些有用矿物，如磁黄铁矿、方黄铜矿、紫硫镍矿以及某些含铂矿物具有磁性[7-11]。 1 我国硫化铜镍矿石资源特点 2 我国硫化铜镍矿选矿工艺我国硫化铜镍矿主要分布在西北、西南和东北等地。甘肃拥有全国硫化铜镍矿资源总储量的 2.1重选法主要是指重介质选矿法，又称重悬浮液选矿。收稿日期：2016—1卜24;改回日期：2017一01—06 作者简介：柏帆(1993一)，男，硕士研究生，研究方向为尾矿综合利用。万方数据 ·12· 矿产综合利用原理是首先对致密与浸染的矿石分别以重产品和轻产品的形式分开，随后在对每种产品单独浮选。在对铁镍铂型铜一镍矿时进行分选时，利用重介质分选法可降低成本且能够最大限度地回收其有用成分。有人通过试验证明[121，将传统的“柔性” 流体状态转变为“刚性”流体状态后，在进行铜镍分离时，悬浮液的密度急剧升高且保持在最高水平，从而使得浸染矿石在作业中的产率得到了显著提升，并且在浮选时，将重的与轻的产品分开浮选，可提高精矿中有价矿物的回收率。根据原矿石性质，采用了重悬浮液选矿的工艺方法[131。为提高有用矿物总回收率，对轻产品和重产品分别采用不同的工艺流程。通过试验表明，在对原矿进行了预先重选时，轻产品产率明显增高，总尾矿中的金属损失减少。此后，通过计算确定，当重产品中脉石矿物含量低于10%时，镍浮选槽内的尾矿即为合格磁黄铁矿精矿，并且在分选密度在3.3∥左右时，可得到高质量的重产品。 2.2浮选法常用的硫化铜镍矿浮选流程有优先浮选、混合浮选两种，此外，闪速浮选、电化学调控浮选以及其他一些新的浮选工艺也正在被广泛使用，并取得了很好的效果【14】。

2.2.1优先浮选法优先浮选是指将两种或两种以上的有用矿物逐一依次选出为精矿的浮选过程。在硫化铜镍矿选别过程中，可直接优先浮选或部分优先浮选。当矿石中铜含量较镍高1151，且铜作为主要回收对象的矿石，矿石结构单一，矿石中主要目的矿物具有性脆、易过粉碎等特点时，采用优先浮选流程，可获得较高品位的精矿。采用此方法，其优点是能够直接获得含镍较低的铜精矿，流程简单，成本低，易操作。其缺点是镍在浮铜时被抑制，且不易被活化，从而导致镍的回收率下降。某低品位硫化铜镍矿，含铜品位为0.25%，含镍品位为0.47%，蚀变程度强，铜镍矿物嵌布不均匀，有用矿物致密共生，脉石矿物主要为含、 MgO的矿物.且泥化严重。杨伟【16】针对该矿石性质，采用了阶段磨矿，优先浮铜再活化浮选镍矿物的简单流程，最终得到含铜20.11%，铜回收率为65.16%，含镍o.86%，镍占有率1.42%的铜精矿;含镍5.46%，镍回收率75.99%，含铜0.29%，铜占有率7.91%的镍精矿。叶雪均[171针对某铜高镍低硫化铜镍矿，采用部分优先浮铜.铜镍混浮一铜镍分离的原则流程。在磨矿细度.0.074 mnl 72%的条件下将部分铜矿优先浮出，选用BY-5作为镍的抑制剂，Z.200为捕收剂，得到了质量较高的铜粗精矿。使用该浮选流程，最终得到了综合铜精矿含Cu 32.26%、 Cu/Ni为47.44，铜回收率达91.66%：镍精矿含 Ni4.66%，Ni/Cu达11.37，镍回收率为80.63%。 2.2.2混合浮选法相对于优先浮选.混合浮选流程在处理品位较低，嵌布关系复杂，易泥化、易浮选的含镁硅酸盐脉石矿物较多的硫化铜镍矿时，能够得到更好的效果。目前我国大部分的硫化铜镍矿都采用的是混合浮选法，选出铜镍精矿后再直接进行铜镍分离浮选或冶炼成高冰镍，再磨矿、浮选分离铜和镍[181。近年来，由于闪速熔炼技术的快速发展，铜镍分离变得更加高效，因此，大部分选矿厂直接选出铜镍混合精矿，而不在进行铜镍分离。 (1)铜镍混合精矿直接进行铜镍浮选分离。邓伟等【19】对四川某含铜0.18%，含镍0.43%的低品位硫化铜镍矿在实验第3期 2018年6月 柏帆等：我国硫化铜镍矿选矿工艺研究进展 ·13· 矿后直接进行铜镍浮选分离，使用活性炭作为铜镍分离的脱药剂，石灰、亚硫酸钠和SY为镍的组合抑制剂，最终获得了铜品位15.24%、铜回收率 76.65%的铜精矿，以及镍品位为4.90%、镍回收率为82.36%的镍精矿，试验指标较为理想。李福兰等【21】针对新疆某硫化铜镍矿石进行了工艺矿物学研究和选矿试验研究。原矿中矿物分布不均匀、粒度粗细不等、嵌布关系复杂、并伴生有金。采用铜镍混浮.铜镍分离的工艺流程，选用新型药剂酯.2+异戊基黄药为混合浮选的捕收剂，石灰+T-15为铜镍分离镍矿物的抑制剂，得到铜品位为22.36%、铜回收率为65.33%、含金 115.00 g/t、金回收率为63.54%的铜精矿和镍品位为6.11%、镍回收率为71.25%的镍精矿。 (2)铜镍混合精矿冶炼成高冰镍后再分离。高冰镍再磨浮选工艺是指将铜镍混合精矿通过电炉冶炼得到低冰镍，再经转炉吹炼转变为人造高冰镍矿石.最后对人造高冰镍矿石进行再磨浮选分离【221。邱廷省[23】对捕收高冰镍中的六方硫镍矿和辉铜矿的浮选药剂进行了研究，发现丁基黄药和乙基黄药的混合捕收剂对六方黄镍矿和辉铜矿具有很好的选择性，能够降低浮选分离精矿中铜和镍的互含。黄开国等【24】选用硫氨酯为捕收剂，对高冰镍的浮选分离以及六方硫镍矿和辉铜矿的浮选行为进行了研究。样品取自金川有色金属公司第二冶炼厂，根据高冰镍的性质与组分，分别选用丁基黄药和硫酸酯为捕收剂，进行对比试验。结果表明，硫酸酯捕收辉铜矿的能力强，而捕收六方硫镍矿的能力弱，与黄药类捕收剂相比，具有更好的选择性捕收性能.有利于高冰镍的浮选分离。徐柏辉等[25】考察了Q.氨基磷酸类有机抑制剂Lc对、的抑制性能。认为在高pH值条件下，有机抑制剂Lc能有效地抑制，而不会对产生太大影响。在实际试验中，使用NaOH和Lc调浆对和分离具有显著效果，降低铜镍互含。 2.2.3闪速浮选法闪速浮选又称快速浮选，该技术是指利用特殊的浮选机，在常规浮选工艺之前预先浮出一部分已单体解离或达到力度要求的有用矿物，从而避免了有用矿物的因过磨而损失。某些硫化铜镍矿嵌布粒度很不均匀，一般浮选效果通常不理想。而采用对粗粒矿物快速浮选的闪速浮选法，尽早回收有用矿物，可提高有用矿物回收率，为选矿厂带来显著的经济效益[261。吉林某硫化铜镍矿物经磨矿.浮选回路，优先浮选后己单体解离、可浮性变得良好。法克清等[27】针对该矿物性质采用闪速浮选工艺，取得了良好的选矿指标，与现场生产工艺流程相比，铜、镍品位及回收率都得到显著提高，铜镍精矿中铜、镍品位分别提高了0.19%和0.48%，回收率分别提升了2.68%和2.33%。并且，通过闪速浮选工艺，磨矿回路负荷循环量降低，减少了磨矿回路的钢耗和能耗。精矿粒度变粗，使得过滤更加容易，降低了脱水成本，经济利益相当可观。 2.2.4电化学调控浮选法电化学调控浮选是指通过利用化学药剂改变浮选体系的电化学条件，控制待处理矿物表面电化学特性【2羽，使目的矿物表面适度氧化而更疏水，非目的矿物表面更加亲水，从而实现目的矿物与非目的矿物及脉石矿物的分离。在处理某些微细粒硫化矿物时，有许多因素会导致矿物表面氧化，从而使矿物可浮性变差，而使用电化学调控浮选法可显著改善这一问题，提高矿物的回收率。龚竹青【29】对硫化铜镍矿中的三种主要成分、和在.体系中不同条件下进行了自然电位和阳极化行为的研究。经试验，测定了在不同温度、不同 pH值及不同浓度条件下自然电位的变化规律和阳极化曲线，发现通过控制以上条件可对有用成分 Cu、Ni等进行选择性溶解。该试验为以后硫化铜镍矿的分选提供了指导。陈勇[30l在外控电位下，对单矿物镍黄铁矿、黄铜矿的浮选行为进行了研究。通过试验，测定出了在无捕收剂体系、丁黄药体系以及Z.200体系下铜镍分离的最佳电位条件，并且确定了镍黄铁矿.黄铜矿的最佳分离条件。最终试验采用优先选万方数据 ·14· 矿产综合利用铜的流程，以Z一200为捕收剂，在pH=10.7，电位约200 mV的条件下.得到含铜31.90%、含镍1.83%、回收率为94.60%的铜精矿和含镍31.37%、含铜 1.85%、回收率为94.30%的镍精矿。唐敏等【31】采用电化学调控浮选法对某硫化铜镍矿进行了深入的研究。针对矿石特点和浮选特性，选用OC作为氧化调控剂，并通过调节矿浆 pH值来控制微细粒硫化矿的表面电化学特性，为微细粒硫化矿的浮选提供最佳的矿浆环境。试验表明，在自然pH值下，镍选别效果最佳，加入适量的Na2S03，可显著提高镍矿物的可浮性。

2.2.5等可浮浮选法等可浮浮选又叫分别混合浮选，是根据有用矿物可浮性的不同，将其分为易浮和难浮两部分，然后按先易后难的流程选别复杂多金属矿石的方法。某些微细粒低品位硫化铜镍矿由于其复杂的矿石性质，导致一般的浮选手段不能获得质量较好的精矿，等可浮浮选作为一种新型浮选工艺，较好的解决了这一问题[321。周鹏贺等[331对某难选微细粒铜镍硫化进行了选矿试验研究。针对该矿石性质，采用了铜镍等可浮浮选工艺流程对其进行分选。选用ZP.02 作为铜浮选捕收剂，获得粗精矿精选后以石灰作为镍的抑制剂进行铜镍分离，以硫酸铜作浮铜尾矿的活化剂，丁基黄药作捕收剂浮选镍矿物，最终获得了含铜21.57%、含镍o.86%、铜回收率为 71.18%的铜精矿，含镍5.57%、含铜0.44%、镍回收率为25.26%的镍精矿1和含镍5.68%、含铜 o.34%、镍回收率为50.06%的镍精矿2，大大提高了传统工艺分选该矿石的指标。 2.2.6异步浮选法异步浮选法是在等可浮基础上发展起来的一种新型流程。根据矿石性质的差异，分步骤的在不同作业创造不同矿物各自的最佳浮选条件。通过这种两步浮选，不仅极大地简化了工艺流程和药剂制度，而且减少了矿物互含损失，为选厂提高经济效益[341。印万忠等[351对吉林某低品位铜镍硫化矿石进行了选矿工艺优化研究。针对矿石性质，采用了1 次快速浮选、2次粗选、2次精选、2次扫选的异步浮选工艺，获得了很好的选矿指标。与现场相比，这种简单的全矿石单一异步浮选流程，使铜、镍的选矿效率分别提高了13.90%和5.49%。刘豹等【36】在处理某低品位硫化铜镍矿时，对常规浮选、快速浮选、异步浮选流程进行了研究，发现异步浮选与其他两种浮选相比极大地简化了工艺流程和药剂制度，大大提高了硫化铜镍矿的分选效率。最终确定异步浮选闭路流程，得到了镍品位7.47%、镍回收率83.41%，铜品位2.30%、铜回收率80.51%的指标，实现了低品位铜镍矿石的综合回收。 2.2.7分支浮选法分支浮选[37】是处理极低品位矿石的有效方法。与单支浮选相比，分支浮选的粗选是将原矿浆分为两支或多支，前一支粗选的泡沫与下一支的原矿浆合并粗造，前一支没有精选作业，最后一支可以有精选。分支浮选具有药耗低、易操作、选别指标高等特点，目前在我国多个选厂得到了应用，并取得了显著的经济效益。石贵明等【38]针对四川甘孜某极低品位含铂硫化铜镍矿进行了工艺矿物学分析和选矿试验研究。原矿含镍不高，并伴随有多种稀贵金属，原矿入选品位较低，难以富集。采用分支浮选工艺流程，最终获得产率为2.73%、品位为3.17%、回收率为 43.49%的镍精矿.同时镍精矿中的铜、钴、铂、铅等均得到一定程度的富集。于新文等【39】对某低品位镍矿进行了选矿试验研究。根据原矿品位低、粒度细等特性.采用分支浮选与单支浮选对比进行试验。采用新合成抑制剂GL一2，分支浮选闭路试验可获得镍精矿品位 5.18%、回收率74.16%的较好指标，按硫化矿计回收率高达96.56%。与单支浮选相比，选药剂用量降低了10%～34%不等，产率提高了0.34%，回收率提高了5.89%，为选厂带来了巨大的经济效益。

2.2.8旋流静态微泡浮选柱万方数据第3期 2018年6月 柏帆等：我国硫化铜镍矿选矿工艺研究进展 ·15· 旋流静态微泡浮选柱是一种高效的柱式分选设备，有着选择性高和回收能力强的特点[4们。马子龙等【41】对金川镍矿矿石性质做了详细分析后，结合旋流静态微泡浮选柱的特点，经过试验，确定该设备可作为金川镍矿的分选设备。采用分级再磨、一次粗选、三次扫选的流程，最终取得了很好的效果。 2.3浸出法目前我国处理硫化铜镍矿应用的浸出法主要包含加压氨浸一氢还原.镍粉、硫酸化焙烧一浸出、加压酸浸.置换.浮选、预氧化焙烧.选择性还原.氨浸等，而近年来， “生物选矿”的细菌浸出工艺得到了国内外专家的高度重视。根据矿物性质及特点，选择性的培养细菌，再利用细菌的生物氧化作用对有用矿物进行浸出，利用该方法对处理一些矿物组成复杂、嵌布粒度细的硫化铜镍矿可取得很好的效果，当前由于其经济、高效、清洁的特点，己逐渐被人们广泛接受，具有广阔的应用前景[421。刘欣伟等【43】对高镁型低品位硫化镍矿的进行了浸出分选工艺的研究。采用了硫酸铵焙烧一水浸出.细菌浸出工艺综合回收镍、铜、镁、铁等有价金属。先用和低品位硫化镍矿按一定质量比进行焙烧，然后用水浸出焙烧产物，通过试验验证，当质量比为4：5时，各有价金属的浸出率最高，此后，用嗜酸氧化亚铁硫杆菌对浸出渣进行浸出，在最佳条件下，最终使得Ni、Cu、Mg、 Fe的浸出率分别达到93.24%、92.07%、62.67%、 63.39%.试验结果较为理想。孙凤琴[删针对某难选低品位硫化铜镍矿，采用两段细菌浸出工艺。原矿中，由于镍矿物的存在，大大降低了黄铜矿的溶解速度，从而使铜的浸出率降低，为此采用先浸出铜后浸出镍的两段浸出工艺。根据原矿性质，在矿浆浓度为10%条件下，使用氧化铁硫杆菌作为该试验的菌种，加入促进黄铜矿的溶解，在细菌的参与下，使铜浸出率大幅度提升。经过两段细菌浸出工艺，排除了镍对黄铜矿溶解的负面形象，最终使铜、镍浸出率分别达到68.07%和68.13%。鲁敏等【45】采用生物浸出工艺处理某硫化铜镍矿。在对矿石进行化学分析和XRD表征后.确定了浸矿的最有条件。在pH=1.8，、矿样添加量50 g/L、细菌接种量10%的条件下，利用氧化亚铁硫杆菌作为试验菌种.并在的促进作用下对矿石进行浸出，最终使得镍的最高浸出率达到81%。 2.4联合工艺硫化铜镍矿石中常常伴随着多种其他有用矿物，通过单一的选矿工艺难以实现有用矿物的综合回收利用。并且随着矿产资源越来越“贫细杂” 化.易选的硫化铜镍矿也逐步消失殆尽。而采用联合工艺能充分发挥自身优势，实现优势互补，以最经济的方式实现最大的价值。广西某低品位铜镍矿矿石中磁铁矿含量5%，且含有较高品位的银、钴等贵金属，因此需考虑综合回收磁铁矿、银、钴等。朱宾等[461针对该矿石性质，结合实际条件，采用“浮选一磁选”的联合工艺。铜镍混合浮选采用一粗二精三扫的工艺流程，使用常规浮选药剂，得到了较为理想指标：铜镍精矿产率1.83%：品位：铜4.81%、镍7.34%、钴o.31%、银230.60 g/t：回收率：铜88.69%、镍 80.12%、钴55.76%、银78.75%.浮选尾矿经磁选回收磁铁矿，最终获得铁精矿产率4.78%，铁品位 60.65%铁回收率28.70%。针对吉林吉恩镍业股份有限公司选矿厂的矿石性质，臧宝安等[471利用重选.浮选联合工艺对该尾矿进行了进一步处理。浮选尾矿经重选(螺旋溜槽)作业选别后，精矿品位、产率、回收率都得到了显著提高，再经磨矿，浮选得出最终镍精矿和尾矿。经过此联合工艺对尾矿的处理，使得最终精矿品位提高o.585%，铜、镍回收率分别提高1.22%和1.46%。大大提高了资源利用率，延长了矿山寿命。 3 工艺比较浮选法是目前我国处理硫化铜镍矿的主要方法，多种新兴的浮选工艺在实际选矿过程中取得万方数据 ·16· 矿产综合利用 2018焦了很好的指标，具有广阔的前景。硫化铜镍矿中的大部分有用组分都有着很好的可浮性，采用浮选法选别某些含多种矿物的硫化铜镍矿有着良好的效果，且浮选在铜镍分离的过程中具有很大的作用。浸出法对于某些矿石性质复杂、嵌布粒度较细的难选矿物通常都有着良好的效果，适用面广，近年来快速发展的细菌浸出工艺更是有着高效、经济、清洁等优点。但浸出法处理矿石的周期过长，单位时间处理量相对较低，还需进一步研究。联合工艺实际上是指多种选矿方法联合使用，通过各种方法的优势互补，提高矿物回收率。对于某些公认的难选硫化铜镍矿，单一的选矿方法，往往会使很大一部分有用矿物流失，而通过联合工艺则能很好的解决该问题，为选厂创造出更大的利益。 4 结 论 (1)近年来，随着对硫化铜镍矿矿石开采的不断深入，矿石日趋贫、细、杂化，从而变得越来越难分选。目前分选硫化铜镍矿的主要方法为浮选，但由于硫化铜镍矿石中一般含有其它一些有用矿物，因此常常会采用重选、磁选作为辅助分选方;浸出法是处理硫化铜镍矿的有效方法，特别是近年来细菌浸出的快速发展，为硫化铜镍矿的分选提供了一种高效、经济、环保的手段。 (2)面对我国对铜、镍等矿产需求的不断增大，而硫化铜镍矿资源越来越紧缺的局面，并且在人们的环保意识逐渐增强的今天，联合重选、磁选、浮选和浸出法研发出经济、环保、适应性强的选矿流程是未来选矿发展的主要方向。因此.应加强各工艺之间的联系，提升工艺之间的协同作用，实现优势互补，使联合工艺发挥出其最大的功效。

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Research on Beneficiation Process for Development of Copper Sulfide Nickel Ore in China Bai Fan，Tong Xiong，Xie Xian，Du Yunpeng，Fan Peiqiang (State Key Laboratory of Complex Nonferrous metal Resources Clean Utilization， Factdty ofLand Resource Engineering,Kunming University ofScience and Technology, Ytmnan Province Engineering Research Center for Reutilization ofmetal Tailings Resources,Kunming,Yunnan,China) Abstract：This paper briefly describes the characteristics of copper sulfide nickel ore resources in China and summarizes the copper sulfide nickel ore beneficiation technology progress in China.The function and research development of copper sulfide nickel ore gravity separation，flotation，leaching and joint process are set forth respectively，and compared the beneficiation process.It emphasizes in the paper that in the face of mineral materials are increasingly”lean-fme—mixed”，we can form a combination that give priority to flotation and assisted by gravity separation，magnetic separation，a variety of process integration，which is the development direction of utilization of copper sulfide nickel ore. Keywords：Copper sulfide nickel ore;Resource characteristics：Beneficiation process;Research and