니켈 광석 선광

진핑 바이마자이 니켈 광산은 케넥스 그룹에 속해 있습니다. 이 광산은 광석의 함량이 낮고 니켈을 함유한 피로타이트와 탈크의 함량이 높아 선광이 까다로운 것으로 알려져 있습니다.

2003년부터 중남대학교는 케넥스 그룹과 협력하여 저품위 니켈 광석의 고효율 선광 기술에 대한 연구를 수행해 왔다. 체계적인 공정 광물학적 연구를 바탕으로, 광석 내 유광물 및 맥석의 특성을 고려하여 고효율 시약 시스템, 쉽게 부유되는 맥석의 제거 및 억제, 부유 공정 구조의 최적화 등의 측면에 대해 심층적인 연구를 수행한 결과, 저품위 니켈 광석을 위한 새로운 부유 기술을 개발했습니다. 2004년에는 “탈슬라임-부유 신공정”이 산업 현장에 적용되었으며, 2008년에는 “전체 슬라임화 강화 부유 신공정”이 도입되어, 진핑 바이마자이(Jinping Baimazhai)에서 생산되는 선광이 어려운 저품위 니켈 광석의 선광 기술 지표를 획기적으로 개선함으로써 상당한 경제적·사회적 성과를 거두었다.

(1) 광석 특성 다른 황화 니켈 광석과 비교했을 때, 윈난 진핑 바이마자이 니켈 광산은 다음과 같은 특징을 가지고 있다: ① 유효 니켈 광물 피로타이트와 니켈 함유 피로타이트이며, 피로타이트에서 니켈이 최대 37.5%를 차지합니다; ② 유용 광물의 니켈 함량은 낮은 편이며, 예를 들어 니켈 함유 피로타이트의 경우 니켈 함량이 0.89%에 불과하여 고품위 니켈 정광을 얻기 어렵다; ③ 맥석 광물은 클로라이트와 탈크이다. 탈크 함량이 20%를 초과하여 니켈 광석의 부유 선광이 어렵다.

(2) 광물 구성 및 함량 이 광석은 대부분 드문드문 산재하거나 중간 정도로 산재한 형태로 나타나며, 일부는 조밀한 덩어리 형태로도 발견된다. 전자는 금속 광물이 산발적으로 분포하는 반면, 후자는 청동색을 띠며 금속 광택을 보인다. 이 광석의 광물 구성은 비교적 복잡하다. 주요 금속 광물은 피로타이트이며, 그 다음으로 칼코피라이트, 니켈 피로타이트, 마그네타이트, 황철석, 리모나이트 순이다. 때때로 스팔레라이트, 갈레나, 몰리브데나이트, 원생 은이 산발적으로 발견되기도 한다. 표 5-8에 나타난 바와 같이, 맥석 광물은 주로 클로라이트와 탈크이며, 그 다음으로 비오타이트, 세리사이트, 석영, 트레몰라이트, 악티놀라이트, 방해석, 서펜타인이 뒤를 잇는다.

표 5-8 원광의 광물 조성 및 함량 분석 결과              단위: %

(3) 니켈의 상 분석 결과: 니켈은 주로 황철석과 마그네타이트에 분포합니다. 특히 피로타이트의 경우… 니켈 함량이 37.5%에 달하므로, 니켈 회수율을 높이기 위해서는 니켈 피로타이트와 니켈 함유 피로타이트를 회수해야 한다. 표 5-9에 나타난 바와 같다.

표 5-9 원료 니켈 광석의 상 분석 결과              단위: %

(4) 주요 광물의 특성 및 분포 니켈황철석은 종종 불규칙한 알갱이 형태로 나타나며, 그중 일부는 등축형 알갱이이다. 일반적으로 광석 속의 니켈황철석은 대략 네 가지 형태로 나타난다:

① 피로타이트가 풍부한 덩어리 광석 속에 박혀 있는 굵은 입자의 응집체. 이러한 응집체에는 종종 미세한 기공이 포함되어 있다. 입자 크기는 0.6 mm보다 큰 것부터 0.05 mm까지 매우 다양하며, 일반적으로 0.1–0.4 mm이다. 이러한 응집체의 가장자리와 균열 사이에는 황동석이 채워져 있다.

② 피로타이트 응집체의 가장자리와 균열을 따라 분포하는 준면상 또는 무면상 과립. 이러한 응집체의 형태는 상당히 다양하며, 입자 크기는 0.02–0.15 mm 범위이고, 일부는 0.2 mm보다 큰 경우도 있다. 이러한 형태의 니켈 황철석은 때때로 황동석이나 자철석의 가장자리를 따라 분포하기도 한다. ③ 일부 황철석 결정 내부에서는 가늘고 불꽃 모양, 깃털 모양 또는 물방울 모양의 입자들이 발견되는데, 일반적으로 0.02 mm보다 작으며, 경우에 따라서는 0.005 mm보다 더 작은 경우도 있다. 국부적으로 이 피르로타이트는 방향성을 띠는 배열을 보일 수 있다. 분명히 이는 피르로타이트 격자 내에 원래 동형 결정 형태로 존재하던 니켈이 고체 용액 분리에 의해 분리되어 형성된 산물이다.

④ 이 입자들은 갱석 광물 내에 불규칙하게 산재되어 있으며, 대개 매우 미세하여 대부분 0.01–0.06 mm 크기이다. 앞서 언급한 네 가지 유형의 피로타이트 중 제1형과 제2형이 가장 풍부하며, 광물 함량 비율은 약 30:65:4:1이다. 따라서 제1형과 제2형으로 나타나는 피르로타이트가 주요 탐사 대상이며, 니켈 광물 선광.

(5) 기술적 접근 방식: 진핑 니켈 광석에는 부유성이 매우 높은 활석이 다량 함유되어 있고, 니켈 함량은 낮지만 피로타이트의 비율이 높기 때문에, 수년간의 선광 생산 과정에서 “정광 등급을 저하시키지 않으면서 니켈 선광 회수율을 어떻게 향상시킬 것인가’라는 지속적인 모순이 존재해 왔다. 이는 주로 탈크가 부유하기 쉽지만 억제하기 어려워 정광의 니켈 등급이 낮아지는 한편, 피로타이트는 부유성이 나빠 부유하기 어렵기 때문에 니켈 부유 회수율이 낮아진다는 사실에서 주로 드러납니다. 피로타이트를 회수할 경우, 니켈 정광의 등급은 더욱 낮아지게 됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 탈크가 니켈 정광으로 유입되는 것을 방지하고 니켈을 함유한 피로타이트의 회수율을 높여, 니켈 정광의 등급을 유지하면서 니켈 부유 회수율을 향상시키는 기술적 접근 방식이 제안되었습니다. 따라서 공정 광물학 연구를 바탕으로, 탈크의 부양 및 억제, 니켈 함유 피로타이트의 부양, 황화물 광물과 규산마그네슘 광물의 부양 분리, 시약의 효율적인 조합 및 합리적인 첨가, 공정 구조의 최적화에 대한 체계적인 연구가 수행되었다. 2004년에는 새로운 ”탈슬라임-부양 공정“이 개발되었다. 탈크 탈슬라임 및 부양을 통해, 니켈 함유 황화광물의 부양에 미치는 탈크의 영향을 효과적으로 제거했다. 니켈 정광 등급을 약 3% 수준으로 유지하면서, 니켈 회수율은 60%–65%에서 70%–75%로 증가했습니다. 2008년에는 ”저품위 니켈 광석용 전체 슬라임 강화 부양 공정”이 개발되었다. 탈크의 선택적 억제를 통해 탈크 탈슬라임 및 부양 과정에서 손실되던 니켈을 회수함으로써, 니켈 부양 회수율을 75%–80%로 높였다.

이 공정에서 주로 채택된 기술적 조치는 다음과 같습니다. ① 니켈 황화물 광물의 부유 조건을 조성하기 위해 탈크의 탈점토 및 부유 공정을 실시합니다. 탈크의 자연적인 부유성을 활용하여 적절한 발포제를 선정하고, 니켈 황화물 광석 부유 공정에 투입하기 전에 탈크를 사전 부유시킵니다. 탈크 부유 공정 중 발생하는 니켈 손실은 2%–4% 수준으로 제어할 수 있습니다. ② 잔류 탈크 및 클로라이트의 부유를 억제하기 위해 규산마그네슘 광물에 효과적인 억제제를 선정합니다. ③ 고효율 복합 집광제를 사용하여 니켈 피로타이트 및 니켈 함유 피로타이트와 같은 니켈 함유 황화광물의 동시 선광을 달성한다. ④ 니켈 선광 공정 구조를 최적화하여 마그네슘 함유 규산염 광물이 가능한 한 조기에 적시에 광미로 유입되도록 한다. 이 공정의 기본 매개변수는 다음과 같습니다: -74 μm의 분쇄 세도(70%~75%), 탈점토 선광, 니켈 1차 선광 및 회수, 니켈 정제, 그리고 니켈 정광을 얻기 위한 구리-니켈 분리용 구리-니켈 혼합 정광 및 구리 정광.