選鎳尾礦再回收鎳的選礦試驗研究

選鎳尾礦再回收鎳的選礦試驗研究

由于其堅硬、磁性、可塑性好、耐腐蝕性好等優(yōu)點，鉻作為一種廣泛使用的行業(yè)，尤其是在軍事行業(yè)。因此，銅一直被用作戰(zhàn)略金屬。鎳的用途主要用來制造不銹鋼和鎳基合金,在電鍍和化工方面也有廣泛的應用。其中鎳在不銹鋼領域中的消耗量最大,占總量的2/3以上,成為不銹鋼主要合金原料之首。鎳基合金常用于制造航空發(fā)動機葉片和火箭發(fā)動機、核反應堆、能源轉換設備上的高溫零部件。近年來發(fā)展的新型Ni-MH蓄電池,在移動通訊、筆記本電腦和新能源汽車中得到了廣泛的應用。隨著我國經濟、軍事、航空航天的不斷發(fā)展,對鎳需求量持續(xù)增長,我國鎳的消費量已經躍居世界的第一位,然而我國國產鎳僅僅只能滿足需求量的50%左右,供需矛盾尖銳,對世界市場依賴較高。同時伴隨著資源的不斷開發(fā),鎳礦作為一種不可再生資源日益枯竭,但是尾礦、廢石、廢渣的大量堆存,不僅影響環(huán)境,對資源也是一種極大的浪費,因此尾礦的資源化越來越受到人們的重視。從選鎳尾礦中回收鎳已經成為我國鎳資源可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。1尾礦的礦物組成、分布及礦物成分礦石以及尾礦的基本特點如化學組成、礦物組成、礦石結構構造、粒度及其分布等是確定選礦工藝及條件的基本依據,決定著選礦的難易程度和礦石的回收率。本試驗鎳尾礦含鎳0.24%,鎳以硫化鎳(0.11%)和硅酸鎳(0.13%)兩種形式存在,分布率分別為48.52%和51.48%。此尾礦中除主要有價元素鎳以外,還伴生有少量銅、金、鉑、鈀以及鈷等元素。原礦由16種礦物組成,主要金屬礦物有含鎳鈷黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、菱鋅礦、鈦鐵礦等,脈石礦物主要有蛇紋石、輝石、橄欖石、堿性長石、石英、方解石、榍石、黑云母等。尾礦粗細分布極不均勻,-74μm粒級分布率為58.97%,其中-45μm粒級分布率高達40.36%。尾礦中含鎳礦物主要為黃鐵礦和蛇紋石,黃鐵礦中含鎳量不穩(wěn)定,并含一定量的鈷,鎳和鈷為類質同象賦存于黃鐵礦中。并且蛇紋石與黃鐵礦間也存在明顯的連生現(xiàn)象。尾礦中金屬礦物顆粒粒度較細,為選礦回收增加了難度。試樣的主要化學成分見表1。2試驗工藝條件2.1磨礦細度與浮選效率的關系試樣為浮選尾礦,在未磨的情況下-74μm粒級產率已達到58.97%,由前面工藝礦物學研究知其單體解離度已經較高,而且試樣本身就含有一部分藥劑,并且已經堆放多年,其表面氧化不斷加劇,為浮選增加了不少難度。再次磨礦雖然可以將未解離的礦物充分解離,使礦物露出新鮮表面(特別是使硫化物暴露出來),但是磨礦也會使已經解離的礦物過磨,增加礦泥,降低浮選質量。試驗流程見圖1(以下條件試驗均按此流程進行),磨礦細度與粗精礦鎳品位和回收率關系見圖2。由圖2可知,隨著磨礦細度的增加,浮選粗精礦中鎳的品位和回收率都呈上升趨勢;但超過-74μm70%時,鎳品位和回收率卻又有所下降。因此確定磨礦細度為-74μm占70%。2.2硫酸用量試驗含鎳礦物的浮選可以在自然pH、酸性、堿性條件下進行。對此選鎳尾礦取了硫酸、碳酸鈉作為調整劑,進行了大量的探索試驗。試驗結果表明,自然pH值條件以及以碳酸鈉作為調整劑獲得的浮選粗精礦的鎳品位和回收率指標都相對較差。因此,選擇硫酸作為調整劑。在酸性介質中,鐵離子對鎳黃鐵礦有活化作用,當pH=9~10,鐵離子形成親水性的氫氧化鐵薄膜,起抑制作用。硫酸用量與粗精礦鎳品位和回收率關系見圖3。由圖3可知,隨著硫酸用量的增加,浮選粗精礦的鎳品位和回收率變好;但是當粗選+掃選Ⅰ的硫酸用量超過3.8+1.8kg/t時,指標變差。綜合考慮,硫酸粗選+掃選Ⅰ的用量以3.8+1.8kg/t為宜。2.3抑制劑用量對浮選粗選指標的影響試驗礦樣中一部分脈石礦物的可浮性較好,而且在磨礦過程中因部分脈石礦物易泥化,產生的礦泥會覆蓋在硫化鎳礦物表面,阻礙藥劑的作用,對硫化鎳礦物的浮選產生一定的影響;因此,加強對脈石與礦泥的抑制顯得很重要。研究表明,碳酸鈉、六偏磷酸鈉及CMC對蛇紋石有明顯的抑制作用,古爾膠在浮選鎳礦中是重要的脈石礦物滑石的抑制劑,水玻璃是礦泥的有效分散劑。為了考察碳酸鈉、六偏磷酸鈉、CMC、古爾膠、水玻璃、組合抑制劑CS對浮選指標的影響,進行了大量探索試驗,試驗結果表明組合抑制劑CS所獲得的浮選粗精礦的鎳品位和鎳回收率指標相對最好。因此,選擇CS作為抑制劑。抑制劑用量與粗精礦鎳品位和回收率關系見圖4。由圖4可知,隨著CS用量的增加,浮選粗精礦中鎳品位和回收率增加,但當用量超過一定量時,指標又開始變差。綜合考慮,CS粗選、掃選Ⅰ用量以900+180、400+90g/t為宜。2.4加回收率與所需資金的關系鎳礦物可以被硫酸銅活化,所以選用硫酸銅作為活化劑,硫酸銅用量與粗精礦鎳品位和回收率關系見圖5。由圖5可知,隨著硫酸銅用量的增加,浮選指標變好;但當硫酸銅粗選、掃選Ⅰ、掃選Ⅱ用量超過140+75+35g/t時,指標開始下降。綜合考慮,粗選、掃選Ⅰ、掃選Ⅱ硫酸銅用量以140+75+35g/t相對較好。2.5捕收劑用量試驗黃藥和黑藥是金屬硫化物浮選中最重要也是最常見的捕收劑,本試驗選用丁基黃藥、異戊基黃藥、丁基銨黑藥、25號黑藥、WD作為選鎳的捕收劑,結果表明以WD作為捕收劑,所得的浮選粗精礦綜合指標相對較好。捕收劑用量與粗精礦鎳品位和回收率關系見圖6。由圖6可知,隨著捕收劑用量的增加鎳回收率先增加后下降,而品位雖然有所下降但變化不大。綜合考慮,粗選、掃選Ⅰ、掃選ⅡWD用量以250+100、150+0、60+0g/t相對較合適。2.6整個過程的封閉試驗在上述多種條件試驗的基礎上進行了全流程閉路試驗。閉路試驗流程及藥劑制度見7,試驗結果見表2。3試驗結果分析1)該鎳尾礦中鎳含量低,只有0.24%,其中硫化鎳分布率為48.52%,硅酸鎳分布率為51.48%。鎳主要以鎳黃鐵礦和鎳蛇紋石的形式存在,鎳黃鐵礦中同時含一定量鈷,鎳和鈷賦存狀態(tài)為類質同象賦存于黃鐵礦中,且目的礦物嵌布粒度較細,粗細分布不均勻,部分脈石礦物易過磨而泥化,為選礦回收鎳帶來了一定的困難。2)本試驗工藝流程相對簡單,所用藥劑也均為常規(guī)藥劑,且用量不大,并且獲得了鎳品位