Beneficiamento de minério de níquel

A mina de níquel Jinping Baimazhai pertence ao grupo Kenex. Essa mina é conhecida pelo difícil processo de beneficiamento, devido ao baixo teor do minério e ao alto teor de pirrotita e talco, que contêm níquel.

A partir de 2003, a Universidade do Centro-Sul colaborou com o Grupo Kenex para realizar pesquisas sobre tecnologia de beneficiamento de alta eficiência para minério de níquel de baixo teor. Com base em pesquisas sistemáticas sobre a mineralogia do processo e levando em consideração as propriedades dos minerais valiosos e dos minerais de ganga presentes no minério, foram realizadas pesquisas aprofundadas em aspectos como sistemas de reagentes de alta eficiência, remoção e supressão de ganga facilmente flutuável e otimização da estrutura do processo de flotação, resultando em novas tecnologias de flotação para minério de níquel de baixo teor. Em 2004, o “novo processo de deslimagem-flotação” foi colocado em aplicação industrial e, em 2008, foi implementado o “novo processo de flotação aprimorada com deslimagem total”, melhorando significativamente os indicadores técnicos de beneficiamento do minério de níquel de baixo teor e de difícil beneficiamento proveniente de Jinping Baimazhai, gerando benefícios econômicos e sociais significativos.

(1) Características do minério Em comparação com outros minérios de níquel sulfurosos, a mina de níquel de Baimazhai, em Jinping, Yunnan, apresenta as seguintes características: ① O útil minerais de níquel são a pirrotita e a pirrotita contendo níquel, sendo que o níquel representa até 37,5% na pirrotita; ② O teor de níquel nos minerais úteis é baixo, como na pirrotita contendo níquel, onde o níquel representa apenas 0,89%, dificultando a obtenção de concentrado de níquel de alta qualidade; ③ Os minerais de ganga são clorita e talco. O teor de talco é superior a 20%, o que dificulta a flotação do minério de níquel.

(2) Composição e Teor Mineral O minério ocorre principalmente de forma esparsamente disseminada a moderadamente disseminada, com parte dele apresentando-se em forma maciça e densa. O primeiro apresenta uma distribuição dispersa de minerais metálicos, enquanto o segundo tem uma cor amarelo-bronze e um brilho metálico. A composição mineral do minério é relativamente complexa. O principal mineral metálico é a pirrotita, seguida pela calcopirita, pirrotita de níquel, magnetita, pirita e limonita. Ocasionalmente, esfalerita, galena, molibdenita e prata nativa são encontrados esporadicamente. Os minerais de ganga são principalmente clorita e talco, seguidos por biotita, sericita, quartzo, tremolita, actinolita, calcita e serpentina, conforme mostrado na Tabela 5-8.

Tabela 5-8 Resultados da análise da composição mineral e do teor do minério bruto              unidade: %

(3) Resultados da análise de fases do níquel: O níquel está distribuído principalmente na pirita e na pirrotita. Especialmente na pirrotita… Com uma taxa de distribuição de níquel de até 37,5%, é necessário recuperar a pirrotita com níquel e a pirrotita contendo níquel, a fim de melhorar a taxa de recuperação de níquel. Conforme mostrado na Tabela 5-9.

Tabela 5-9 Resultados da análise de fases do minério de níquel bruto              unidade: %

(4) Características e distribuição dos principais minerais A pirita de níquel costuma apresentar-se na forma de grânulos irregulares, alguns dos quais são equiaxiais. Em geral, a pirita de níquel no minério ocorre em aproximadamente quatro formas:

① Agregados de granulometria grossa incorporados em minério maciço rico em pirrotita. Esses agregados frequentemente contêm poros finos. A granulometria varia consideravelmente, indo de mais de 0,6 mm até 0,05 mm, com valores típicos entre 0,1 e 0,4 mm. A calcopirita é encontrada preenchendo as bordas e fissuras desses agregados.

② Grânulos subedrais ou anedrais distribuídos ao longo das bordas e fissuras dos agregados de pirrotita. A morfologia desses agregados varia consideravelmente, com tamanhos de grãos que variam de 0,02 a 0,15 mm, e alguns com tamanho superior a 0,2 mm. Essa forma de pirita de níquel às vezes se distribui ao longo das bordas da calcopirita ou da magnetita. ③ Partículas finas, semelhantes a chamas, penas ou gotículas, são encontradas dentro de alguns cristais de pirrotita, normalmente menores que 0,02 mm e, em alguns casos, até menores que 0,005 mm. Localmente, essa pirrotita pode apresentar um arranjo direcional. Claramente, trata-se de um produto formado pela separação do níquel, originalmente presente de forma isomórfica na rede cristalina da pirrotita, devido à separação por solução sólida.

④ Distribuídas de forma irregular e esporádica entre os minerais de ganga, essas partículas são geralmente bastante finas, na maioria com tamanho entre 0,01 e 0,06 mm. Dos quatro tipos de pirrotita mencionados acima, o primeiro e o segundo são os mais abundantes, com uma proporção de conteúdo mineral de aproximadamente 30:65:4:1. Portanto, a pirrotita que ocorre nas primeira e segunda formas é o alvo principal para processamento de minério de níquel.

(5) Abordagem técnica Devido ao alto teor de talco altamente flutuável e ao baixo teor de níquel, mas com alta proporção de pirrotita no minério de níquel de Jinping, existe uma contradição persistente há anos na produção de beneficiamento: como melhorar a recuperação do níquel no beneficiamento sem reduzir o teor do concentrado. Isso se manifesta principalmente no fato de que o talco é facilmente flutuável, mas difícil de suprimir, resultando em um baixo teor de níquel no concentrado; simultaneamente, a pirrotita apresenta baixa flutuabilidade, dificultando sua flutuação e levando a uma baixa taxa de recuperação do níquel por flotação. Se a pirrotita for recuperada, o teor do concentrado de níquel será ainda mais baixo. Para resolver essas questões, foi proposta uma abordagem técnica para impedir que o talco entre no concentrado de níquel e para aumentar a recuperação da pirrotita contendo níquel, melhorando assim a taxa de recuperação por flotação do níquel e, ao mesmo tempo, garantindo o teor do concentrado de níquel. Portanto, com base em pesquisas em mineralogia de processos, foi realizado um estudo sistemático sobre a flotação e a supressão do talco, a flotação da pirrotita contendo níquel, a separação por flotação de minerais sulfuros e minerais de silicato de magnésio, a combinação eficiente e a adição racional de reagentes, e a otimização da estrutura do processo. Em 2004, foi desenvolvido um novo “processo de deslimagem-flotação”. Por meio da deslimagem e flotação do talco, a influência do talco na flotação dos minerais sulfuros contendo níquel foi efetivamente eliminada. Ao manter um teor de concentrado de níquel em torno de 3%, a taxa de recuperação de níquel aumentou de 60%–65% para 70%–75%. Em 2008, foi desenvolvido um “processo de flotação aprimorado com lodo total para minério de níquel de baixo teor”. Por meio da inibição seletiva do talco, o níquel perdido durante a deslimagem do talco e a flotação foi recuperado, aumentando a taxa de recuperação por flotação do níquel para 75%–80%.

As principais medidas técnicas empregadas nesse processo são as seguintes: ① Deslimagem e flotação do talco para criar condições para a flotação dos minerais de sulfeto de níquel. Aproveitando a flutuabilidade natural do talco, seleciona-se um espumante adequado, e o talco é submetido a uma pré-flotação antes de entrar no processo de flotação do minério de sulfeto de níquel. A perda de níquel durante a flotação do talco pode ser controlada entre 2% e 4%. ② Seleção de depressores eficazes para minerais de silicato de magnésio, a fim de inibir a flotação do talco residual e da clorita. ③ Utiliza-se um coletor combinado de alta eficiência para alcançar a flotação simultânea de minerais sulfurosos contendo níquel, como a pirrotita de níquel e a pirrotita com níquel. ④ A estrutura do processo de flotação de níquel é otimizada para garantir que os minerais silicatos contendo magnésio entrem nos rejeitos o mais cedo e oportunamente possível. Os parâmetros básicos desse processo são: finura de moagem de -74 μm, correspondente às etapas 70% a 75%; flotação de deslimagem; flotação de desbaste e recuperação de níquel; flotação de limpeza de níquel; e concentrado misto de cobre-níquel para separação de cobre e níquel, a fim de obter concentrado de níquel e concentrado de cobre.