CPT浮选柱在红旗岭铜镍硫化矿石中的应用与探讨

刘绪光

(吉恩镍业股份有限公司， 吉林 磐石 132311)

1 前言

吉恩镍业磐石矿山分公司1 500t/d选矿厂采用铜镍混合浮选流程处理红旗岭地区一号岩体和七号岩体的铜镍硫化矿石，最终产品为铜镍混合精矿及浮选尾矿。在目前生产现场中，存在着铜镍矿石细粒级产品(-320目)损失率高的问题，尤其表现在浮选尾矿及精选尾矿当中细粒级产品铜、镍金属损失率较高，影响选矿厂铜镍金属的回收率。

2 矿石性质

红旗岭铜镍硫化矿矿床类型属深部岩浆熔离—贯入型[1]，主要矿石矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿及少量紫硫镍矿。硫化矿物约占矿石总量的20%，磁黄铁矿占硫化物的50%～60%，磁黄铁矿与镍黄铁矿之比为3∶1～6∶1，矿石平均镍铜比为35∶1～4∶1。脉石矿物以辉石和斜长石为主，但大部分已蚀变成为蛇纹石、滑石、角闪石、绿泥石等。

黄铜矿多以不规则状产出在磁黄铁矿中，呈细粒嵌布。少部分黄铜矿在脉石矿物中呈片状、浸染状产出。镍黄铁矿、针镍矿基本不含铜。镍的主要载体矿物为磁黄铁矿，镍黄铁矿、黄铁矿等与磁黄铁矿紧密伴生。磁黄铁矿中的镍除呈类质同象存在外，尚有部分镍黄铁矿呈火焰状结构嵌布其中，其品位较高。主要金属矿物嵌布粒度情况见表1。

表1 主要金属矿物嵌布粒度 %

3 主要问题分析

3.1 浮选尾矿细粒级产品损失率较高

由于浮选当中各种粒度的浮选行为是有差别的，细粒矿物具有许多特殊的物理性质和物理化学性质，使用的机械搅拌式浮选机对于细粒级矿物的浮选效果一直不佳，是制约选矿金属回收率提高的主要原因之一。

吉恩镍业磐石矿山分公司选矿车间2017年浮选尾矿多级别筛析结果见表2。

表2 尾矿多级别筛析结果

通过表2可以看出，选矿车间浮选尾矿有2个主要特点，一是粒度分布不均匀，-320目以下级别产率占比较高，+200目以上级别产率达到20%以上，这种粗粒较粗，细粒较细的情况多是因一采区及七采区矿石性质差异引起的；细粒级别金属损失率较高，严重时甚至有60%以上的镍金属都损失在-320目级别当中。

3.2 精选尾矿细粒级产品损失率较高

同样的，类似于浮选尾矿，选矿车间精选工艺尾矿——即“一精尾”当中也存在类似情况，该精选尾矿存在着浮选浓度低、细粒级产品损失率高、粒度分布不均匀的特点，对现场精选尾矿(一精尾)进行多级别筛析，其结果见表3所示。

表3 精选尾矿多级别筛析结果

由表中数据可以看出，精选尾矿细度较细，其-400目级别产率达到80%以上，金属分布达到83%以上，是精选尾矿镍金属损失的最主要区间。

依据矿石性质，精选尾矿当中大部分应是较难浮选的含镍磁黄铁矿及过细镍金属矿物，其平均S/Fe=0.86、Ni/Fe=0.039。其中部分磁黄铁矿含铁有缺失，并被S或Ni代替。因此，含镍磁黄铁矿易氧化、可浮性差及细粒级产品不能被浮选机有效回收是精选工艺尾矿损失的主要原因。另外，在精选尾矿浮选槽可以看到，浮选槽上浮泡沫量大。“一精尾”浓度较低，且其矿浆中不可避免残留的浮选药剂导致泡沫层过厚、黏度增大，更严重的是大量细粒级产品不能在机械搅拌式浮选机当中得到回收，不仅导致精选尾矿品位较高，而且给浮选系统带来一定程度影响。

3.3 矿泥当中细粒级产品损失率较高

矿泥，在选矿中的概念是小于10～19μm的微细矿石颗粒，是在矿石的开采、破碎和磨矿过程中，由于矿石中含有一些极易泥化的成份而产生的[2]。矿泥具有质点小，比表面积大，表面键力不饱和等特性，它会造成精矿回收率低，精矿质量差，药剂消耗高，严重影响了生产技术指标。因此，对于矿泥产生的预防和产生后的正确处理也就成了稳定、提高选矿技术指标的关键所在。

通过洗矿的方式收集原矿石当中的矿泥，通过分析表明，其矿泥中Ni、Cu、S、MgO、Fe等成份含量低于原矿；而Al2O3、CaO含量高于原矿，原矿矿泥主要化学组成情况见表4。

表4 原矿矿泥主要化学组成情况

原矿矿泥多级别筛析见表5。

表5 多级别筛析结果

从矿物组成的相对含量来比较矿泥与原矿石，矿泥当中的的硫化矿物含量比原矿低；而脉石矿物含量比原矿高。特别是细泥类矿物含量高，这是矿泥当中细粒级产品损失率较高的原因之一。

4 试验研究方法及开路条件试验

4.1 浮选柱尾矿再选试验

采用CPT浮选柱半工业浮选柱，在选矿车间进行浮选尾矿再选半工业试验，采用一次一因素试验法，分别进行了药剂用量、充气量、给矿浓度、中矿循环量等试验，利用探索、总结的试验数据进行综合条件试验。

尾矿再选综合条件试验结果见表6。

表6 浮选柱尾矿再选试验结果

由表6试验数据可以看出，综合条件试验效果较差，在不同给矿浓度条件下，试验指标均不理想。猜测是矿浆当中的细粒级产品没有有效回收，对浮选柱精矿进行浮选机再选，目的是通过浮选机再选考察浮选柱精矿的可选性，再选试验结果见表7。

表7 浮选柱精矿再选试验结果表

由表7数据可以看出，浮选机常规浮选可以回收浮选柱精矿当中镍金属，与实验室常规浮选机尾矿再选试验指标相接近，说明浮选柱精矿过细粒级产品占比不高，尾矿中细粒级产品浮选柱回收效果不明显。

通常来说，浮选柱较之浮选机，可大幅度提高细粒级金属矿物的回收率，浮选柱的精矿产品通过浮选机再选将造成部分细粒级金属矿物损失到尾矿当中，通过表7数据可见，在入选原矿镍品位0.431%的条件下，精矿产品富集了1.6倍，中矿产品富集了1.4倍，未取得优于常规浮选机的试验指标。将进一步对浮选柱各产品进行多级别筛析，考察细粒级产品回收情况。

对浮选柱产品多级别筛析，考察各个粒级的回收情况，筛析结果见表8。

表8 浮选柱尾矿再选产品多级别筛析结果

由表8数据可见，给矿产品当中-320目级别金属量占总金属量的54.18%，经浮选柱再选后，尾矿产品中该粒级占比54.16%，该级别数据完全没有得到回收，最终导致尾矿当中细粒级金属没有得到有效回收。

4.2 浮选柱精选替换浮选机试验

采用CPT浮选柱半工业浮选柱，在选矿车间进行CPT浮选柱替换浮选机，考察其在选矿车间精选工艺的应用，目的是通过替换精选浮选机，提高精选工艺混合精矿品位及回收率，提高选矿指标，其综合条件试验结果见表9。

由表9数据可见，CPT浮选柱替换精选浮选机试验镍金属平均回收率为59.89%，低于常规流程GF系列浮选机精选回收率。其平均镍精矿品位5.32%，略高于当班精选作业选别指标。对现场精选尾矿及浮选柱精选工艺尾矿分别进行多级别筛析，考察尾矿产品中粒级分布情况。尾矿产品筛析结果对比情况见表10。

表9 浮选柱精选实验结果表

表10 尾矿多级别筛析结果对比表

由表10产率及金属分布率可见，CPT浮选柱对精选当中细粒级产品回收效果好于浮选机，对粗粒级产品回收效果弱于GF浮选机，结合前期综合条件试验数据可以看出：CPT浮选柱精选替换浮选机试验从数据上看指标不理想，不优于现有GF系列浮选机。

4.3 试验结果分析

通过尾矿浮选柱再选条件试验及替换精选浮选机试验可以看出，选矿车间浮选尾矿、精选尾矿及矿泥当中的细粒级镍金属产品没有得到有效回收，分析细粒级产品回收效果差的主要原因如下。

1) 矿石性质影响

镍矿石的含镍矿物主要是镍黄铁矿、针硫镍矿、紫硫镍铁矿等游离硫化镍，还有一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中，还有少量硅酸镍[3]。在浮选中，镍矿物的可浮性不同于金矿、铜矿、钼矿等天然可浮性较高的金属矿物，镍黄铁矿及含镍磁黄铁矿的浮游特性不同，可浮性差距较大，导致镍矿物适合采用快选快出方式提早回收含镍矿物，同时避免磁黄铁矿过度氧化损失于尾矿当中。

镍黄铁矿解离和裂隙特别发育，属于性质易脆、易泥化的硫化铁矿物，细粒级的镍黄铁矿大部分在脉石矿物中容易被矿泥罩盖，以微细粒包裹体形式存在，难于有效浮游。含镍磁黄铁矿属于性质易脆、易泥化而且容易氧化的硫化铁矿物，也是与其镍黄铁矿关系最密切的矿物，含镍磁黄铁矿容易被氧化，导致表面生成氢氧化铁膜，造成可浮性下降。另外，脉石矿物多是蚀变较强、易泥化的硅酸盐矿物，它们与矿泥易形成“自凝聚”，是影响浮选柱选别效果的原因之一。

2) 浮选柱矿物颗粒接触机率弱于浮选机

从尾矿再选实验和精选替换浮选机实验多级别数据上看，均出现了浮选柱回收细粒级产品优于浮选机，回收粗粒级产品弱于浮选机的现象。这是由于浮选机的选别特性(矿化程度、排矿方式)所决定的，浮选机在选别过程中的机械搅拌力及机械夹带作用增加了目的矿物颗粒与气泡的接触概率，也容易使矿物克服表面水化层黏附于气泡上；而浮选柱无搅拌系统，无法起到类似作用，颗粒难以悬浮，导致矿物颗粒与气泡接触机率弱于浮选机。

3) 浮选柱选别特性影响

较之浮选机，浮选柱具有更厚、更稳定的泡沫层，容易提高精矿品位，但同时会导致可浮性差的矿物跌落于矿浆当中，不能跟随泡沫产品以夹带及强制排矿方式富集到精矿当中，造成尾矿损失增加，易造成以损失回收率为代价达到提高精矿品位的现象。

4) 洗矿工艺影响

选矿车间破碎工艺带有洗矿工艺，洗矿时带来的大量洗矿水会造成浮选总尾矿品位略微升高，从而影响尾矿再选入选品位，也是影响浮选柱尾矿再选试验效果。

5) 磨矿条件影响

选矿车间采用集中磨矿、集中入选方式进行混合浮选，入选矿浆细度大致在-200目，占70%～75%之间。混合浮选尾矿及浮选粗精矿的矿浆细度略粗，容易使得浮选柱入选粒度偏大，易造成粗粒级镍矿物得不到充分回收，是影响试验效果的因素之一。

6) 通过对CPT浮选柱多级别筛析考察

浮选柱精矿产品富集比高、选择性好，尾矿产品当中细粒级产品损失较大，说明该设备适宜于提高精矿品位，适用于目的矿物浮选差异小，可浮性较好的铜、钼等矿物，对于以硫化铁为主的镍矿物适应性不佳。因浮选柱尾矿细粒级损失占主导地位，该粒级产品很难用浮选机回收；另外，浮选柱排尾浓度较低，使得浮选现象恶化，粗粒级产品回收效果依然不佳，最终导致指标不理想。

5 结论

(1) “浮选柱精选试验” 在入选镍品位1.68%情况下，经浮选柱选别可得到镍精矿品位 5.32%，镍金属回收率59.89%的选矿指标，选矿效率弱于GF系列浮选机，暂不推荐铜镍矿石精选作业。

(2) CPT浮选柱不适用于红旗岭地区铜镍硫化矿应用是由镍矿物的矿石性质及工艺流程及浮选柱选别特性所决定的，尤其是此种目的矿物可浮性差距较大的镍矿物更为显著，导致该系列浮选柱未能在红旗岭地区铜镍硫化矿选矿中取得良好的选矿指标。