金川镍矿选矿产品方案及两产品浮选工艺

黄开国  胡熙庚  曾晓晰（金川）

    一、原矿性质与产品方案的关系

    金川二矿区矿石中，主要的金属矿物是：镍黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等，这三种矿物紧密共生、互相包裹、穿插连生极为普遍，有的镍黄铁矿呈火焰状、雪花状、羽毛状、针状产于磁黄铁矿中，呈微细粒嵌布。磁黄铁矿“单矿物”中仍有1.09%镍。这就使得矿物分选困难，产品质量不高。据表1中的概算值估算：

表1  矿物及元素含量（概算值）%

    （一）一产品方案，即A+B+C，由三种纯矿物选收在一起组成的精矿，镍回收率为100%时，最佳精矿产率是4.4+3.0+10=17.4%，精矿镍含量是：

    但知，精矿一级品一般只是纯矿物品位的80%左右，如方铅矿含Pb 86.6%，铅精矿一级品要求含Pb 70%（86.6%×81%）；闪锌矿含Zn 67%，锌精矿一级品要求含Zn 55%（=67%×82%），因而，一产品方案镍精矿品位一般也只能是8.6%×80%=6.9%左右。这也许就是现场镍精矿品位一直徘徊在6%左右，多年来一产品方案的试验研究工作，难以获得高回收率的同时镍精矿品>8%的原因所在。当然，如果是原矿中磁黄铁矿和黄铜矿含量减少，或允许降低镍回收率，提高镍精矿品位仍是可能的。

    （二）两产品方案，即A＋B为第一产品，C为第二产品。由于A、B两者紧密共生、可浮性比较相近，选收在一起最佳精矿产率是7.4%，品位是18.9%，镍精矿品位较高，一般也不会大于15%（=18.9%×80%）。但回收率不很高。因为，产品C中镍的回收率有6.8%以上，尾矿中通常也损失10%左右。

    （三）三产品方案，即A、B、C各自分开，产品A镍精矿品位很高，在24%以上，因镍在各产物中损失，回收率不高，还由于三种矿物紧密共生，有的呈微细粒嵌布，因而磁选未能凑效，浮选的前提只能是细磨，以及寻找特效的药方和分离工艺。各产品方案计算结果见表2。

表2  各产品方案估算结果（%）

    该矿石中的脉石矿物：蛇纹石、橄榄石、辉石、闪石、滑石、绿泥石等都是含镁矿物，它们在原矿中占矿物含量的70%右左，相对硬度较低，易泥化；只要选矿工艺和药方不妥，分离就困难，容易夹杂上浮，这就是镍精矿含镁高的原因所在。

    由于该矿石矿物（包括有用矿物和脉石矿物）组成、嵌布、嵌镶关系都很复杂，伴生铂族元素等有益组分繁多，要得到很好的分选和合理的回收，看来需要一套特殊的工艺和药方。

    二、本研究的工艺特点

    本研究的工艺特点是：一次细磨、强搅拌分散、选择性抑制、活化、捕收，在弱碱性介质中经一次粗选、一次精选、一次扫选、中矿再浮一次的单一浮选工艺，获得两个符合要求的产品。

    （一）一次细磨

    一次磨矿浮选粗选结果见表3。表中以分选效率E为判据。 ，式中 —精矿回收率， —精矿产率， —原矿品位，—纯矿物品位，纯镍黄铁矿含Ni，这里取 =31%。本研究评价试验结果除沿用常见的品位、回收率外，还使用了综合效率E（以下同）。由表3知，一次细磨至94.2%-200目，可获得较高的分选效率。另有研究报告也表明，原矿磨至70%-200目时，硫化矿物的单体解离度仅73.4%。可见，要获得好的分选效果，细磨至矿物单体解离是前提。因为选矿是矿物分选，分是前提，选是关键。

表3  磨矿细度与浮选效率的关系（%）

    （二）强搅拌

    强搅拌在一个特制的容器中进行，对镍矿浮选起了很好的作用，见表4。很明显，随着搅拌时间的增长，浮选泡沫中镍回收率逐步提高，精矿质量也相应提高，含MgO量相应降低。强搅拌30分钟后浮选粗选2分钟，就可获得合格镍精矿，镍品位11.02%，回收率66%。浮选30分钟，总回收率达91.0%。强搅拌的作用，可能的解释是：强搅拌能分散矿泥、促进药效、促进疏水性缔合，有载体、助凝、中介等作用。

表4  强搅拌时间对浮选粗选的影响（%）

    注：原矿含镍1.69%。

     （三）弱碱性介质浮选

    该矿石的矿浆自然pH值为8.86，浮选效果并不很好，添加酸或碱调浆，浮选指标都能提高，见表5。很明显，在碳酸钠用量为2400克/吨，pH值为9.94的弱碱性矿浆中，浮选效果最佳。

表5  矿浆pH值与浮选效果的关系

    从东乃良总工程师等人对镍黄铁矿和蛇纹石的表面ζ电位测定结果（见图1）也可以看出，在pH为7左右，镍黄铁矿（曲线1）表面的ζ电位最低（约-40mV）与蛇纹石（曲线3）的表面ζ电位（-0mV）差别最大，蛇纹石易于静电吸附于镍黄铁矿表面，不利于分选；而在酸性或碱性介质中，两矿物ζ电位差较小，pH为3和12处，两者表面电位均相等，因而不容易产生静电吸附，有利于分选。所以，镍黄铁矿在弱酸性或弱碱性矿浆中浮选效果好，尤其在弱碱性矿浆中浮选，便于生产管理，有利于提高产品质量。

    （四）有选择性的活化、抑制、捕收

    如图1所示，加入活化剂CuSO₄后，镍黄铁矿的ζ电位（曲线2）在-25～-20mV之间很平稳，与加入抑制剂CMC后的蛇纹石表面ζ电位（曲线4）在-20～-35mV之间很相近，两者同性相斥，不易产生矿泥吸附，有利于分选。

    本研究采用了几种对镍黄铁矿捕收的选择性都比丁基黄药强的捕收剂：SN、AX、IBX等。它们的浮选效果都比丁基黄药好（见表6），SN居优。

表6  几种选择性较强的捕收剂与丁基黄药浮选效果比较

    （五）一个最简单的开路浮选流程

    本研究采用一个极其简单的一次细磨、强搅拌、一次粗选、一次精选、一次扫选、中矿再浮一次的单一浮选开路试验流程（见图2），没有闭路，可避免恶性循环。当原矿含镍为1.69%、含铜1.15%、含氧化镁27.81%时，采用不同药方都能获得两个合格产品：镍精矿（精矿I）和含镍磁黄铁矿（精矿Ⅱ）。各项指标见表7。

表7  几套药方的试验结果（%）

    其中第一套药方（SNa）的组成是（克/吨）：碳酸钠3200、硫酸铜500、硫酸铵160、水玻璃1380、CMC 10、SN 240、IBX 100、松醇油130。

    三、结论

    （1）根据金川二矿区矿石的矿物组成、嵌布特性，综合分析计算表明，采用现有的一产品方案要进一步提高镍精矿品位是有困难的。采用两产品方案能显著提高镍精矿品位，减少精矿量，成倍地提高现有镍冶炼电炉处理量，给企业带来更大效益。三产品方案能最大限度地提高镍精矿品位，但镍的回收率明显降低，还需要有特效的药方和工艺。

    （2）本研究给出了一个极其简单有效的单一浮选新工艺：一次细磨、强搅拌分散、选择性抑制、活化、捕收，在弱碱性矿浆中经一次粗选、一次精选、一次扫选、中矿再浮一次，采用几套药方均能获得镍精矿和含镍磁黄铁矿两个合格产品。

本文发表于1990.4.全国第二届有色金属选矿学术会，文集P.257-261    ☺