某硫化铜镍矿石浮选指标优化试验研究

冯艳 宋振国， 陈康康 陈国举 杨洪 刘立彦

（1.镍钴资源综合利用国家重点实验室；
2.矿物加工科学与技术国家重点实验室；
3.矿冶科技集团有限公司）

铜、镍均是当前人类社会中应用极为普遍的金属，在电力、计算机、航空航天、催化剂等领域有着极为重要的应用［1-3］。2 种金属共同形成的硫化铜镍矿石是国内镍资源及铜资源的主要存在形式［3］，该类资源目前多以浮选法加以回收［4］。

典型的硫化铜镍矿石主要由铜镍铁等硫化矿物及蛇纹石等为代表的脉石矿物组成，由于其独特的矿物组成，在浮选时往往存在金属回收率低、精矿品位低等问题。矿石中主要的硫化矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿等，这些矿物均为半导体，容易失去电子而被氧化，氧化后表面形成亲水的氧化膜，导致浮选回收率降低。矿石中含有的脉石矿物极易磨细，在磨矿时往往产生大量细粒矿泥，一方面通过机械夹杂或异相凝聚进入精矿，导致精矿品位降低，同时细粒的矿泥消耗捕收剂或是罩盖在硫化矿物表面导致铜镍浮选回收率下降。此外，目前常用的铁磨矿介质也会影响铜镍矿石的浮选，一方面铁介质磨矿消耗矿浆中的溶解氧［5-6］，将矿浆维持在较低的电位，不利于捕收剂在硫化矿物表面发生电化学吸附；
另一方面，铁介质磨矿产生的铁氢氧化物等大量吸附在硫化矿物表面，形成亲水性表面，不利于硫化矿物上浮，同时还可能活化蛇纹石等脉石，导致精矿品位降低［7-11］。

某硫化铜镍矿石品位较低，在浮选时存在金属回收率较低、精矿中氧化镁品位较高的问题，针对其开展了浮选指标优化试验，筛选出了有效的调整剂BC。浮选试验表明，添加调整剂BC 可有效促进硫化矿物上浮，同时降低脉石矿物上浮量；
闭路试验结果表明，添加BC 可提高铜镍回收率，同时降低精矿中的氧化镁含量。

1.1 试验原料

试验用矿石取自国内某硫化铜镍矿山，将矿石破碎至2 mm，混匀后取出综合样，余下矿样密封保存待用。原矿主要元素化学分析及主要矿物分析结果见表1、表2。

由表1、表2 可知，矿石含铜1.08%、含镍1.16%、氧化镁24.70%，铜、镍主要以镍黄铁矿、黄铜矿等形式存在，另含有大量的蛇纹石、绿泥石、硅酸盐等矿物。

1.2 试验方法

采用试验室小型球磨机进行磨矿，磨矿浓度50%，磨矿产品-0.074 mm 含量70%。采用1.5 L 浮选机进行浮选，每组试验浮选机转速、充气量均保持一致，进行浮选速度试验时，在试验开始后的1，3，6，10 min 收集矿样；
进行泡沫含水量试验时，在同样时间节点取精矿，称取矿浆总质量，减去烘干后矿样的干重即为含水量。所用试剂柠檬酸、酒石酸均为化学纯，BC 为自制；
捕收剂乙黄药产自山东栖霞药剂厂，BK903G产自北矿化学科技有限公司，均为工业品。

2.1 调整剂种类试验

大量研究表明，柠檬酸、酒石酸等试剂可有效提高镍黄铁矿等硫化矿物浮选指标［10，12-14］，故进行调整剂种类试验，药剂添加后搅拌3 min，浮选时间10 min，试验流程见图1，试验结果见图2。

由图2 可见，随着3 种调整剂用量的增加，铜镍的金属回收率均呈现先上升后下降的趋势，表明3种药剂在一定用量下均可有效提高铜镍金属回收率，其中以BC 效果最好；
因此后续采用BC 作为调整剂。BC作为调整剂时的泡沫现象见图3。

由图3 可见，未添加BC时，泡沫量大，但金属光泽不明显，表明硫化矿物上浮量相对少，而细粒级脉石上浮量相对较多，这些细粒脉石具有稳定泡沫作用；
添加BC后，泡沫金属光泽明显，泡沫层相对较薄，结合浮选试验结果，可知添加BC 促进了铜镍矿物的上浮，并减少了进入精矿的脉石量。

2.2 BC对铜镍矿浮选的影响机理研究

2.2.1 BC对铜镍浮选速度的影响

为研究BC 对铜镍矿物浮选的影响，进行浮选速度试验。试验流程见图1，试验结果见图4。

由图4 可见，添加BC 后同样的浮选时间，铜镍金属均可获得更高的回收率，表明BC 提高了铜镍矿物的浮选速度；
硫化矿物被氧化后，矿物浮选速度下降，添加BC 可能清除掉了表面的氧化部分，从而提高了硫化矿物的上浮速度，进而提高了金属的回收率。

2.2.2 BC对泡沫含水量的影响

有研究表明，细粒级脉石上浮量大时，可产生更丰富的泡沫，故而脉石夹杂量和泡沫水回收率往往呈现正相关［15-16］。进行BC 对泡沫含水量的影响试验，试验结果见图5。

由图5 可见，当上浮同样质量的精矿时，空白组水量明显多于BC组，表明泡沫中细粒脉石夹杂量较大，而添加BC可明显降低精矿中脉石泡沫夹杂量。

有研究表明，铁、铜、镍等重金属离子吸附在脉石矿物表面可为捕收剂提供吸附位点，从而活化硅酸盐矿物脉石［10］，结合泡沫现象、泡沫含水量试验结果以及后续闭路产品化验结果可知，当使用铁介质磨矿时，磨矿介质中溶出的铁可能活化蛇纹石等脉石矿物，从而导致精矿品位降低，而添加BC 则可以消除这种影响，减少脉石上浮量。

2.3 闭路试验对比

对比2种条件下的闭路试验结果，采用两磨两选流程，在一段粗选、二段粗选分别添加BC；
同时进行1 组未添加BC 的闭路试验，比较添加BC 对闭路试验指标的影响，药剂制度及试验流程见图6，闭路试验结果见表3。

由表3 可知，相比于对照组，添加BC 后精矿中的铜镍金属回收率均有所升高，其中铜回收率从78.72%提高至81.68%，镍回收率从80.88%提高至85.37%，精矿中的氧化镁含量从9.41% 下降至8.34%，添加BC可有效提高闭路试验指标。

某硫化铜镍矿通过浮选指标优化试验，筛选出了有效调整剂BC。浮选试验结果表明，添加BC可提高铜镍矿物的浮选速度，提高铜镍金属回收率，同时减少脉石矿物上浮，降低精矿氧化镁含量。通过添加BC，闭路试验获得的铜回收率从78.72%提高至81.68%，镍回收率从80.88%提高至85.37%，精矿中氧化镁含量从9.41%下降至8.34%，有效改善了该铜镍矿石的浮选指标。

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