板状富钴结壳浮选优化试验

    富钴结壳是继锰结核之后被人类发现的又一深海矿产资源，是生长在水深500-3000m的海山坡硬质基岩上的“壳状”沉积物，因其富含钴而得名。据估计，海底有635万km²被钴结壳覆盖，厚度为0～20cm，呈板状、结核状及砾状，可生产10亿吨钴。目前，钴的主要生产地为非洲的扎伊尔、赞比亚、俄罗斯、澳大利亚和加拿大等国。2008年世界每年钴消耗量为56159t，其中中国消耗15550t，并且以较快的速度递增。因此，发达国家如美国、德国、日本、俄罗斯和法国等，以及发展中国家如中国、韩国等对大洋钴矿产展开了勘探、开采和选冶回收试验研究。

    在富钴结壳采样过程中不可避免地夹带大量的富钴结壳所附着的基岩及脉石矿物而引起所采集富钴结壳样品的贫化，就像陆地矿采矿过程夹带一些围岩及脉石矿物而引起矿石贫化一样。如该矿石直接进行冶炼，回收其中富钴结壳中有价金属元素时，富钴结壳中夹杂大量的基岩及脉石矿物不仅增加冶炼处理量，提高冶炼成本，同时这些基岩脉石矿物将吸附有价金属，从而降低有价金属冶炼回收率。为了解决这些问题，可采用选矿预富集方法提取大洋富钴结壳，剔除基岩脉石。本文主要对板状富钴结壳的浮选试验研究情况进行介绍。

    一、富钴结壳化学分析结果

    富钴结壳中的钴主要以吸附态吸附在氢氧化物、水合氧化物和硅酸盐混合的胶体沉淀物上，化学分析结果见表1。

表1  板状富钴结壳化学分析结果%

    二、选矿工艺研究

    验证试验结果表明，“十五”期间所开发的工艺流程适应性较强，在磨矿细度－74μm占65%条件下浮选指标最佳，钴、锰的回收率均在94%以上。由于大洋资源为稀缺资源，因此为了进一步提高钴、锰的回收率，对原有药剂制度进行了优化。

    （一）捕收剂的选择

    1、捕收剂种类试验

    原矿在－74μm占65%条件下进行了捕收剂种类试验，试验主要研究了以SHS、油酸、TL、石油磺酸钠为捕收剂时板状富钴结壳的浮选特性，工艺流程见图1，试验结果见图2。由试验结果可知，采用SHS作捕收剂时，对富钴结壳的选择性较强，采用TL作捕收剂时，对富钴结壳的捕收能力较强，因此考虑采用二者按一定比例混合后的复合捕收剂进行浮选试验，以便发挥药剂的协同效应，改善浮选指标。

    2、复合捕收剂配比试验

    复合捕收剂的总用量为8000g/t，进行TL与SHS配比试验，试验的序号及两种捕收剂TL与SHS用量（g/t）分别为：1号，0、8000；2号，2000、6000；3号，4000、4000；4号，6000、2000；5号，8000、0。试验流程见图1，试验结果见图3。由试验结果可知，当TL与SHS配比为3:1时，浮选指标较好，因此选择复合捕收剂的YS与SHS配比为3:1，以下试验均采用该配比进行试验。

1－钴品位；2－锰品位；3－钴回收率；4－锰回收率；下同

    （二）分散剂CN用量试验

    当磨矿细度－74μm占65%时，在抑制剂TH用量为2000g/t、复合捕收剂用量8000g/t,辅助捕收剂BK用量1500g/t，松醇油用量300g/t条件下，进行分散剂CN用量试验，试验流程见图1，试验结果见图4。由试验结果可知，随着CN用量的增加，浮选指标变差，因此确定不添加分散剂CN。

    （三）抑制剂TH用量试验

    当磨矿细度－74μm占65%时，在复合捕收剂用量8000g/t，辅助捕收剂BK用量1500g/t，松醇油用量300g/t条件下，进行抑制剂TH用量试验，试验流程见图1，试验结果见图5。由试验结果可知，随着TH用量的增加，浮选指标明显改善，当TH用量为2000沙后，钴、锰的回收率降低，因此确定TH用量为2000g/t。

    （四）复合捕收荆用量试验

    当磨矿细度－74μm占65%时，在抑制剂TH用量2000g/t、辅助捕收剂BK用量1500g/t、松醇油用量300g/t条件下，进行复合捕收剂用量试验，试验流程见图1，试验结果见图6。由试验结果可知，随着复合捕收剂用量的增加，钴、锰回收率增加，复合捕收剂用量为6000g/t后，钴、锰的回收率本不变，因此确定复合捕收剂用量为6000g/t。

    （五）开路试验

    在条件试验确定好的最佳参数的基础上，进浮选开路试验，试验流程见图7，试验结果见表2。

表2  开路试验结果%

    （六）闭路试验

    板状富钴结壳闭路试验浮选工艺流程见图8，试验结果见表3。由试验结果可知，采用优化后的浮选工艺处理板状富钴结壳，钴、锰的回收率较高，可以抛弃产率为30.30%的基岩脉石。

表3  闭路试验结果%

    三、结论

    （一）优化后的工艺所得富钴结壳精矿钴、锰回收率均在96%以上。

    （二）该浮选工艺药剂种类少，操作简单。

    （三）研究结果为下一步工业化生产提供了技术保障。