提高金川二矿区富矿石选矿指标的研究与应用.docx

提高金川二矿区富矿石选矿指标的研究与应用师伟红，周涛，刘守信，顾小玲( 西北矿冶研究院，甘肃 白银730900)摘要: 通过对金川二矿区富矿石进行工艺矿物学研究，查明了镍金属损失的原因，针对其矿石性质特点、主金属的浮游特性，研制出了新型捕收起泡剂 BQ622，在小型试验和工业生产中均取得了较好的选矿技术指 标。新建 14 000 t / d 选厂工业试验结果表明: 与原药剂制度相比，BQ622 应用后镍回收率提高了 0. 82% ，有效 提高了矿产资源综合利用率，具有一定的参考价值。关键词: 金川; 硫化铜镍矿; 捕收剂; 回收率; 浮选doi: 10. 3969 / j issn 1000 6532. 2015. 01 005中图分类号: TD952文献标志码: A 文章编号: 1000 6532( 2015) 01 0022 05金川镍金属资源储量巨大，为全国镍金属总储量的 82% ，具有“中国镍都”之称，是我 国 三 大 资 源 综合利用基地之一，是我国最大的硫化镍矿床。随着长期以来不断开采，矿石性质趋于复杂化，使得铜 镍资源的分离提取难度越来越大，加大了其综合开发利用的难度。在生产中暴露出细粒级矿物回收能 力不足以及蛇纹石可浮性较好，抑制较为困难，在磨矿中易泥化而影响浮选指标等问题。为了进一步提 高金川公司二矿区富矿的铜镍选矿指标，针对其矿石性质特点，主要开展了药剂研发及选矿试验工作，最终通过捕收起泡剂 BQ622 的应用，获得了较好的 技术指标。高效浮选捕收起泡剂 BQ622，是针 对 金川公司二矿区富矿石特性研制的硫化镍矿高效复合捕收起泡剂，在浮选过程中充分发挥各药剂间的协 同效应，具有选择性好、捕收能力强、浮选泡沫稳定、 镍矿物浮游速度快等特点。金川公司 14 000 t / d 新选厂建成后，采用高效浮选捕收起泡剂 BQ622 进行 了工业应用试验，并在工业生产中取得了较好的选矿技术指标，与 原 药 剂 制 度 相 比，镍回收率提高了 0. 82% 。复杂。金属 矿物主要有镍黄铁矿、磁 黄 铁 矿、黄 铜矿、紫硫镍铁矿、方黄铜矿、墨铜矿、四方硫铁矿、磁 铁矿、羟镁硫铁矿、铬尖晶石等; 脉石矿物主要有蛇 纹石、橄榄石等，还有少量的辉石、透闪石、碳酸盐、 滑石、绿泥石、云母等。1. 1矿石主要化学成分矿石多元素分析结果见表 1。表 1矿石多元素分析结果 / %Table 1Analysis results of multi-elements1. 2矿石物相分析铜的化学物 相 分 析 结 果 见 表 2，镍 的 化 学 物 相分析结果见表 3表 2铜物相分析结果Table 2Analysis results of copper phase1矿石性质金川二矿区富矿石的矿物种类多，矿物组成较收稿日期: 2014 07 01作者简介: 师伟红( 1981 ) ，女，硕士，工程师，主要从事选矿工艺及选矿药剂的研发。23第 1 期师伟红等: 提高金川二矿区富矿石选矿指标的研究与应用表 3镍物相分析结果Table 3Analysis results of nickel phase工艺流程采用铜镍混选，阶段磨矿、阶段选别的原则工艺流程。该工艺流程较适合金川二矿区富矿石的 选别，在工业生产中得到长期应用，故新建 14000 t / d 选厂仍采用原工艺流程。为考察前期研发工作中 研制的高效捕收起泡剂 BQ622，是否能适应金川公 司新建选厂的矿石性质，并有效提高镍的回收率，本 课题进行了大量的选矿试验研究。1. 3矿石主要矿物嵌布特征铜、镍 矿物嵌布粒度较 细。 其 中 粒 度 小 于0. 037 mm 的镍黄铁矿占 4. 20% ，黄铜矿占 6. 80% 。镍黄铁矿是矿石中最主要的含镍矿物，与磁黄铁矿、 黄铜矿等金属硫化矿物关系密切，部分镍黄铁矿以 细粒浸染状嵌布于脉石中，并与磁黄铁矿呈固溶体 分离的片状、乳滴状结构等，在磨矿过程中，这部分细粒镍黄铁矿难于单体解离极易损失在尾矿中; 黄 铜矿为主要回收的铜矿物，常呈它形粒状单独或与 镍黄铁矿、磁黄铁矿一起嵌布于脉石矿物中，部分黄 铜矿呈细脉状分布或呈细小粒 状被包裹在磁铁矿 中，嵌布在脉石矿物或铁矿中的细粒、微细粒黄铜矿 易损失在尾矿中。3. 1捕收起泡剂对比试验以金川公司 14 000 t / d 新选厂采用的工艺流程条件为基础，固定磨矿细度为 0. 074 mm 65% ，硫酸铵用量 2 000 g / t，硫酸铜用 量 100 g / t，丁 基 黄 药120 g / t，选 用 J622、BQ622、25# 黑 药、酯-105、Z-200、 PN-405 及 BK206 进行捕收起泡剂对比试验，试验流 程见图 1，试验结果见表 4。表 4捕收起泡剂对比试验结果Table 4Comparison test results of collector frother2捕收起泡剂的研制金川铜镍硫化矿石的镍铜矿物嵌布粒度极不均匀，且与其他硫化矿物和脉石矿物紧密共生，特别是细粒级矿物与磁铁矿嵌布十分密切，因而细粒级硫 化铜镍矿物的回收对金川铜镍矿选矿指标的提高有 较大的影响。针对金川铜镍矿矿石性质特点，主要 进行了新型高效硫化铜镍矿选矿药剂研究工作。通过理论资料研究、实验室合成研究以及选矿验证试 验，研制出 BQ622 新型高效捕收起泡剂。BQ622 硫化 铜 镍 捕收剂是一种新型复合捕收 剂，由 BQZ( 由二乙胺基二硫代氨基甲酸丙氰酯、正丁基黄原酸丙腈酯等按一定比例合成的新型组合捕 收剂) 、BQA( 主要成份为 N 烯丙基 O 烷 基 硫 代氨基甲酸酯) 两种高效捕收起 泡 剂 和 MIBC 起 泡 剂按照一定的比例配制而成，为棕褐色油状液体，有微弱的鱼腥味，部分溶于水。该捕收起泡剂对细粒 级硫化镍矿 ( 主要为镍黄铁矿) 具 有 较 强 的 捕 收 作 用，能适应现场矿石性质复杂多变的特点，可显著提 高复杂铜镍矿中有价矿物的回收率。3选矿试验金川二矿区富矿石原选厂处理量为 6 000 t / d，24矿产综合利用2015 年段磨矿细度定为 0. 074 mm 65% 。试验结果表明，高效捕收起泡剂 BQ622 与其他捕收起泡剂相比，铜技术指标基本相当，镍回收率有 所提高。证明 BQ622 对该铜镍矿的捕收性能优于 其他捕收起泡剂，有利于提高镍选矿技术指标。图 2Fig 2一段磨矿细度试验流程及条件Test flowsheet and conditionsof one stage grinding fineness图 3一段磨矿细度试验结果Fig 3The results of one stage grinding fineness4. 2. 2硫酸铵用量试验 硫酸铵属于酸性缓冲药剂，添加入矿浆后能够同水结合形成 SO2 、HSO2 、( NH H O) + 等离子，图 1捕收起泡剂对比试验流程及条件Fig 1 Comparison test flowsheet and condition of collector frother3. 2一段浮选试验4442SO2 2 、HSO4等离子不但能够中和、降低矿浆的 pH4值，而且能够破坏胶絮状沉淀，形成不能包裹硫化镍铜矿物表面的细粒状沉淀物，使矿物更易被捕收剂+捕收。而( NH4 H2 O)阳离子的存在，能够起到 pH值的缓冲、调剂作用，减少了矿浆因添加酸性药剂引 起的 pH 过度 降 低，使矿浆的 pH 值达到最佳范围。 因此，硫酸铵对提高镍回收率起到了相当重要的最用， 粗选硫酸铵用量流程及条件见图 2，试验结果见图 4。试验结果表明，硫酸铵适宜的用量为 2 000 g / t。3. 2. 1磨矿细度试验浮选前的磨矿作业，目的是使矿石中的目的矿物得到充分 解 离，并将矿石磨到适于浮选的粒级。 磨矿的最佳值主要取决于矿石性质，为了考察磨矿 细度对浮选的影响，按图 2 进行了一段磨矿细度试验，试验结果见图 3。由图 3 可知，随着磨矿细度增加，铜镍混合精矿 铜、镍品位呈下降趋势，镍回收率升高，由于现场采用的阶段磨矿、阶段浮选的工艺流程，且新选厂设计时一段磨矿细度为 0. 074 mm 65% ，综合考虑，一3. 2. 3BQ622 用量试验固定一段磨矿细度为 0. 074 mm 65% ，硫酸铵用量为 2 000 g / t，硫酸铜用量 为 100 g / t，丁 基 黄 药 为 80 g / t，考查 BQ622 用量对一段浮选指标的影响，25第 1 期师伟红等: 提高金川二矿区富矿石选矿指标的研究与应用试验结果见图 5。3. 4闭路试验在条件优化试验和开路流程试验的基础上，分别进行了原药剂制度和新药剂制度两个方案的闭路试验，新药剂制度闭路试验流程及条件见图 6，闭路 对比试验结果见表 5。图 4硫酸铵用量试验结果Fig 4Test results of the dosage of ammonium sulfate图 6闭路试验流程及条件Fig 6Test flowsheet and condition ofclosed-circuit test图 5BQ622 用量试验结果Fig 5Test results of the dosage of BQ622由试验结果可知，随着 BQ622 用量的增加，铜、 镍品位逐渐下降，镍回收率先上升后下降，当 BQ622 用量为 100 g / t 时镍回收率最高，因此，BQ622 用量 以 100 g / t 为宜。3. 3 二段浮选试验由于此硫化铜镍矿呈集合体嵌布，粒度不均，采 用一段磨矿浮选流程，易造成过磨或不能充分单体解离，阶段磨矿可使磨矿产品粒度均匀，避免有用矿物过磨，且该矿石中蛇纹石含量较高，其泥化后罩着 在镍黄铁矿表面，使得镍黄铁矿可浮性变差，回收率 降低，阶段磨矿可有效降低泥化现象，从而减少矿泥对浮选过程的影响; 同时镍黄铁矿易氧化，为达到早 收快收的目的，而采用阶段选别，可大幅提高铜镍回 收率。经过多年的生产实践证明，该流程具有技术 可行，经济合理，较适合二矿区富矿石的性质特点，取得了理想的选矿指标。通过试验研究，最终确定 二段磨矿细度为 0. 070 mm 80% ，二段粗选硫酸铜 用量为 50 g / t，丁基黄药用量为 40 g / t，BQ622 用量 为 80 g / t。表 5闭路试验结果The results of closed-circuit testTable 5由表 5 可以看出，新药剂方案可获得较好的选别指标。与原药剂方案相比，在铜选矿指标及镍品 位的基本相当的情况下，镍回收率提高了 0. 92% 。3. 5工业试验由闭路试验研究结果可 知，采用捕收起泡剂 BQ622 替代原药剂制度所用捕收起泡剂 J622，小型26矿产综合利用2015 年试验镍回收率有所提高。为了验证小型试验研究成果在生产中的应用效果，金川公司 14000t / d 新选厂 建成后，进行了工业试验。工业试验流程见图 6，工 业试验指标对比结果见表 6。表 6工业试验指标对比 / %Table 6Comparative indicators of industrial test别是细粒级矿物与磁铁矿嵌布十分密切，因而细粒级硫化铜镍矿物的回收对金川铜镍矿选矿指标的提 高有较大的影响。( 2) BQ622 是依据不同药剂的有效组合产生协 同效应的原理复配而成，该药剂中含有多种活性基 团，并以较佳的比例组成相对稳定的结构，这些活性 基团通过共吸附机理，与细粒级矿物表面金属元素 产生共吸附，形成稳定的吸附层，提高了药剂的选择 性，增强了捕收能力。在浮选过程中表现出选择性 好、捕收能力强、浮选泡沫稳定、矿物浮游速度快等 特点。( 3) BQ622 为棕褐色油状液体，有微弱的鱼腥味，部 分溶于水，安全环保，使用简便，易于现场工业应用。( 4 ) 工业应用取得的技术指标 为: 精 矿 镍 品 位7. 73% ，镍回 收 率 87. 62% ; 铜 品 位 4. 65% ，铜 回 收 率75. 81% 。与原药剂制度相比，精矿镍品位及铜技术指 标基本相当，镍的回收率提高了 0. 82 个百分点。 参考文献:1张国范，卢毅屏，冯其明 金川二矿区富矿石选矿新药剂 应用研究J 湖南有色金属，2001( 9) : 6 7，482金川镍钴研 究 所，峨 眉 矿 产 综合利用研究所 金 川 镍 矿 工艺矿物与工艺关系D 19783刘存华 提高金川铜镍矿铜回收率的探讨J 中国矿山 工程，2004( 2) : 16 19工业试验结果表明，新药剂制度工业试验指标与原药剂制度工业试验指标相比，镍回收率提高了0. 82% 。说明 BQ622 对 金 川公司二矿区富矿石具 有较好的适应性，可获得较好的选矿技术指标。4结语( 1) 金川铜镍硫化矿石的镍铜矿物嵌布粒度极不均匀，且与其他硫化矿物和脉石矿物紧密共生，特Experimental Study on Improving the Floatation Efficiency of JinchuanHigh-grade Ore in Mining Area No 2Shi Weihong，Zhou Tao，Liu Shouxin，Gu Xiaoling( Northwest esearch Institute of Mining and Metallurgy，Baiyin，Gansu，China)Abstract: Through the study of technological mineralogy of Jinchuan high-grade ore in Mining area No 2，the