选镍尾矿再回收镍的选矿试验研究

选镍尾矿再回收镍的选矿试验研究

由于其坚硬、磁性、可塑性好、耐腐蚀性好等优点，铬作为一种广泛使用的行业，尤其是在军事行业。因此，铜一直被用作战略金属。镍的用途主要用来制造不锈钢和镍基合金,在电镀和化工方面也有广泛的应用。其中镍在不锈钢领域中的消耗量最大,占总量的2/3以上,成为不锈钢主要合金原料之首。镍基合金常用于制造航空发动机叶片和火箭发动机、核反应堆、能源转换设备上的高温零部件。近年来发展的新型Ni-MH蓄电池,在移动通讯、笔记本电脑和新能源汽车中得到了广泛的应用。随着我国经济、军事、航空航天的不断发展,对镍需求量持续增长,我国镍的消费量已经跃居世界的第一位,然而我国国产镍仅仅只能满足需求量的50%左右,供需矛盾尖锐,对世界市场依赖较高。同时伴随着资源的不断开发,镍矿作为一种不可再生资源日益枯竭,但是尾矿、废石、废渣的大量堆存,不仅影响环境,对资源也是一种极大的浪费,因此尾矿的资源化越来越受到人们的重视。从选镍尾矿中回收镍已经成为我国镍资源可持续发展的必然趋势。1尾矿的矿物组成、分布及矿物成分矿石以及尾矿的基本特点如化学组成、矿物组成、矿石结构构造、粒度及其分布等是确定选矿工艺及条件的基本依据,决定着选矿的难易程度和矿石的回收率。本试验镍尾矿含镍0.24%,镍以硫化镍(0.11%)和硅酸镍(0.13%)两种形式存在,分布率分别为48.52%和51.48%。此尾矿中除主要有价元素镍以外,还伴生有少量铜、金、铂、钯以及钴等元素。原矿由16种矿物组成,主要金属矿物有含镍钴黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、菱锌矿、钛铁矿等,脉石矿物主要有蛇纹石、辉石、橄榄石、碱性长石、石英、方解石、榍石、黑云母等。尾矿粗细分布极不均匀,-74μm粒级分布率为58.97%,其中-45μm粒级分布率高达40.36%。尾矿中含镍矿物主要为黄铁矿和蛇纹石,黄铁矿中含镍量不稳定,并含一定量的钴,镍和钴为类质同象赋存于黄铁矿中。并且蛇纹石与黄铁矿间也存在明显的连生现象。尾矿中金属矿物颗粒粒度较细,为选矿回收增加了难度。试样的主要化学成分见表1。2试验工艺条件2.1磨矿细度与浮选效率的关系试样为浮选尾矿,在未磨的情况下-74μm粒级产率已达到58.97%,由前面工艺矿物学研究知其单体解离度已经较高,而且试样本身就含有一部分药剂,并且已经堆放多年,其表面氧化不断加剧,为浮选增加了不少难度。再次磨矿虽然可以将未解离的矿物充分解离,使矿物露出新鲜表面(特别是使硫化物暴露出来),但是磨矿也会使已经解离的矿物过磨,增加矿泥,降低浮选质量。试验流程见图1(以下条件试验均按此流程进行),磨矿细度与粗精矿镍品位和回收率关系见图2。由图2可知,随着磨矿细度的增加,浮选粗精矿中镍的品位和回收率都呈上升趋势;但超过-74μm70%时,镍品位和回收率却又有所下降。因此确定磨矿细度为-74μm占70%。2.2硫酸用量试验含镍矿物的浮选可以在自然pH、酸性、碱性条件下进行。对此选镍尾矿取了硫酸、碳酸钠作为调整剂,进行了大量的探索试验。试验结果表明,自然pH值条件以及以碳酸钠作为调整剂获得的浮选粗精矿的镍品位和回收率指标都相对较差。因此,选择硫酸作为调整剂。在酸性介质中,铁离子对镍黄铁矿有活化作用,当pH=9~10,铁离子形成亲水性的氢氧化铁薄膜,起抑制作用。硫酸用量与粗精矿镍品位和回收率关系见图3。由图3可知,随着硫酸用量的增加,浮选粗精矿的镍品位和回收率变好;但是当粗选+扫选Ⅰ的硫酸用量超过3.8+1.8kg/t时,指标变差。综合考虑,硫酸粗选+扫选Ⅰ的用量以3.8+1.8kg/t为宜。2.3抑制剂用量对浮选粗选指标的影响试验矿样中一部分脉石矿物的可浮性较好,而且在磨矿过程中因部分脉石矿物易泥化,产生的矿泥会覆盖在硫化镍矿物表面,阻碍药剂的作用,对硫化镍矿物的浮选产生一定的影响;因此,加强对脉石与矿泥的抑制显得很重要。研究表明,碳酸钠、六偏磷酸钠及CMC对蛇纹石有明显的抑制作用,古尔胶在浮选镍矿中是重要的脉石矿物滑石的抑制剂,水玻璃是矿泥的有效分散剂。为了考察碳酸钠、六偏磷酸钠、CMC、古尔胶、水玻璃、组合抑制剂CS对浮选指标的影响,进行了大量探索试验,试验结果表明组合抑制剂CS所获得的浮选粗精矿的镍品位和镍回收率指标相对最好。因此,选择CS作为抑制剂。抑制剂用量与粗精矿镍品位和回收率关系见图4。由图4可知,随着CS用量的增加,浮选粗精矿中镍品位和回收率增加,但当用量超过一定量时,指标又开始变差。综合考虑,CS粗选、扫选Ⅰ用量以900+180、400+90g/t为宜。2.4加回收率与所需资金的关系镍矿物可以被硫酸铜活化,所以选用硫酸铜作为活化剂,硫酸铜用量与粗精矿镍品位和回收率关系见图5。由图5可知,随着硫酸铜用量的增加,浮选指标变好;但当硫酸铜粗选、扫选Ⅰ、扫选Ⅱ用量超过140+75+35g/t时,指标开始下降。综合考虑,粗选、扫选Ⅰ、扫选Ⅱ硫酸铜用量以140+75+35g/t相对较好。2.5捕收剂用量试验黄药和黑药是金属硫化物浮选中最重要也是最常见的捕收剂,本试验选用丁基黄药、异戊基黄药、丁基铵黑药、25号黑药、WD作为选镍的捕收剂,结果表明以WD作为捕收剂,所得的浮选粗精矿综合指标相对较好。捕收剂用量与粗精矿镍品位和回收率关系见图6。由图6可知,随着捕收剂用量的增加镍回收率先增加后下降,而品位虽然有所下降但变化不大。综合考虑,粗选、扫选Ⅰ、扫选ⅡWD用量以250+100、150+0、60+0g/t相对较合适。2.6整个过程的封闭试验在上述多种条件试验的基础上进行了全流程闭路试验。闭路试验流程及药剂制度见7,试验结果见表2。3试验结果分析1)该镍尾矿中镍含量低,只有0.24%,其中硫化镍分布率为48.52%,硅酸镍分布率为51.48%。镍主要以镍黄铁矿和镍蛇纹石的形式存在,镍黄铁矿中同时含一定量钴,镍和钴赋存状态为类质同象赋存于黄铁矿中,且目的矿物嵌布粒度较细,粗细分布不均匀,部分脉石矿物易过磨而泥化,为选矿回收镍带来了一定的困难。2)本试验工艺流程相对简单,所用药剂也均为常规药剂,且用量不大,并且获得了镍品位