微波助磨硫化镍铜矿及浮选工艺研究

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在自然界中,矿石中的有价金属通常与脉石相互嵌布、伴生,需要通过对矿物进行破碎以及细磨,使有价金属从矿石中暴露出来,随后通过浮选、磁选、重选等方法富集回收矿物中的有价金属。但是工业中对矿物的细磨难度大、能耗占比高,大部分的能量都用于磨矿过程中,且能量利用率极低。在细磨前对矿物进行热处理可以降低矿物的强度,但是常规的电阻加热能耗高,有一定的污染,因此本研究使用微波加热替代常规加热方法,利用微波的快速、选择性加热等特点,改变矿物的力学性质,使有价金属得到有效解离,提高矿物的磨矿效率,并探究了微波处理后对矿物浮选效率的影响。本文以甘肃金川某矿场的硫化镍铜矿为研究对象,使用X射线荧光光谱法(XRF)、X射线衍射(XRD)和电子扫描显微镜(SEM)等技术分析了矿物的元素组成、主要矿相的赋存状态、嵌布方式等要素。该矿物中目标元素镍和铜的含量分别为1.13%、0.6%,属于高品位的硫化镍铜矿。矿物的物相成分主要有蛇纹石、橄榄石和顽石等脉石和黄铜矿、黄铁矿等有用矿相。在恒定微波功率条件下研究了粒径为1-2cm硫化镍铜矿在微波场中的升温行为。由于该矿物中含有黄铜矿、黄铁矿等高吸波物质,在短时间的微波处理下便能升至较高温度;由于微波的选择性加热的特点,不同相界面上的温度差所导致的热应力膨胀会导致矿物内部原有的微小裂纹得到拓展;研究了微波处理对矿物的抗压强度的影响。以块状的硫化镍铜矿为原料,经不同时间的微波处理后进行抗压强度测试,结果表明微波处理促进了硫化镍铜矿由脆性材料向类似于塑性材料的转变,矿物的应力-应变曲线类似于延性断裂,且破碎时的极限应力同比原矿也得到了明显的下降,说明微波处理改变了矿物的力学性能,降低了机械强度,有利于矿物的破碎。在磨矿实验中,磨矿产品中粒径<-0.074mm矿物的质量百分比是衡量微波处理后对磨矿效率影响的主要评价指标。矿物细磨实验结果表明,经微波处理后的矿物,研磨后粒径<-0.074mm的矿物产率达到80%时所需研磨时间同比原矿平均缩短了3.3min,微波处理后矿物细磨产品的粒径小于20μm,都说明了矿物的可磨性得到了提高。本文还研究了微波处理对硫化镍铜矿浮选效率的影响。研究表明微波处理能够改变矿物表面的性质,促进离子之间的相互转化,提高浮选效率。浮选实验结果表明,经微波处理后,Cu、Ni的整体回收率同比原矿得到了提高,且尾矿中Cu、Ni的品位同比原矿得到了降低;在调整后的浮选工艺中,微波处理后Cu、Ni的回收率同比原矿分别平均提高了1.75%和3.33%,尾矿中Cu、Ni品位同比原矿分别平均下降了12.50%和26.79%。红外光谱分析和扫描电子显微镜图片都表明丁基黄药在矿物表面产生了明显的吸附现象,有利于提高Cu、Ni的浮选效率。综上所述,微波处理是一种提高矿物可磨性,降低矿物力学强度的有效方法,并且在浮选实验中提高了铜、镍的回收率,为硫化镍铜矿选矿提供了一种可行的预处理方法。
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