CN103934099A - 一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法 - Google Patents
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Abstract
低品位矿石中的硫化镍主要通过浮选法进行回收，但其缺点是精矿中MgO含量高，由于含镁矿物熔点较高，流动性较差，当精矿中MgO含量高于6.5％时，会对后续镍的闪速熔炼新工艺带来炉体结瘤、炉体腐蚀等不利影响。针对含镁镍矿石分选中精矿镁高的难题，本发明提供一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法。该方法通过向镍黄铁矿精矿中添加六偏磷酸钠等表面调整剂，经搅拌使矿浆均匀分散；再添加磁种和表面活化剂，经搅拌，使磁种与镍黄铁矿精矿产生粘附团聚；再经磁选，得到按MgO计的镁含量低于6.5％的镍黄铁矿精矿。该法具有对镍黄铁矿物分选选择性较好、环保、能耗低、易操作、效率高等优点，解决了镍精矿中高镁的难题。
Description
技术领域
本发明属于矿物分选领域，具体涉及一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法。
背景技术
镍是银白色金属，具有磁性和良好的可塑性和导电性，不易被腐蚀而广泛应用于制造各种特种钢、耐热耐腐蚀合金、硬质合金等，是关乎国计民生的重要金属。镍在自然界中主要以硫化镍矿、红土镍矿和海底结核的形式存在。其中，硫化镍矿是目前提取镍的主要来源，我国典型的镍矿床主要有甘肃金川镍矿、吉林磐石镍矿、新疆喀拉通克和黄山镍矿以及四川的冷水菁镍矿等，多数为地下开采，随着开采的不断进行，高品位的硫化镍矿资源已经开采殆尽，现在已经开始对低品位硫化镍资源进行开采。矿石中的硫化镍主要通过浮选法进行回收，在回收过程中主要存在着两个问题：一是有价金属回收利用率低；二是精矿中MgO含量高。由于含镁矿物熔点较高，流动性较差，当精矿中MgO含量高于6.5％时，会对后续镍的闪速熔炼新工艺带来炉体结瘤、炉体腐蚀等不利影响。一直以来，降镁是科研工作者们研究的重点，也是难点。而造成镁高的原因是矿石中存在大量富含镁的脉石矿物，如蛇纹石、滑石、绿泥石等，这些矿物由于自身可浮性较好，自身硬度低，在磨矿过程中很容易过磨，造成这些微细脉石颗粒极易粘附在有用矿物表面形成“异质凝聚”，随之一起上浮到精矿中，从而造成精矿品位MgO含量较高，当MgO含量超过6.8％，镍品位相应也会降低，就要采用能耗高、成本高、处理能力低、污染严重、效率低的电炉进行熔炼，造成资源严重浪费。
目前降镁主要的工艺就是浮选法，科研工作者们针对浮选工艺、浮选药剂制度和浮选设备进行了大量的研究工作，也取得了显著的成绩，尤其是在浮选工艺方面，国内外科研院所和高校提出了多种工艺，如阶段磨矿-阶段选别、闪速浮选、酸法浮选、BFP工艺、电化学调控浮选等，也获得了一定效果，但是大部分工艺对矿石性质变化适应性差，导致不能稳定进行。在此背景下，急需一种新工艺从根本上适应镍精矿降镁的要求。
发明内容
针对含镁镍矿石分选中精矿镁高的难题，本发明提供了一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，该方法具有环保、能耗低、易操作、效率高等优点，可以使最终精矿中镁含量(按MgO计)降到6.5％以下。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，包括以下步骤：
(1)分散矿浆
取矿浆浓度为25％～35wt％、粒度为0.035mm～0.075mm的镍黄铁矿精矿，转速为1500r/min～2500r/min的条件下，边剪切搅拌，边用碱调整矿浆pH值为9～11，最优pH值为10～11；然后向矿浆中添加表面调整剂，加入量为每吨矿石加入200g～500g，同样转速下剪切搅拌3～5min，使矿浆均匀分散；
(2)加入磁种和表面活化剂
向分散的矿浆中加入改性的磁种和表面活化剂，磁种添加量为矿石质量的2％～5％，表面活化剂添加量为每吨矿石添加100g～500g，然后在转速为1000r/min～1500r/min的条件下，高速剪切搅拌3min～6min，使磁种与镍黄铁矿精矿产生粘附团聚；
(3)磁选
在2.0×105A/m～6.5×105A/m的磁场强度下将磁性产品与非磁性产品分离，获得的磁选产品即为按MgO计的镁含量低于6.5％的镍黄铁矿精矿。
上述一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，所述的表面调整剂为六偏磷酸钠、水玻璃、羧甲基纤维素、三聚磷酸钠、柠檬酸中的一种或多种的混合物，其中优选的为六偏磷酸钠。
上述一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，所述的碱为碳酸钠、氢氧化钠或碳酸氢钠。
上述一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，所述的磁种为粒度＜10μm的磁铁矿、磁黄铁矿或钛磁铁矿等强磁性矿物，其中优选的磁种为磁铁矿。
上述一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，所述的表面活化剂为质量比1:1的油酸和煤油。
本发明的原理：利用表面胶体化学的理论和磁性的原理，先向矿浆中添加表面调整剂，使脉石矿物与镍矿物分散；再添加改性的磁种和表面活化剂，使磁种在表面活化剂的作用下选择性的粘附在镍矿物表面，增强其磁性，辅以特定的搅拌条件，最后通过磁选法将镍矿物与脉石矿物分离。
本发明的优点：
1、本方法加入六偏磷酸钠等表面调整剂的目的是使矿浆中颗粒充分分散，并使罩盖在大颗粒上的微细颗粒解吸。
2、本方法采用高速剪切搅拌，目的是通过提高矿浆流体的剪切速度，将矿浆中颗粒充分分散，同时亦将添加到矿浆中的表面调整剂均匀分布，从而增大颗粒与表面调整剂间的碰撞能，而使矿浆处于稳定的分散状态。
3、在优点2的条件基础上，选择和添加合适的表面活化剂，如油酸和煤油，它们为疏水油，在强搅拌条件下，可以使上述的疏水油乳化成极微小的油滴，在矿浆中均匀分散，大大增大了油滴在矿浆中比表面积，进而增强了表面活化剂和颗粒的碰撞几率和提高了二者的碰撞能，而在碱性条件(pH值9～11)下，可以使活化剂在目的矿物表面吸附产生健合力，降低矿粒间的斥力能，削弱表面活化剂与含镁矿物的吸附，从而使磁种与目的矿物产生较强的粘附而团聚在一起。
4、该法具有对镍黄铁矿矿物分选选择性较好、环保、能耗低、易操作、效率高等优点。
5、该方法可最终使镍黄铁矿精矿中镁含量(按MgO计)低于6.5％，，解决了镍精矿中高镁的难题，满足了闪速炉对镍原料质量的要求。
附图说明
图1为本发明一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例2～8选用的镍黄铁矿精矿来自于金川的镍黄铁矿，镍黄铁含量约为90％，其他10％主要为黄铁矿和少量的磁黄铁矿，黄铜矿等，粒度均为0.035mm～0.075mm。
蛇纹石取自鞍山的岫岩玉，滑石取自鞍山某矿山、绿泥石取自丹东某矿山，粒度为0.035mm～0.075mm。
高速剪切机型号为JB50-S。
磁选机为XCSQ-50×70湿式强磁机。
金相显微镜型号为Motic BA300Pol。
pH检测仪型号为上海雷磁pHS-3C。
其他试剂均为市购。
实施例1
实际矿石为金川低品位镍黄铁矿精矿，含Ni为3.25％，镍黄铁矿含量为9.49％，含MgO为8.58％，粒度为＜0.075mm占90％。
一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，包括以下步骤：
1、分散矿浆
将低品位镍黄铁矿精矿100g加水400mL，混匀，倒入高速剪切搅拌机中，转速为1500r/min，边搅拌边用碳酸钠调整矿浆pH值在10.5～11.0之间；再向矿浆中加入20mg六偏磷酸钠，转速为1500r/min，剪切搅拌5min，使矿浆均匀分散；
2、加入磁种和表面活化剂
向搅拌分散的矿浆中加入4g粒度＜10μm的磁铁矿粉，10mg油酸和10mg煤油；调整转速为1200r/min，剪切搅拌4min；
3、磁选
将步骤2中搅拌后的矿浆倒入XCSQ-50×70湿式强磁机给料筒内，设置背景磁场强度4.0×105A/m，进行磁选分离，分别获得磁性产品(精矿)和非磁性产品(尾矿)。
将所得精矿和尾矿进行化学分析，结果表明，精矿中Ni含量为3.72％，镍黄铁矿含量10.86％(含磁种)，MgO含量5.24％；尾矿中MgO含量为9.87％，Ni含量为0.51％，镍黄铁矿含量为1.49％。
对比例
一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法(不加入表面活化剂)，包括以下步骤：
1、分散矿浆
将低品位镍黄铁矿精矿100g加水400mL，混匀，倒入高速剪切搅拌机中，转速为1500r/min，边搅拌边用碳酸钠调整矿浆pH值在10.5～11.0之间；再向矿浆中加入20mg六偏磷酸钠，转速为1500r/min，剪切搅拌5min，使矿浆均匀分散；
2、加入磁种
向搅拌分散的矿浆中加入4g粒度＜10μm的磁铁矿粉，调整转速为1200r/min，剪切搅拌4min；
3、磁选
将步骤2中搅拌后的矿浆倒入XCSQ-50×70湿式强磁机给料筒内，设置背景磁场强度4.0×105A/m，进行磁选分离，分别获得磁性产品(精矿)和非磁性产品(尾矿)。
将所得精矿和尾矿进行化学分析，结果表明，精矿中Ni含量为3.36％，镍黄铁矿含量9.82％，MgO含量7.69％；尾矿中MgO含量为9.24％，Ni含量为2.87％，镍黄铁矿含量为8.39％。
实施例2
1、分散矿浆
将镍黄铁矿精矿和蛇纹石纯矿物，按照质量比1:1进行混合，得到人工混合矿；将混合矿70g加水200mL后混匀，置入高速剪切搅拌机中，转速为2500r/min，边搅拌边用碳酸氢钠调整矿浆pH值在10.0～10.5之间；再向矿浆中加入35mg六偏磷酸钠，转速为2500r/min，剪切搅拌3min，使矿浆均匀分散；
2、加入磁种和表面活化剂
向搅拌分散的矿浆中加入3.5g粒度＜10μm的磁铁矿粉，17.5mg油酸和17.5mg煤油；调整转速为1500r/min，剪切搅拌6min；
3、磁选
将步骤2中搅拌后的矿浆倒入XCSQ-50×70湿式强磁机给料筒内，设置背景磁场强度6.5×105A/m，进行磁选分离，分别获得磁性产品(精矿)和非磁性产品(尾矿)。
采用金相显微镜分析精矿和尾矿产品，精矿中镍黄铁矿含量在90％左右，蛇纹石含量为3％左右；尾矿中蛇纹石含量为95％以上，同时将所得精矿和尾矿进行化学分析，结果表明，精矿中镍黄铁矿含量93.01％，MgO含量0.91％；尾矿中MgO含量为34.42％，镍黄铁矿含量为0.95％。
实施例3
1、分散矿浆
将镍黄铁矿精矿和蛇纹石纯矿物，按照质量比2:1进行混合，得到人工混合矿；将混合矿100g加水300mL后混匀，置入高速剪切搅拌机中，转速为2200r/min，边搅拌边用碳酸钠调整矿浆pH值在9.5～10.0之间；再向矿浆中加入40mg水玻璃，转速为2200r/min，剪切搅拌5min，使矿浆均匀分散；
2、加入磁种和表面活化剂
向搅拌分散的矿浆中加入4g粒度＜10μm的钛磁铁矿粉，20mg油酸和20mg煤油；调整转速为1300r/min，剪切搅拌5min；
3、磁选
将步骤2中搅拌后的矿浆倒入XCSQ-50×70湿式强磁机给料筒内，设置背景磁场强度5.0×105A/m，进行磁选分离，分别获得磁性产品(精矿)和非磁性产品(尾矿)。
采用金相显微镜分析精矿和尾矿产品，精矿中镍黄铁矿含量在90％左右，蛇纹石含量为4％左右；尾矿中蛇纹石含量为95％左右，同时将所得磁性精矿和非磁性尾矿进行化学分析，结果表明，精矿中镍黄铁矿含量90.58％，MgO含量1.95％；尾矿中MgO含量为33.78％，镍黄铁矿含量为1.96％。
实施例4
1、分散矿浆
将镍黄铁矿精矿和蛇纹石纯矿物，按照比例4:1进行混合，得到人工混合矿；将混合矿60g加水200mL后混匀，置入高速剪切搅拌机中搅拌，转速为2000r/min，并采用碳酸氢钠调整矿浆pH值在9.0～9.5之间；再向矿浆中加入18mg羧甲基纤维素，转速为2000r/min，剪切搅拌4min，使矿浆均匀分散；
2、加入磁种和表面活化剂
向搅拌分散的矿浆中加入1.8g粒度＜10μm的磁黄铁矿粉，6mg油酸和6mg煤油；调整转速为1200r/min，剪切搅拌3min；
3、磁选
将步骤2中搅拌后的矿浆倒入XCSQ-50×70湿式强磁机给料筒内，设置背景磁场强度2.0×105A/m，进行磁选分离，分别获得磁性产品(精矿)和非磁性产品(尾矿)。
采用金相显微镜分析精矿和尾矿产品，精矿中镍黄铁矿含量在92％左右，蛇纹石含量为2％左右；尾矿中蛇纹石含量为95％左右，同时将所得磁性精矿和非磁性尾矿进行化学分析，结果表明，精矿中镍黄铁矿含量90.03％，MgO含量0.84％；尾矿中MgO含量为32.26％，镍黄铁矿含量为3.66％。
实施例5
1、分散矿浆
将镍黄铁矿精矿和滑石纯矿物，按照质量比1:1进行混合，得到人工混合矿；将混合矿70g加水200mL后混匀，置入高速剪切搅拌机中搅拌，转速为2500r/min，并采用氢氧化钠调整矿浆pH值在10.5～11.0之间；再向矿浆中加入35mg三聚磷酸钠，转速为2500r/min，剪切搅拌3min，使矿浆均匀分散；
2、加入磁种和表面活化剂
向搅拌分散的矿浆中加入3.5g粒度＜10μm的磁铁矿粉，17.5mg油酸和17.5mg煤油；调整转速为1000r/min，剪切搅拌6min；
3、磁选
将步骤2中搅拌后的矿浆倒入XCSQ-50×70湿式强磁机给料筒内，设置背景磁场强度6.5×105A/m，进行磁选分离，分别获得磁性产品(精矿)和非磁性产品(尾矿)。
采用金相显微镜分析精矿和尾矿产品，精矿中镍黄铁矿含量在90％左右，滑石含量为5％左右；尾矿中滑石含量为95％左右，同时将所得磁性精矿和非磁性尾矿进行化学分析，结果表明，精矿中镍黄铁矿含量90.67％，MgO含量2.01％；尾矿中MgO含量为24.56％，镍黄铁矿含量为2.91％。
实施例6
1、分散矿浆
将镍黄铁矿精矿和滑石纯矿物，按照比例4:1进行混合，得到人工混合矿；将混合矿60g加水200mL后混匀，置入高速剪切搅拌机中搅拌，转速为1800r/min，并采用碳酸钠调整矿浆pH值在10.0～10.5之间；再向矿浆中加入6mg水玻璃和12mg羧甲基纤维素，转速为1800r/min，剪切搅拌4min，使矿浆均匀分散；
2、加入磁种和表面活化剂
向搅拌分散的矿浆中加入1.8g粒度＜10μm的磁黄铁矿粉，9mg油酸和9mg煤油；调整转速为1200r/min，剪切搅拌6min；
3、磁选
将步骤2中搅拌后的矿浆倒入XCSQ-50×70湿式强磁机给料筒内，设置背景磁场强度3.0×105A/m，进行磁选分离，分别获得磁性产品(精矿)和非磁性产品(尾矿)。
采用金相显微镜分析精矿和尾矿产品，精矿中镍黄铁矿含量在90％左右，滑石含量为5％左右；尾矿中滑石含量为95％左右，同时将所得磁性精矿和非磁性尾矿进行化学分析，结果表明，精矿中镍黄铁矿含量91.12％，MgO含量1.81％；尾矿中MgO含量为24.89％，镍黄铁矿含量为5.63％。
实施例7
1、分散矿浆
将镍黄铁矿精矿和绿泥石纯矿物，按照质量比1:1进行混合，得到人工混合矿；将混合矿70g加水200mL后混匀，置入高速剪切搅拌机中搅拌，转速为2500r/min，并采用氢氧化钠调整矿浆pH值在10.5～11.0之间；再向矿浆中加入20mg六偏磷酸钠和15mg三聚磷酸钠，转速为2500r/min，剪切搅拌3min，使矿浆均匀分散；
2、加入磁种和表面活化剂
向搅拌分散的矿浆中加入3.5g粒度＜10μm的磁铁矿粉，17.5mg油酸和17.5mg煤油；调整转速为1500r/min，剪切搅拌3min；
3、磁选
将步骤2中搅拌后的矿浆倒入XCSQ-50×70湿式强磁机给料筒内，设置背景磁场强度6.5×105A/m，进行磁选分离，分别获得磁性产品(精矿)和非磁性产品(尾矿)。
采用金相显微镜分析精矿和尾矿产品，精矿中镍黄铁矿含量在90％左右，绿泥石含量为5％左右；尾矿中绿泥石含量为95％左右，同时将所得磁性精矿和非磁性尾矿进行化学分析，结果表明，精矿中镍黄铁矿含量90.51％，MgO含量1.99％；尾矿中MgO含量为34.05％，镍黄铁矿含量为1.69％。
实施例8
1、分散矿浆
将镍黄铁矿精矿和绿泥石纯矿物，按照比例4:1进行混合，得到人工混合矿；将混合矿100g加水400mL后混匀，置入高速剪切搅拌机中搅拌，转速为2000r/min，并采用碳酸钠调整矿浆pH值在10.0～10.5之间；再向矿浆中加入20mg柠檬酸，转速为2000r/min，剪切搅拌4min，使矿浆均匀分散；
2、加入磁种和表面活化剂
向搅拌分散的矿浆中加入2.0g粒度＜10μm的钛磁铁矿粉，5mg油酸和5mg煤油；调整转速为1000r/min，剪切搅拌4min；
3、磁选
将步骤2中搅拌后的矿浆倒入XCSQ-50×70湿式强磁机给料筒内，设置背景磁场强度3.0×105A/m，进行磁选分离，分别获得磁性产品(精矿)和非磁性产品(尾矿)。
采用金相显微镜分析精矿和尾矿产品，精矿中镍黄铁矿含量在90％左右，滑石含量为5％左右；尾矿中绿泥石含量为95％左右，同时将所得磁性精矿和非磁性尾矿进行化学分析，结果表明，精矿中镍黄铁矿含量91.91％，MgO含量2.09％；尾矿中MgO含量为23.86％，镍黄铁矿含量为2.23％。
Claims (6)
1.一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分散矿浆
取矿浆浓度为25％～35wt％、粒度为0.035mm～0.075mm的镍黄铁矿精矿，转速为1500r/min～2500r/min的条件下，边剪切搅拌，边用碱调整矿浆pH值为9～11；然后向矿浆中添加表面调整剂，加入量为每吨矿石加入200g～500g，同样转速下剪切搅拌3～5min，使矿浆均匀分散；
(2)加入磁种和表面活化剂
向分散的矿浆中加入改性的磁种和表面活化剂，磁种添加量为矿石质量的2％～5％，表面活化剂添加量为每吨矿石添加100g～500g，然后在转速为1000r/min～1500r/min的条件下，高速剪切搅拌3min～6min，使磁种与镍黄铁矿精矿产生粘附团聚；
(3)磁选
在2.0×105A/m～6.5×105A/m的磁场强度下将磁性产品与非磁性产品分离，获得的磁选产品即为按MgO计的镁含量低于6.5％的镍黄铁矿精矿。
2.根据权利要求1所述的一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，其特征在于，步骤(1)所述的矿浆pH值为10～11。
3.根据权利要求1或2所述的一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，其特征在于，步骤(1)所述的碱为碳酸钠、氢氧化钠或碳酸氢钠。
4.根据权利要求1所述的一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，其特征在于，步骤(1)所述的表面调整剂为六偏磷酸钠、水玻璃、羧甲基纤维素、三聚磷酸钠、柠檬酸中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，其特征在于，步骤(2)所述的磁种为粒度＜10μm的磁铁矿、磁黄铁矿或钛磁铁矿。
6.根据权利要求1所述的一种降低镍黄铁矿精矿中镁含量的方法，其特征在于，步骤(2)所述的表面活化剂为质量比1:1的油酸和煤油。
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