Discussion about the Application of Separation Process in the Middling of a Copper-Nickel Sulfide Ore
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摘要: 本文通过对金川硫化铜镍矿矿石性质的分析以及中矿单独再磨再选流程、两磨两选流程、两磨两选+中矿再磨流程应用前后指标的对比和流程分析，结合现场生产实际情况，分析其流程的特点、存在的问题，其分析结果认为，两磨两选工艺流程不论在总精矿镍品位还是在回收率指标上都优于中矿单独再磨再选流程。前者总精矿镍品位达到7.96%，比后者提高0.26%，镍回收率达到83.65%，比后者提高0.25%。两磨两选流程和两磨两选+中矿再磨流程对比后发现后者能使低精矿镍品位有较大幅度的提升，由实施前的3.95%提高到实施后的4.45%，同时总精矿镍品位由原来的8.061%提升到8.28%。Abstract: Based on the analysis of copper-nickel sulfide ore, the comparison of indexes before and after the application of middling separate regrinding and reseparation process, two grinding and two separation process, two grinding and two separation + middling regrinding process and the analysis of the process. Combined with the actual production situation on site, the paper analyzes the problems existing in the characteristics of the process. The analysis results show that, two grinding and two separation process in both the total nickel concentrate grade and recovery index were superior to the middling separate regrinding and reseparation process. The former general nickel concentrate grade of 7.96%, 0.26% higher than that of the latter, nickel recovery rate reached 83.65%, 0.25% higher than the latter. Two grinding and two separation process and two grinding and two separation + middling regrinding process shows that the latter can make low nickel concentrate grade is greatly ascend, rose from 3.95% before the implementation to 4.45% after implementation, at the same time the total nickel concentrate grade from 8.061% to 8.28%
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Keywords:
- Copper-nickel sulfide ore /
- Beneficiation /
- Middling /
- Regrinding and reconcentration
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金川铜镍硫化矿石具有的特性是：(1)硫化矿物集合体嵌布粒度极不均匀，微细粒不易解离，矿物之间嵌布关系又极为复杂[1-2]；(2)硫化镍矿物易过粉碎、易被氧化，自然可浮性差异较大[3-4]；(3)以蛇纹石为主的脉石矿物氧化镁含量高，易泥化，且自然可浮性较好；(4)次生蚀变的矿石中含磁铁矿较高，并以微细粒穿插于镍铜矿物及硫化矿物的裂隙之中，与硫化矿物共生密切难以单体解离。这些特性对提高镍铜选别指标极为不利[5-6]。
金川铜镍硫化矿主要采用两磨两选的工艺流程，然后14000 t/d选矿系统由于各种原因设计为两磨两选+中矿单独再磨再选的工艺流程，这种流程设计的初衷为对浮游性较差的难选矿物及连生体的中矿实行单独再磨再选，其作用既可充分研磨连生体，避免连生体中脉石混入镍精矿或使有用金属损失于尾矿之中。但是该流程应用后发现不少问题和弊端，在后来通过多次流程改造形成了两磨两选+中矿再磨流程工艺流程。本文针对两磨两选、两磨两选+中矿单独再磨再选、两磨两选+中矿再磨流程三种工艺流程做对比分析，探讨三种工艺流程的特点[6]。
1. 中矿单独再磨再选和两磨两选流程对比
1.1 中矿单独再磨再选和两磨两选流程指标对比
表1是中矿单独再磨再选和两磨两选工艺流程指标对比分析结果。通过对比发现，两磨两选流程不论在总精矿镍品位还是在回收率指标上都优于中矿单独再磨再选流程。在原矿品位略低的情况下，总精矿镍品位达到7.96%，比中矿单独再磨再选流程提高0.26个百分点，镍回收率达到83.65%，比中矿单独再磨再选流程高0.25个百分点。说明两磨两选流程要优于中矿单独再磨再选流程。
表 1 两种流程指标对比分析结果Table 1. Comparative analysis results of two processes流程特点 原矿/
%总精矿镍
品位/%低精镍
品位/%总精镍回
收率/%中矿再磨单独
再选流程1.26 7.70 3.64 83.4 两段磨矿两段选别 1.21 7.96 4.18 83.65 1.2 流程分析
在中矿单独再磨再选工艺流程为中矿一次粗选、中矿一次扫选和中矿三次精选的闭路流程，在实际生产中反映出的流程结构问题较多,主要有代表性的问题如下：
（1）富集比低
通过多次流程考察发现中矿流程段选矿的富集比很低，而改造取消中矿再磨再选流程后，二段富集比比中矿单独再磨再选工艺流程提高1.5倍，选矿效率低是中矿单独再磨再选工艺流程的问题之一。
（2）中矿入选镍品位偏高
中矿流程主要处理的是二段一次精选排尾、二段一扫泡沫及中矿一次精选排尾，在生产实际中发现中矿入选品位较高，基本在0.8%~1.1%，入选品位高导致进入中矿段的金属量大，中矿选矿段负荷增加，金属量损失严重[7]。
（3）中矿段浮选流程来量不稳定
中矿量来源复杂，导致流程来量不稳定。实践表明：中矿入选的产率比原来设计的高出3倍以上，再加上入选中矿的原矿品位高，说明进入中矿流程的金属量远远高于设计的量，在生产上也观察到进入中矿旋流器分级的溢流矿浆不稳定，时常出现冒矿现象，而且矿浆量不稳，时而大，时而小，造成浮选作业环境紊乱，也是导致中矿再磨再选段选矿效果差的原因之一。
（4）中矿段给矿浓度不稳定
由于中矿来源于二段精、扫选流程中上游流程中的泡沫冲洗水添加量对中矿给矿浓度的影响较大，在生产中，为保持泡沫能够顺利排出，操作人员对泡沫冲洗水量调整次数较频繁，这就造成中矿段的添加水量变化次数频繁，再加上中矿来量的不稳定导致给矿浓度变化较大，给矿浓度变化时，有时相差10%的浓度变化，严重影响中矿浮选作业段的稳定操作。
（5）中矿排尾镍品位高
中矿流程的排尾镍品位原高于设计的0.23%，多次流程考察显示，中矿流程的排尾镍品位在0.5%以上，一部分难选矿物基本在中矿再磨再选的流程段不能有效富集，损失在尾矿中，导致总尾矿镍品位较高，可以说中矿排尾的镍品位直接决定了总尾矿镍品位的高低。
2. 两磨两选流程和两磨两选+中矿再磨流程对比
2.1 两磨两选流程和两磨两选+中矿再磨流程指标对比
为了比对两磨两选流程和两磨两选+中矿再磨流程的优劣性，对两种流程的指标进行统计。从表2数据可以看出，两磨两选+中矿再磨流程的指标体系较两磨两选流程有明显的优势，尤其是低精矿镍品位在原矿镍品位降低的情况下有较大幅度的提升，由3.95%提高到4.45%。总精矿镍品位由8.061%提升到8.28%，回收率由85.68%提高到85.72%。
表 2 两种流程指标数据情况Table 2. Index data of two processes项目 原矿品
位/%低精品
位/%总精品
位/%总回收
率/%两磨两选流程 1.363 3.95 8.061 85.68 两磨两选+中矿再磨 1.333 4.45 8.280 85.72 2.2 流程分析
对两种流程进行进行考查，主要是流程的富集比数据见表3，从表3中可以看出：两磨两选和两磨两选+中矿再磨流程对比，后者的二段各作业的镍品位较改造前都有明显的提升，尤其是二段粗选泡沫产品的质量提升对二段精选提供了有力的富集条件。同时也可以看出二段一次精选排尾（即返回量）的镍品位较改造前有降低趋势。其中最为显著的是二段二次精选的泡沫镍品位较改造前增加1%，增加幅度较大，说明中矿再磨实施后增加了中矿中有用矿物的单体解离度，使有用矿物更易富集到低精矿产品中。
表 3 两种流程镍品位对比结果分析Table 3. Comparison results analysis of two processes
产品二段粗选
泡沫/%二段一次
扫选泡沫/%二段二次扫选泡沫/% 二段二次
精选泡沫/%二段一次
尾矿/%两磨两选流程 1.7 1.18 1.41 3.4 1.41 两磨两选+中矿再磨 1.97 1.37 1.1 4.4 1.35 为了进一步考察流程中的问题，对中矿再磨前后的产品进行粒度组成分析表4、5是中矿再磨给料和产品粒度组成及金属品位分析。
从各粒级筛析产率来看，44.6~28.8 μm粒级区间产率最高，−74 μm含量从中矿再磨给料中85.66%变为排料中含量为89.24%，说明通过中矿再磨后细度增加不少。从金属品位来看，中矿再磨后细粒级的镍品位不同程度的都有所提高，尤其是−74 μm粒级的金属镍品位显著提高，说明通过中矿再磨后细粒级的矿物的单体解离度有所提高，为提高二段精矿镍品位提供有力条件，−11.3 μm粒级的镍品位从再磨前的0.49%提高到0.60%。
表 4 中矿再磨给料粒度组成及Ni金属含量分布Table 4. Particle size composition and Ni content distribution of middlings regrinding feed粒度/μm 产率/% 品位/% 金属分布率/% 累计金属分布率/% +96 3.00 1.32 2.98 2.98 −96+80 9.17 1.64 11.31 14.29 −80+74 2.17 1.67 2.72 17.02 −74+44.6 8.43 2.49 15.78 32.79 −44.6+28.8 34.11 1.48 37.96 70.75 −28.8+21.2 26.27 0.96 18.96 89.72 −21.2+15.0 10.59 0.92 7.33 97.04 −15+11.3 2.17 0.89 1.45 98.49 −11.3 4.09 0.49 1.51 100.00 合计 100.00 1.33 100.00 / 表 5 中矿再磨后产品粒度组成及Ni金属含量分布/%Table 5. Particle size composition and Ni metal content distribution of middling products after regrinding粒度/μm 产率/% 品位/% 金属分布率/% 累计金属分布率/% +96 2.29 1.37 2.39 2.39 −96+80 6.69 1.66 8.48 10.88 −80+74 1.78 1.60 2.17 13.05 −74+44.6 6.28 2.55 12.21 25.26 −44.6+28.8 30.42 1.56 36.23 61.48 −28.8+21.2 26.19 1.10 21.99 83.47 −21.2+15.0 9.83 1.08 8.10 91.57 −15+11.3 2.88 0.99 2.18 93.75 −11.3 13.64 0.60 6.25 100.00 合计 100.00 1.31 100.00 / 3. 结 论
（1）从中矿单独再磨再选流程和两磨两选流程的指标对比分析，认为两磨两选流程工艺流程不论在总精矿镍品位还是在回收率指标上都优于中矿单独再磨再选流程。后者总精矿镍品位达到7.96%，比前者提高0.26个百分点，镍回收率达到83.65%，比前者提高0.25个百分点。流程分析认为：中矿单独再磨再选流程富集比低，中矿入选镍品位偏高，中矿段负荷增加，金属量损失严重，中矿段浮选流程来量不稳定，中矿段给矿浓度不稳定，中矿排尾镍品位高是造成流程选矿效率的主要原因。
（2）两磨两选流程和两磨两选+中矿再磨流程指标对比分析认为：两磨两选+中矿再磨流程的指标体系较两磨两选流程有明显的优势，低精矿镍品位在原矿镍品位降低的情况下有较大幅度的提升，低精矿镍品位在原矿镍品位降低的情况下有较大幅度的提升，由3.95%提高到4.45%，总精矿镍品位由8.061%提升到8.28%，回收率由85.68%提高到85.72%。流程分析认为：两磨两选+中矿再磨流程的二段磨矿细度增加不少，从金属品位来看，中矿再磨后细粒级的镍品位不同程度的都有所提高，尤其是−74 μm粒级的金属镍品位显著提高，说明通过中矿再磨后细粒级的矿物的单体解离度有所提高，为提高二段精矿镍品位提升提供有力条件。
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表 1 两种流程指标对比分析结果
Table 1 Comparative analysis results of two processes
流程特点 原矿/
%总精矿镍
品位/%低精镍
品位/%总精镍回
收率/%中矿再磨单独
再选流程1.26 7.70 3.64 83.4 两段磨矿两段选别 1.21 7.96 4.18 83.65 
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表 2 两种流程指标数据情况
Table 2 Index data of two processes
项目 原矿品
位/%低精品
位/%总精品
位/%总回收
率/%两磨两选流程 1.363 3.95 8.061 85.68 两磨两选+中矿再磨 1.333 4.45 8.280 85.72
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表 3 两种流程镍品位对比结果分析
Table 3 Comparison results analysis of two processes
产品二段粗选
泡沫/%二段一次
扫选泡沫/%二段二次扫选泡沫/% 二段二次
精选泡沫/%二段一次
尾矿/%两磨两选流程 1.7 1.18 1.41 3.4 1.41 两磨两选+中矿再磨 1.97 1.37 1.1 4.4 1.35
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表 4 中矿再磨给料粒度组成及Ni金属含量分布
Table 4 Particle size composition and Ni content distribution of middlings regrinding feed
粒度/μm 产率/% 品位/% 金属分布率/% 累计金属分布率/% +96 3.00 1.32 2.98 2.98 −96+80 9.17 1.64 11.31 14.29 −80+74 2.17 1.67 2.72 17.02 −74+44.6 8.43 2.49 15.78 32.79 −44.6+28.8 34.11 1.48 37.96 70.75 −28.8+21.2 26.27 0.96 18.96 89.72 −21.2+15.0 10.59 0.92 7.33 97.04 −15+11.3 2.17 0.89 1.45 98.49 −11.3 4.09 0.49 1.51 100.00 合计 100.00 1.33 100.00 /
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表 5 中矿再磨后产品粒度组成及Ni金属含量分布/%
Table 5 Particle size composition and Ni metal content distribution of middling products after regrinding
粒度/μm 产率/% 品位/% 金属分布率/% 累计金属分布率/% +96 2.29 1.37 2.39 2.39 −96+80 6.69 1.66 8.48 10.88 −80+74 1.78 1.60 2.17 13.05 −74+44.6 6.28 2.55 12.21 25.26 −44.6+28.8 30.42 1.56 36.23 61.48 −28.8+21.2 26.19 1.10 21.99 83.47 −21.2+15.0 9.83 1.08 8.10 91.57 −15+11.3 2.88 0.99 2.18 93.75 −11.3 13.64 0.60 6.25 100.00 合计 100.00 1.31 100.00 /
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