金属镍作为重要的战略资源,在各个领域特别是新能源领域发挥着巨大作用。全球镍资源主要富集于热带-亚热带区域,典型代表有古巴、巴西、印度尼西亚及澳大利亚。在我国,甘肃省以其巨大的镍矿储量著称,尤其金川的铜镍共生矿床储量位居世界第二、亚洲首位。尽管自然界中镍的保有量较高,但其从矿石中的提取过程颇具挑战性。本文将聚焦镍矿的选矿工艺,在此之前,需首先掌握镍的矿石特性。
一、镍矿石的基本特性
镍在地球元素丰度中位列第五,尤其富集于地核。其亲铁属性使得镍矿常与铁矿、铜矿形成共生矿床。工业上可利用的镍资源主要来自两大类矿石:硫化铜镍矿与红土镍矿。
红土镍矿
该类矿种全球储量巨大,以高铁含量和约1.6%~4.0%的镍品位为特征,是主要的氧化镍矿石类型,核心成分为镍褐铁矿。
硫化镍矿
尽管其储量低于红土镍矿,但硫化镍矿石支撑了全球约三分之二的镍工业供给,原因在于其更易于通过机械选矿方法进行富集处理。
在硫化镍矿中,镍元素主要赋存于镍黄铁矿、针硫镍矿、紫硫镍铁矿等独立矿物中,少量以硅酸镍形式存在。伴生的铜则主要存在于黄铜矿内。硫化铜镍矿的关键脉石矿物为蛇纹石、绿泥石和滑石,三者均属镁硅酸盐矿物。
二、镍矿选矿的核心工艺
红土镍矿的处理工艺
随着硫化镍资源的逐步消耗,红土镍矿成为未来开发的重点。然而,由于其镍元素多以类质同象形式分散于脉石矿物中,粒度细微且矿石具黏性,难以直接应用机械选矿方法。当前主流工艺是在磨矿后直接进入冶炼环节。
硫化镍矿的处理工艺
全球范围内硫化铜镍矿的性质普遍相近。对此类矿石,浮选法是主导的选别技术,磁选与重选可作为辅助手段。具体矿山需依据自身矿石性质与条件定制流程。通常,黄铜矿在硫化铜镍矿中可浮性最佳,但不同矿石因性质、嵌布特征等因素差异,浮选效果会有所不同。
三、硫化镍矿实际选矿案例分享
案例一:某矿床含磁黄铁矿、镍黄铁矿、磁铁矿等有用矿物,脉石为蛇纹石、橄榄石、辉石等。矿物嵌布关系复杂、粒度极不均匀、微细粒解离困难。该矿石中,紫硫镍铁矿浮选效果较优。
为提升镍铜回收率,减轻蛇纹石泥化对浮选的干扰,工艺采用阶段磨矿(减少泥化),并配合抑制剂与分散剂抑制蛇纹石。同时,为控制精矿氧化镁含量,实施了“两磨两选-粗精再磨-集中精选”流程。
案例二:某硫化镍矿床,脉石为易泥化且可浮性良好的钙、镁硅酸盐矿物。为降低精矿镁含量,试验后采用X-P及CMC等高效药剂进行浮选,显著提升了镍精矿品位。
案例三:某低品位硫化镍矿,含镍黄铁矿和针硫镍矿,脉石含大量蛇纹石。原有脱泥浮选流程效果不佳。经小型试验与分支浮选试验改进,将原两段脱泥底流分离并分别浮选,使镍回收率提升10.5%,经济效益显著提高。
从上述案例可归纳关键点:
硫化铜镍矿常含易泥化的蛇纹石脉石,流程设计需重点考量其对浮选的负面影响。常用对策包括脱泥或阶段磨矿以削减矿泥量。
硫化铜镍矿浮选的核心挑战之一是控制精矿中的氧化镁含量。依据矿石特性,选用适量且高效的抑制剂是实现该目标的关键手段。