Обогащение никелевой руды

Никелевый рудник «Цзиньпин Баймачжай» принадлежит группе компаний Kenex. Этот рудник известен сложностью процесса обогащения ввиду низкого содержания руды и высокого содержания никельсодержащего пирротина и талька.

Начиная с 2003 года Центрально-Южный университет в сотрудничестве с группой “Kenex” проводил исследования в области высокоэффективных технологий обогащения никелевой руды с низким содержанием никеля. На основе систематических исследований технологической минералогии и с учётом свойств полезных и пустых минералов в руде были проведены углублённые исследования по таким аспектам, как высокоэффективные системы реагентов, удаление и подавление легко всплывающих пустых минералов, а также оптимизация структуры процесса флотации, что привело к созданию новых технологий флотации никелевой руды с низким содержанием никеля. В 2004 году “новый процесс деслиминговой флотации” был внедрен в промышленное производство, а в 2008 году был внедрен «новый процесс усиленной флотации с полным осаждением шлама», что позволило значительно улучшить технические показатели обогащения труднообогащаемой низкосортной никелевой руды из Цзиньпина Баймачжай и добиться значительных экономических и социальных выгод.

(1) Характеристики руды. По сравнению с другими сульфидными никелевыми рудами никелевый рудник «Юньнань Цзиньпин Баймачжай» обладает следующими особенностями: ① Полезное никелевые минералы — это пирротин и никелесодержащий пирротин, причем содержание никеля в пирротине составляет до 37,5%; ② Содержание никеля в полезных минералах низкое, например, в никелесодержащем пирротите содержание никеля составляет всего 0,89%, что затрудняет получение высококачественного никелевого концентрата; ③ Попутными минералами являются хлорит и тальк. Содержание талька превышает 20%, что затрудняет флотацию никелевой руды.

(2) Минеральный состав и содержание. Руда в основном встречается в виде слабо- или умеренно рассеянных вкраплений, при этом часть руды встречается в виде плотных массивов. В первом случае металлические минералы распределены разбросанно, во втором — руда имеет бронзово-желтый цвет и металлический блеск. Минеральный состав руды относительно сложен. Основным металлическим минералом является пирротин, за которым следуют халькопирит, никелевый пирротин, магнетит, пирит и лимонит. Иногда спорадически встречаются сфалерит, галенит, молибденит и самородное серебро. Попутные минералы представлены в основном хлоритом и тальком, а также биотитом, серицитом, кварцем, тремолитом, актинолитом, кальцитом и серпентином, как показано в таблице 5-8.

Таблица 5-8 Результаты анализа минерального состава и содержания сырой руды              единица измерения:%

(3) Результаты фазового анализа никеля: никель в основном содержится в пирите и пирротите. Особенно в пирротите… Учитывая, что доля никеля в пирротите достигает 37,51 TP3T, для повышения коэффициента извлечения никеля необходимо извлекать никелевый пирротит и никелесодержащий пирротит. Как показано в таблице 5-9.

Таблица 5-9 Результаты фазового анализа сырой никелевой руды              единица измерения:%

(4) Характеристики и распространение основных минералов. Никелевый пирит часто встречается в виде нерегулярных гранул, некоторые из которых имеют равноосную форму. В целом никелевый пирит в руде встречается примерно в четырёх формах:

① Крупнозернистые агрегаты, вкрапленные в массивную руду с высоким содержанием пирротина. Эти агрегаты часто содержат мелкие поры. Размер зерен значительно варьируется — от более 0,6 мм до 0,05 мм, обычно составляет 0,1–0,4 мм. Халкопирит заполняет края и трещины этих агрегатов.

② Субгедральные или агедральные гранулы, распределенные вдоль краёв и трещин агрегатов пирротина. Морфология этих агрегатов значительно варьируется, размер зёрен колеблется в пределах 0,02–0,15 мм, при этом некоторые из них превышают 0,2 мм. Эта форма никелевого пирита иногда встречается вдоль границ халькопирита или магнетита. ③ Внутри некоторых кристаллов пирротина обнаруживаются мелкие частицы в виде пламени, перьев или капель, размер которых, как правило, не превышает 0,02 мм, а в некоторых случаях составляет менее 0,005 мм. Местами этот пирротин может демонстрировать направленное расположение. Очевидно, что это продукт, образовавшийся в результате выделения никеля, изначально присутствовавшего в изоморфной форме в решетке пирротина, вследствие разделения твердого раствора.

④ Эти частицы, неравномерно распределенные в виде отдельных включений среди пустых пород, как правило, имеют довольно мелкий размер — в основном 0,01–0,06 мм. Из четырех вышеупомянутых типов пирротина наиболее распространены первый и второй типы, соотношение содержания которых составляет примерно 30:65:4:1. Поэтому пирротин, встречающийся в первой и второй формах, является основной целью для переработка никелевых руд.

(5) Технический подход. В связи с высоким содержанием легкофлотабельного талька, а также низким содержанием никеля и высокой долей пирротина в никелевой руде Цзиньпин на протяжении многих лет в процессе обогащения существовало постоянное противоречие: как повысить выход никеля при обогащении, не снижая при этом содержания никеля в концентрате. Это в основном проявляется в том, что тальк легко флотуется, но его трудно подавить, что приводит к низкому содержанию никеля в концентрате; одновременно пирротин обладает плохой флотабельностью, что затрудняет его флотацию и приводит к низкому коэффициенту извлечения никеля при флотации. Если же пирротин будет извлечен, содержание никеля в концентрате станет ещё ниже. Для решения этих проблем был предложен технический подход, направленный на предотвращение попадания талька в никелевый концентрат и повышение извлечения никелесодержащего пирротина, что позволит повысить коэффициент извлечения никеля при флотации, сохранив при этом содержание никеля в концентрате. Таким образом, на основе исследований в области технологической минералогии было проведено систематическое изучение процессов флотации и подавления талька, флотации никелесодержащего пирротина, флотационного разделения сульфидных минералов и силикатов магния, эффективного сочетания и рационального добавления реагентов, а также оптимизации структуры технологического процесса. В 2004 году был разработан новый “процесс обесшламования-флотации”. Благодаря обесшламованию талька и флотации удалось эффективно устранить влияние талька на флотацию никелесодержащих сульфидных минералов. При сохранении содержания никеля в концентрате на уровне около 3% коэффициент извлечения никеля увеличился с 60%–65% до 70%–75%. В 2008 году был разработан “процесс усиленной флотации с полным слаймингом для никелевой руды с низким содержанием никеля”. Благодаря селективному ингибированию талька удалось восстановить никель, терявшийся при деслиминге талька и флотации, что позволило повысить коэффициент извлечения никеля при флотации до 75%–80%.

Основные технические меры, применяемые в данном процессе, заключаются в следующем: ① Обезглинивание и флотация талька для создания условий флотации сульфидных никелевых руд. Используя естественную плавучесть талька, подбирается подходящий пенообразователь, и тальк подвергается предварительной флотации перед поступлением в процесс флотации сульфидных никелевых руд. Потери никеля при флотации талька можно контролировать в пределах 2%–4%. ② Подбор эффективных депрессантов для силикатов магния с целью подавления флотации остаточного талька и хлорита. ③ Используется высокоэффективный комбинированный сборщик для одновременной флотации никельсодержащих сульфидных минералов, таких как никелевый пирротин и никелесодержащий пирротин. ④ Структура процесса флотации никеля оптимизирована для обеспечения того, чтобы магниесодержащие силикатные минералы попадали в хвосты как можно раньше и своевременно. Основные параметры данного процесса: степень измельчения -74 мкм составляет от 70% до 75%, флотация по удалению шлама, грубая и доочистка никеля, очистка никеля, а также получение смешанного медно-никелевого концентрата для разделения меди и никеля с целью получения никелевого концентрата и медный концентрат.