低品位硫化鎳礦中含鎳硫化礦物同步疏水的理論與技術研究.pdf

1、隨著高品位硫化鎳礦資源儲量的不斷減少，對低品位硫化鎳礦的開發(fā)顯得日益重要。低品位硫化鎳礦中的鎳金屬主要以鎳黃鐵礦的形式存在，但鎳黃鐵礦與磁黃鐵礦和黃鐵礦緊密共生且嵌布粒度不均，難以單體解離。為了解決低品位硫化鎳礦難以浮選回收的問題，提高鎳資源利用率，提出了含鎳硫化礦物同步疏水的思想。為實現(xiàn)這一目標，首先針對低品位硫化鎳礦中主要的含鎳硫化礦物鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦的基本性質從熱力學、電化學和第一性原理計算的角度進行了研究，然后考察了浮

2、選礦漿體系中存在的捕收劑、難免金屬離子和礦漿調(diào)整劑對硫化礦物浮選行為和表面產(chǎn)物的影響。通過以上系統(tǒng)研究，得出了硫化礦物在礦漿中表面產(chǎn)物和疏水性的變化規(guī)律，形成了硫化礦物同步疏水調(diào)控機制，將之與鎂硅酸鹽礦物同步分散/抑制理論結合，開發(fā)出適合處理低品位硫化鎳礦的強化浮選技術。本文的主要研究內(nèi)容和結論如下:
　　 (1)硫化鎳礦中主要硫化礦物的浮選行為及疏水產(chǎn)物
　　 采用熱力學、浮選試驗、電化學和表面XRD分析等方法研究了硫

3、化礦物在自誘導、硫誘導和捕收劑誘導浮選時表面發(fā)生的電化學反應和表面產(chǎn)物，得到了不同條件下硫化礦物的同步疏水pH區(qū)間。
　　 根據(jù)溶液化學原理，繪制了FeS2-H2O系，F(xiàn)eS-H2O系，(Ni，F(xiàn)e)9S8-H2O系和NiS-H2O系的Eh-pH圖，分析表明，低品位硫化鎳礦中的主要硫化礦物均存在適當?shù)腅h，pH區(qū)間使礦物表面生成單質硫實現(xiàn)表面疏水;硫化礦物自誘導浮選的主要疏水產(chǎn)物為金屬離子溶出后形成的缺金屬硫化物和單質硫S0;硫

4、誘導浮選的主要疏水產(chǎn)物為溶液中HS(-)被氧化吸附在礦物表面的單質硫S0;黃藥類捕收劑在硫化礦物表面的主要疏水產(chǎn)物為雙黃藥;三種硫化礦物在自誘導浮選中的同步疏水區(qū)間為:4＜pH＜7，硫誘導浮選的同步疏水區(qū)間為:2.6＜pH＜11，捕收劑誘導浮選的同步疏水區(qū)間為:2＜pH＜11，加入捕收劑使硫化礦物的同步疏水區(qū)間擴大，有利于實現(xiàn)其同步疏水。
　　 (2)硫化礦物的電子結構及對礦物浮選行為的影響
　　 采用基于密度泛函的第一

5、性原理對幾種鎳鐵硫化礦物的電子結構進行計算，得到硫化礦物的導電類型和表面活性質點并討論其對礦物浮選行為的影響。
　　 能帶結構分析表明:黃鐵礦和針鎳礦屬于直接帶隙p型半導體，鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦為金屬導體。p型半導體導帶電子少容易接收捕收劑的電子，因此捕收劑更容易與黃鐵礦作用，而鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦為金屬導體，與捕收劑作用能力相近;態(tài)密度和分態(tài)密度分析表明:在所研究的幾種鎳鐵硫化礦物中鐵原子的活性最強，鎳原子活性次之，因此鎳鐵硫化礦

6、物中鐵原子優(yōu)先溶出，且表面活性質點的差異導致礦物浮選行為的差異。
　　 (3)硫化鎳礦礦漿中主要的難免金屬離子及其對硫化礦物腐蝕電化學行為的影響
　　 通過對礦漿溶液的分析確定了硫化鎳礦浮選礦漿體系中存在的主要難免金屬離子，并用靜電位、Tafel極化曲線、循環(huán)伏安法和交流阻抗等方法研究了其對礦物腐蝕行為的影響。
　　 硫化鎳礦浮選礦漿中存在以Mg2+、Ni2+、Fe3+和Cu2+為主的難免金屬離子，各金屬離子均會

7、增大磁黃鐵礦與黃鐵礦和鎳黃鐵礦的靜電位差，增強電偶腐蝕，增大磁黃鐵礦與鎳黃鐵礦和黃鐵礦的表面差異。Mg2+使鎳黃鐵礦表面腐蝕速率增加，卻使磁黃鐵礦和黃鐵礦腐蝕速率降低;Ni2+在低濃度(＜5×10-4mol·L-1)下對三種硫化礦物的表面氧化有較強的抑制作用，在較高濃度(≥1×10-3mol·L-1)下抑制作用減弱;Fe3+能加速硫化礦物表面的氧化，作用較短時間就可使礦物表面生成大量疏水性物質(S0)，延長作用時間會使礦物表面的疏水性物

8、質被氧化為親水性物質，降低礦物表面疏水性;Cu2+通過置換反應在鎳黃鐵礦表面形成疏水性的CuS使鎳黃鐵礦表面疏水性增加。
　　 (4)礦漿調(diào)整劑對硫化礦物疏水性的影響及硫化礦物同步疏水調(diào)控機制
　　 通過考察調(diào)整劑對硫化礦物表面潤濕性、表面電性、捕收劑吸附量、浮選行為和腐蝕行為的影響，確定了實現(xiàn)硫化礦物同步疏水調(diào)控的關鍵因素。
　　 礦漿調(diào)整劑CMC和古爾膠會降低硫化礦物的疏水性和回收率;捕收劑PAX與調(diào)整劑CM

9、C和古爾膠在硫化礦物表面發(fā)生競爭吸附，優(yōu)先加入捕收劑可以減弱調(diào)整劑對硫化礦物的抑制作用，增加捕收劑在礦物表面的吸附量提高硫化礦物疏水性和回收率。
　　 (5)低品位硫化鎳礦強化浮選技術
　　 將硫化礦物同步疏水機理與脈石礦物同步分散/抑制機理結合，提出了低品位硫化鎳礦強化浮選技術，針對含鎳0.53％，銅0.27％的低品位硫化鎳礦進行工業(yè)試驗，得到鎳品位5.68％，銅品位3.14％的銅鎳混合精礦，鎳和銅的回收率分別為80.