CPT浮選柱在紅旗嶺銅鎳硫化礦石中的應(yīng)用與探討

劉緒光

(吉恩鎳業(yè)股份有限公司， 吉林 磐石 132311)

1 前言

吉恩鎳業(yè)磐石礦山分公司1 500t/d選礦廠采用銅鎳混合浮選流程處理紅旗嶺地區(qū)一號(hào)巖體和七號(hào)巖體的銅鎳硫化礦石，最終產(chǎn)品為銅鎳混合精礦及浮選尾礦。在目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，存在著銅鎳礦石細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品(-320目)損失率高的問(wèn)題，尤其表現(xiàn)在浮選尾礦及精選尾礦當(dāng)中細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品銅、鎳金屬損失率較高，影響選礦廠銅鎳金屬的回收率。

2 礦石性質(zhì)

紅旗嶺銅鎳硫化礦礦床類(lèi)型屬深部巖漿熔離—貫入型[1]，主要礦石礦物有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦及少量紫硫鎳礦。硫化礦物約占礦石總量的20%，磁黃鐵礦占硫化物的50%～60%，磁黃鐵礦與鎳黃鐵礦之比為3∶1～6∶1，礦石平均鎳銅比為35∶1～4∶1。脈石礦物以輝石和斜長(zhǎng)石為主，但大部分已蝕變成為蛇紋石、滑石、角閃石、綠泥石等。

黃銅礦多以不規(guī)則狀產(chǎn)出在磁黃鐵礦中，呈細(xì)粒嵌布。少部分黃銅礦在脈石礦物中呈片狀、浸染狀產(chǎn)出。鎳黃鐵礦、針鎳礦基本不含銅。鎳的主要載體礦物為磁黃鐵礦，鎳黃鐵礦、黃鐵礦等與磁黃鐵礦緊密伴生。磁黃鐵礦中的鎳除呈類(lèi)質(zhì)同象存在外，尚有部分鎳黃鐵礦呈火焰狀結(jié)構(gòu)嵌布其中，其品位較高。主要金屬礦物嵌布粒度情況見(jiàn)表1。

表1 主要金屬礦物嵌布粒度 %

3 主要問(wèn)題分析

3.1 浮選尾礦細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品損失率較高

由于浮選當(dāng)中各種粒度的浮選行為是有差別的，細(xì)粒礦物具有許多特殊的物理性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)，使用的機(jī)械攪拌式浮選機(jī)對(duì)于細(xì)粒級(jí)礦物的浮選效果一直不佳，是制約選礦金屬回收率提高的主要原因之一。

吉恩鎳業(yè)磐石礦山分公司選礦車(chē)間2017年浮選尾礦多級(jí)別篩析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 尾礦多級(jí)別篩析結(jié)果

通過(guò)表2可以看出，選礦車(chē)間浮選尾礦有2個(gè)主要特點(diǎn)，一是粒度分布不均勻，-320目以下級(jí)別產(chǎn)率占比較高，+200目以上級(jí)別產(chǎn)率達(dá)到20%以上，這種粗粒較粗，細(xì)粒較細(xì)的情況多是因一采區(qū)及七采區(qū)礦石性質(zhì)差異引起的；細(xì)粒級(jí)別金屬損失率較高，嚴(yán)重時(shí)甚至有60%以上的鎳金屬都損失在-320目級(jí)別當(dāng)中。

3.2 精選尾礦細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品損失率較高

同樣的，類(lèi)似于浮選尾礦，選礦車(chē)間精選工藝尾礦——即“一精尾”當(dāng)中也存在類(lèi)似情況，該精選尾礦存在著浮選濃度低、細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品損失率高、粒度分布不均勻的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)精選尾礦(一精尾)進(jìn)行多級(jí)別篩析，其結(jié)果見(jiàn)表3所示。

表3 精選尾礦多級(jí)別篩析結(jié)果

由表中數(shù)據(jù)可以看出，精選尾礦細(xì)度較細(xì)，其-400目級(jí)別產(chǎn)率達(dá)到80%以上，金屬分布達(dá)到83%以上，是精選尾礦鎳金屬損失的最主要區(qū)間。

依據(jù)礦石性質(zhì)，精選尾礦當(dāng)中大部分應(yīng)是較難浮選的含鎳磁黃鐵礦及過(guò)細(xì)鎳金屬礦物，其平均S/Fe=0.86、Ni/Fe=0.039。其中部分磁黃鐵礦含鐵有缺失，并被S或Ni代替。因此，含鎳磁黃鐵礦易氧化、可浮性差及細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品不能被浮選機(jī)有效回收是精選工藝尾礦損失的主要原因。另外，在精選尾礦浮選槽可以看到，浮選槽上浮泡沫量大?！耙痪病睗舛容^低，且其礦漿中不可避免殘留的浮選藥劑導(dǎo)致泡沫層過(guò)厚、黏度增大，更嚴(yán)重的是大量細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品不能在機(jī)械攪拌式浮選機(jī)當(dāng)中得到回收，不僅導(dǎo)致精選尾礦品位較高，而且給浮選系統(tǒng)帶來(lái)一定程度影響。

3.3 礦泥當(dāng)中細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品損失率較高

礦泥，在選礦中的概念是小于10～19μm的微細(xì)礦石顆粒，是在礦石的開(kāi)采、破碎和磨礦過(guò)程中，由于礦石中含有一些極易泥化的成份而產(chǎn)生的[2]。礦泥具有質(zhì)點(diǎn)小，比表面積大，表面鍵力不飽和等特性，它會(huì)造成精礦回收率低，精礦質(zhì)量差，藥劑消耗高，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。因此，對(duì)于礦泥產(chǎn)生的預(yù)防和產(chǎn)生后的正確處理也就成了穩(wěn)定、提高選礦技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵所在。

通過(guò)洗礦的方式收集原礦石當(dāng)中的礦泥，通過(guò)分析表明，其礦泥中Ni、Cu、S、MgO、Fe等成份含量低于原礦；而Al2O3、CaO含量高于原礦，原礦礦泥主要化學(xué)組成情況見(jiàn)表4。

表4 原礦礦泥主要化學(xué)組成情況

原礦礦泥多級(jí)別篩析見(jiàn)表5。

表5 多級(jí)別篩析結(jié)果

從礦物組成的相對(duì)含量來(lái)比較礦泥與原礦石，礦泥當(dāng)中的的硫化礦物含量比原礦低；而脈石礦物含量比原礦高。特別是細(xì)泥類(lèi)礦物含量高，這是礦泥當(dāng)中細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品損失率較高的原因之一。

4 試驗(yàn)研究方法及開(kāi)路條件試驗(yàn)

4.1 浮選柱尾礦再選試驗(yàn)

采用CPT浮選柱半工業(yè)浮選柱，在選礦車(chē)間進(jìn)行浮選尾礦再選半工業(yè)試驗(yàn)，采用一次一因素試驗(yàn)法，分別進(jìn)行了藥劑用量、充氣量、給礦濃度、中礦循環(huán)量等試驗(yàn)，利用探索、總結(jié)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合條件試驗(yàn)。

尾礦再選綜合條件試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 浮選柱尾礦再選試驗(yàn)結(jié)果

由表6試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，綜合條件試驗(yàn)效果較差，在不同給礦濃度條件下，試驗(yàn)指標(biāo)均不理想。猜測(cè)是礦漿當(dāng)中的細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品沒(méi)有有效回收，對(duì)浮選柱精礦進(jìn)行浮選機(jī)再選，目的是通過(guò)浮選機(jī)再選考察浮選柱精礦的可選性，再選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 浮選柱精礦再選試驗(yàn)結(jié)果表

由表7數(shù)據(jù)可以看出，浮選機(jī)常規(guī)浮選可以回收浮選柱精礦當(dāng)中鎳金屬，與實(shí)驗(yàn)室常規(guī)浮選機(jī)尾礦再選試驗(yàn)指標(biāo)相接近，說(shuō)明浮選柱精礦過(guò)細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品占比不高，尾礦中細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品浮選柱回收效果不明顯。

通常來(lái)說(shuō)，浮選柱較之浮選機(jī)，可大幅度提高細(xì)粒級(jí)金屬礦物的回收率，浮選柱的精礦產(chǎn)品通過(guò)浮選機(jī)再選將造成部分細(xì)粒級(jí)金屬礦物損失到尾礦當(dāng)中，通過(guò)表7數(shù)據(jù)可見(jiàn)，在入選原礦鎳品位0.431%的條件下，精礦產(chǎn)品富集了1.6倍，中礦產(chǎn)品富集了1.4倍，未取得優(yōu)于常規(guī)浮選機(jī)的試驗(yàn)指標(biāo)。將進(jìn)一步對(duì)浮選柱各產(chǎn)品進(jìn)行多級(jí)別篩析，考察細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品回收情況。

對(duì)浮選柱產(chǎn)品多級(jí)別篩析，考察各個(gè)粒級(jí)的回收情況，篩析結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 浮選柱尾礦再選產(chǎn)品多級(jí)別篩析結(jié)果

由表8數(shù)據(jù)可見(jiàn)，給礦產(chǎn)品當(dāng)中-320目級(jí)別金屬量占總金屬量的54.18%，經(jīng)浮選柱再選后，尾礦產(chǎn)品中該粒級(jí)占比54.16%，該級(jí)別數(shù)據(jù)完全沒(méi)有得到回收，最終導(dǎo)致尾礦當(dāng)中細(xì)粒級(jí)金屬?zèng)]有得到有效回收。

4.2 浮選柱精選替換浮選機(jī)試驗(yàn)

采用CPT浮選柱半工業(yè)浮選柱，在選礦車(chē)間進(jìn)行CPT浮選柱替換浮選機(jī)，考察其在選礦車(chē)間精選工藝的應(yīng)用，目的是通過(guò)替換精選浮選機(jī)，提高精選工藝混合精礦品位及回收率，提高選礦指標(biāo)，其綜合條件試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

由表9數(shù)據(jù)可見(jiàn)，CPT浮選柱替換精選浮選機(jī)試驗(yàn)鎳金屬平均回收率為59.89%，低于常規(guī)流程GF系列浮選機(jī)精選回收率。其平均鎳精礦品位5.32%，略高于當(dāng)班精選作業(yè)選別指標(biāo)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)精選尾礦及浮選柱精選工藝尾礦分別進(jìn)行多級(jí)別篩析，考察尾礦產(chǎn)品中粒級(jí)分布情況。尾礦產(chǎn)品篩析結(jié)果對(duì)比情況見(jiàn)表10。

表9 浮選柱精選實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

表10 尾礦多級(jí)別篩析結(jié)果對(duì)比表

由表10產(chǎn)率及金屬分布率可見(jiàn)，CPT浮選柱對(duì)精選當(dāng)中細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品回收效果好于浮選機(jī)，對(duì)粗粒級(jí)產(chǎn)品回收效果弱于GF浮選機(jī)，結(jié)合前期綜合條件試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：CPT浮選柱精選替換浮選機(jī)試驗(yàn)從數(shù)據(jù)上看指標(biāo)不理想，不優(yōu)于現(xiàn)有GF系列浮選機(jī)。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)尾礦浮選柱再選條件試驗(yàn)及替換精選浮選機(jī)試驗(yàn)可以看出，選礦車(chē)間浮選尾礦、精選尾礦及礦泥當(dāng)中的細(xì)粒級(jí)鎳金屬產(chǎn)品沒(méi)有得到有效回收，分析細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品回收效果差的主要原因如下。

1) 礦石性質(zhì)影響

鎳礦石的含鎳礦物主要是鎳黃鐵礦、針硫鎳礦、紫硫鎳鐵礦等游離硫化鎳，還有一部分鎳以類(lèi)質(zhì)同象賦存于磁黃鐵礦中，還有少量硅酸鎳[3]。在浮選中，鎳礦物的可浮性不同于金礦、銅礦、鉬礦等天然可浮性較高的金屬礦物，鎳黃鐵礦及含鎳磁黃鐵礦的浮游特性不同，可浮性差距較大，導(dǎo)致鎳礦物適合采用快選快出方式提早回收含鎳礦物，同時(shí)避免磁黃鐵礦過(guò)度氧化損失于尾礦當(dāng)中。

鎳黃鐵礦解離和裂隙特別發(fā)育，屬于性質(zhì)易脆、易泥化的硫化鐵礦物，細(xì)粒級(jí)的鎳黃鐵礦大部分在脈石礦物中容易被礦泥罩蓋，以微細(xì)粒包裹體形式存在，難于有效浮游。含鎳磁黃鐵礦屬于性質(zhì)易脆、易泥化而且容易氧化的硫化鐵礦物，也是與其鎳黃鐵礦關(guān)系最密切的礦物，含鎳磁黃鐵礦容易被氧化，導(dǎo)致表面生成氫氧化鐵膜，造成可浮性下降。另外，脈石礦物多是蝕變較強(qiáng)、易泥化的硅酸鹽礦物，它們與礦泥易形成“自凝聚”，是影響浮選柱選別效果的原因之一。

2) 浮選柱礦物顆粒接觸機(jī)率弱于浮選機(jī)

從尾礦再選實(shí)驗(yàn)和精選替換浮選機(jī)實(shí)驗(yàn)多級(jí)別數(shù)據(jù)上看，均出現(xiàn)了浮選柱回收細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品優(yōu)于浮選機(jī)，回收粗粒級(jí)產(chǎn)品弱于浮選機(jī)的現(xiàn)象。這是由于浮選機(jī)的選別特性(礦化程度、排礦方式)所決定的，浮選機(jī)在選別過(guò)程中的機(jī)械攪拌力及機(jī)械夾帶作用增加了目的礦物顆粒與氣泡的接觸概率，也容易使礦物克服表面水化層黏附于氣泡上；而浮選柱無(wú)攪拌系統(tǒng)，無(wú)法起到類(lèi)似作用，顆粒難以懸浮，導(dǎo)致礦物顆粒與氣泡接觸機(jī)率弱于浮選機(jī)。

3) 浮選柱選別特性影響

較之浮選機(jī)，浮選柱具有更厚、更穩(wěn)定的泡沫層，容易提高精礦品位，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致可浮性差的礦物跌落于礦漿當(dāng)中，不能跟隨泡沫產(chǎn)品以?shī)A帶及強(qiáng)制排礦方式富集到精礦當(dāng)中，造成尾礦損失增加，易造成以損失回收率為代價(jià)達(dá)到提高精礦品位的現(xiàn)象。

4) 洗礦工藝影響

選礦車(chē)間破碎工藝帶有洗礦工藝，洗礦時(shí)帶來(lái)的大量洗礦水會(huì)造成浮選總尾礦品位略微升高，從而影響尾礦再選入選品位，也是影響浮選柱尾礦再選試驗(yàn)效果。

5) 磨礦條件影響

選礦車(chē)間采用集中磨礦、集中入選方式進(jìn)行混合浮選，入選礦漿細(xì)度大致在-200目，占70%～75%之間?；旌细∵x尾礦及浮選粗精礦的礦漿細(xì)度略粗，容易使得浮選柱入選粒度偏大，易造成粗粒級(jí)鎳礦物得不到充分回收，是影響試驗(yàn)效果的因素之一。

6) 通過(guò)對(duì)CPT浮選柱多級(jí)別篩析考察

浮選柱精礦產(chǎn)品富集比高、選擇性好，尾礦產(chǎn)品當(dāng)中細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品損失較大，說(shuō)明該設(shè)備適宜于提高精礦品位，適用于目的礦物浮選差異小，可浮性較好的銅、鉬等礦物，對(duì)于以硫化鐵為主的鎳礦物適應(yīng)性不佳。因浮選柱尾礦細(xì)粒級(jí)損失占主導(dǎo)地位，該粒級(jí)產(chǎn)品很難用浮選機(jī)回收；另外，浮選柱排尾濃度較低，使得浮選現(xiàn)象惡化，粗粒級(jí)產(chǎn)品回收效果依然不佳，最終導(dǎo)致指標(biāo)不理想。

5 結(jié)論

(1) “浮選柱精選試驗(yàn)” 在入選鎳品位1.68%情況下，經(jīng)浮選柱選別可得到鎳精礦品位 5.32%，鎳金屬回收率59.89%的選礦指標(biāo)，選礦效率弱于GF系列浮選機(jī)，暫不推薦銅鎳礦石精選作業(yè)。

(2) CPT浮選柱不適用于紅旗嶺地區(qū)銅鎳硫化礦應(yīng)用是由鎳礦物的礦石性質(zhì)及工藝流程及浮選柱選別特性所決定的，尤其是此種目的礦物可浮性差距較大的鎳礦物更為顯著，導(dǎo)致該系列浮選柱未能在紅旗嶺地區(qū)銅鎳硫化礦選礦中取得良好的選礦指標(biāo)。