金川镍矿二矿区富矿选矿降镁工艺技术研究现状及趋势

SerialNo．515March．2012

现代矿业

MORDENMINING

总第515期2012年3月第3期

李檄文

刘明宝

印万忠

（1．金川集团有限公司选矿厂；2．东北大学资源与土木工程学院）

我国镍矿石资源主要为富含MgO硅酸盐脉石矿物的低品位铜镍硫化矿。阐明了金

川镍矿二矿区富矿中氧化镁的产生原因、赋存状态及其对分选指标的影响机理。介绍了目前选矿

摘

要

降镁工作的研究现状，并有针对性的提出了以后选矿降镁工作的研究方向。

关键词

镍矿

选矿降镁

趋势

ResearchSituationandTrendofMagnesiumReductionTechnique

oftheRichNickelOreinJinchuanNo．2MineArea

LiXiwen1

LiuMingbao2

YinWanzhong2

（1．BeneficiationplantofJinchuanGroupLtd．；

2．CollegeofResourcesandCivilEngineering，NortheasternUniversity）

Abstract

NickeloreresourcesinChinaaremostlylow-gradecopper-nickelsulfideoreswithhigh

occurrenceanditspercentageofMgOcontainingsilicategangueminerals．Clarifiedtheformingcause，

influencingmechanismtotheseparationindexesofMgOinJinchuanNo．2mineareaandintroducedthecurrentstudystatusofmagnesiumreductionofnickelbeneficiationandproposeditstargetedresearchim-provement．

Keywords

Nickel，Magnesiumreduction，Trend

金川公司镍冶炼作业以火法闪速熔炼为主，闪速熔炼对入炉镍精矿中氧化镁含量有较高要求（一而金川镍矿资源中有潜力为闪般要求小于6．8%），

速炉熔炼提供合格给料的目前只有金川镍矿二矿区流动性较差，因此，如富矿。由于氧化镁熔点较高，

果入炉镍精矿中氧化镁含量较高的话，不仅会增加冶炼能耗更重要的是会在熔炼过程中造成闪速炉炉自20体的腐蚀。为了保障闪速炉的正常生产运行，世纪末期以来，国内众多科研单位和大中专院校的选矿工作者针对金川镍矿二矿区富矿的选矿降镁工并且部分成果也已经工作进行了大量的探索工作，

虽然药剂制度和工业化。但从目前的生产实践看，

但仍存在着艺流程基本可以满足闪速熔炼的要求，

生产指标不稳定，精矿工艺指标有待进一步提高的问题

［1］

1矿石工艺矿物学特性

金川二矿区矿石矿物种类较多，矿物组成较复

杂。常见的金属矿物主要有镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄

铜矿、紫硫镍矿、方黄铜矿、墨铜矿、四方硫铁矿、磁铁矿、铬尖晶石等，另外还有少量的钛铁矿、赤铁矿、白铁矿、碲铋矿、碲铋镍矿、碲铅矿、碲铋钯矿、自然金、银金矿、碲银矿、砷铂矿等。脉石矿物主要有蛇纹石、橄榄石、辉石、透闪石、碳酸盐、滑石、绿泥石、云母等。矿石含镍品位平均为1．29%，矿石的矿物组成和相对含量见表1，矿石中镍矿物物相分析结果见表2。

表1

矿物含量矿物含量

镍黄

铁矿3．85磁铁矿6．61透闪石13．44

矿石的矿物组成和相对含量

磁黄铁矿10．73

四方硫铁矿0．25赤铁矿0．14碳酸盐3．76

黄铜矿1．82铬尖晶石0．35滑石2．88

墨铜矿0．95橄榄石18．73绿泥石/云母2．87

铜镍铁矿0．15蛇纹石26．45

。

黄铁矿（白铁矿）0．73辉石6．29

*国际合作重大项目（编号：2010DFR70060）。

737104甘肃省金昌市金川区北京李檄文（1970—），男，工程师，路84号。

矿物含量

李檄文刘明宝等：金川镍矿二矿区富矿选矿降镁工艺技术研究现状及趋势

表2

矿石中镍主要物相分析结果

氧化镍0．1720．00

硅酸盐中镍

0．067．06

2012年3月第3期

全镍1．29100．00

物相含

量

硫化镍1．3096．08

通常情况下，镍矿浮选均在弱碱性条件下进行，由蛇纹石和镍黄铁矿的动电电位图可以看出，在浮选矿浆pH范围内，镍黄铁矿和蛇纹石带有不同电

，这必然引起蛇纹石与镍黄铁矿的“异性凝聚”荷，

由此导致最终精矿中氧化镁含量偏高。

2．2矿泥罩盖

蛇纹石是层状硅酸盐矿物中最简单的矿物，结

Mg3Si2O5（OH）4］，构式为［在它的每一层结构中都含有一层硅氧四面体，水镁石层获得额外电荷，所以

和另外一个硅氧四面体六方网成夹层结构。而滑石层间没有净电荷而只有范德华力时，这个夹层就很容易裂开，因此滑石也很软。绿泥石也是层状硅酸Fe）6Si4O10（OH）8，盐矿物，结构式为（Mg，它是在双层之间夹上一层水镁石而形成的，如果水镁石层价这个矿物就裂开，和蛇纹石与滑石相键遭到破坏，

它最松软。比，

氧化镁的赋存矿物蛇纹石、滑石和绿泥石均为层状结构，矿石疏松易碎，在磨矿过程中容易泥化，同时又由于滑石具有非极性表面，疏水性好，具有很强的天然疏水性，在浮选中仅用起泡剂就能使之很好上浮。图2是纯矿物研究中镍黄铁矿的SEM图谱，而图3则是镍黄铁矿与蛇纹石混合后的浮选精矿SEM照片。由图3可以明显的看出，细粒级的蛇纹石矿泥在镍黄铁矿表面发生了罩盖，因此可知，氧化镁赋存矿物泥化后的无选择性罩盖也是造成精矿氧化镁偏高的一个重要原因

。

占有率

由二矿区镍矿工艺矿物学研究可以看出，该矿区中镍主要以镍的金属硫化物形式存在，而蛇纹石的含量高达26．45%，给选矿降镁工作造成了巨大压力。

矿区中氧化镁含量在27%左右，岩矿鉴定表明，氧化镁主要赋存在蛇纹石、透闪石、绿泥石、滑石中，其次在橄榄石、辉石中

［2］

。矿石中橄榄石发生

蛇纹石化的反应近似表示为：

3（Mg，Fe）2SiO4+4H2O+SiO2+4O2→

2Mg3（Si2O5）（OH）4+2Fe3O4

矿石中辉石发生蛇纹石化的反应近似表示为：3（Mg，Fe）2（Si2O6）+4H2O+4O2→2Mg3（Si2O5）（OH）4+2SiO2+2Fe3O4

蛇纹石、绿泥石和透闪石会进一步发生滑石-碳

酸盐化，其反应近似表示为：

2Mg3（Si2O5）（OH）4+3CO2→H2Mg3Si4O12+3MgCO3+3H2O2Ca2Mg5（Si4O11）（OH）2+8CO2+11O2→2H2Mg3Si4O12+4CaMg（CO3）2+8SiO2

由以上研究可以看出，橄榄石、辉石、顽透辉石蚀变的蛇纹石和绿泥石及蛇纹石和绿泥石蚀变成的滑石、菱镁矿是造成二矿原矿石氧化镁重要的赋存矿物。

氧化镁赋存矿物对精矿氧化镁含量的影响机理

静电吸附

大量的研究证明，金川镍矿浮选精矿中氧化镁含量高主要是由于大量的蛇纹石吸附到镍黄铁矿表面所致。镍黄铁矿和蛇纹石的动电位和pH关系如图1所示

。

2．1

图1镍黄铁矿与蛇纹石动电电位与pH关系示意

△—镍黄铁矿；■—蛇纹石

总第515期现代矿业2012年3月第3期

3二矿区富矿选矿降镁工作研究现状

长期以来，对二矿区富矿的降镁研究主要从工

［2］

艺流程和药剂制度两个方面开展。胡熙赓等通过将铜镍混合后的精矿氧化后采用脂肪酸类的捕收剂直接将镍黄铁矿与蛇纹石分开的工艺，可以将蛇

［3］

纹石的含量由10．2%降低到6．3%。熊文良等使

将MgO用改性淀粉作为MgO脉石矿物的抑制剂，

的品位从原矿的21．77个百分点降到精矿的4．36个百分点。该改性淀粉是在碱性条件下，玉米淀粉与二硫化碳发生酯化反应而形成的酯化淀粉。由工艺矿物学研究可知，二矿区富矿中镍黄铁矿粗细嵌布不均。因此，为了避免泥化，早收快收已经单体解离的镍黄铁矿，金川选矿厂采用了针对二矿富矿特有的阶段磨矿—阶段选别工艺的降镁工艺流程如图4所示，图4中所示的精矿1即为送流程，

往闪速炉熔炼的镍精矿。

随着国内多家研究院所对降镁工艺研究的深入，只用改造流程来进行降镁已经不能完全满足闪速炉冶炼的要求，必须与降镁药剂结合起来共同降镁。目前现场选矿降镁所用的药剂主要有六偏磷酸钠和JCD组合药剂。

六偏磷酸钠对钙镁脉石的抑制机理主要为

2－

Na2［Na4（PO3）6］→2Na+［Na4（PO3）6］［Na4（PO3）6］+Mg

2－

［2］

：

图4阶段磨矿—阶段选别降镁工艺

2－［Na4（PO3）6］+Ca2+→Ca［Na4（PO3）6］

型降镁药剂，它主要是通过各组合药剂之间的互相作用来活化含镍硫化矿物并强化对蛇纹石等高含镁

脉石矿物的抑制来达到降镁的目的。该工艺主要选别指标见表3。