千金鎳礦選礦尾砂物質組成研究

目前，金川有色金屬公司完成了第二階段的擴建工程，年開采礦石330.350萬噸。選擇原礦錫含量為1.2%1.5%，銅含量為0.6%0.8%，研磨后75%為-200，年最終礦產(chǎn)量超過100萬元。自1963年投產(chǎn)至今,選礦尾礦累計已達1500萬m3,堆存在兩座尾礦庫,既加速生態(tài)環(huán)境的惡化,損害人民生活健康和農業(yè)生產(chǎn),又增加了企業(yè)生產(chǎn)成本,付出了巨額治理費和賠償費。隨著國有企業(yè)改制工作的逐步深入,礦產(chǎn)資源供給和富余人員安置問題也日益成為必須解決的緊迫而重大事情。針對這種現(xiàn)狀,弄清選礦尾砂的潛在利用價值、探尋治理方法及其綜合利用途徑就成為金川有色金屬公司工程技術人員日益迫切的重大課題。1采礦帶的礦物學特征1.1磨三選車間金川超基性巖型硫化銅鎳礦床現(xiàn)有兩個生產(chǎn)礦山:龍首礦和二礦區(qū)。金川有色金屬公司選礦廠現(xiàn)有兩個生產(chǎn)車間,一浮選車間處理龍首礦富礦石,原礦鎳品位1.2%~1.4%、銅品位0.6%~0.7%,采用三磨三選流程;二選車間主要處理二礦區(qū)富礦石,原礦鎳品位1.35%~1.50%、銅品位0.75%~0.81%,采用二磨二選流程。二個選礦車間排棄的尾砂化學成分基本相同,一般含鎳0.20%~0.25%、含銅0.16%~0.25%、含鈷0.008%~0.02%、含金0.03%~0.09g/t、含銀0.5~1.5g/t、含鉑0.03~0.10g/t,主要成分是氧化硅、氧化鎂和氧化鐵,其次是氧化鈣、氧化鋁,此外還有少量氧化鉻、氧化鈦、氧化鈉和氧化鉀等成分(表1)。1.2地球化學增加選礦尾砂中絕大部分為脈石礦物,少量的金屬硫化物和金屬氧化物,以及微量的貴金屬礦物,脈石礦物主要為橄欖石、輝石、蛇紋石、透閃石、綠泥石、棕閃石、滑石,其次為斜長石、云母、碳酸鹽、磷灰石;礦物巖石地球化學通報199金屬硫化物主要有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦,其次為馬基諾礦、紫硫鎳礦、古巴礦、墨銅礦、銅藍、黃鐵礦;金屬氧化物主要為磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦、赤鐵礦;貴金屬礦物主要有銀金礦、金銀礦、砷鉑礦、鉍碲鈀礦。尾礦礦物定量結果見表2,硫化銅和硫化鎳礦物的損失狀態(tài)見表3、表4。200溫德清等/金川鎳礦浮選尾砂的物質組成及開發(fā)應用研究1.3粒級分布由表5可知,浮選尾礦的粒度較細,大多顆粒粒徑為140~50μm。2充填物料及復墾植被尾砂資源化綜合利用的技術途徑,包括有價組分的綜合回收利用、生產(chǎn)建筑材料與裝飾材料、用作充填物料、用作無機肥料、復墾植被等方式。金川鎳礦浮選尾砂通過詳細的礦物學研究,我們認為可以采取兩種有效的綜合利用途徑:有價組分的回收利用和用作充填物料。其他途徑難以實行的原因并不是技術上行不通,主要是由于金川有色金屬公司地理位置偏僻、干旱缺水等因素的制約。2.1尾礦的綜合回收利用在鎳、銅方面的應用前景作為我國三大資源綜合利用基地之一,金川鎳礦除了生產(chǎn)主金屬鎳(占國內市場80%以上)、銅(占國內市場15%)之外,副產(chǎn)品有鈷(占國內市場44%)、金、銀、鉑、鈀、鋨、銥、釕、銠、硫磺和硒。但在選礦環(huán)節(jié),只有一種產(chǎn)品即銅鎳混合精礦(浮選尾砂棄放在尾礦庫)。選礦廠從投產(chǎn)至今所制訂的流程結構和藥劑制度一直是以回收鎳、銅為目標,至于其它伴生組分的回收沒有采取特別的強化措施,原則上是能得多少算多少,所以與主金屬鎳、銅相比回收率要低得多。研究資料表明,金、銀、鉑、鈀的選礦回收率只有50%左右,鋨、銥、釕、銠的回收率一般不超過45%,從流程結構和藥劑制度等方面加以完善之后可以顯著提高貴金屬的選礦回收率。隨著經(jīng)濟體制改革的逐步深入,尾礦中有價組分的綜合回收利用工作將得到足夠的重視,充分發(fā)揮資源的潛在價值是礦產(chǎn)企業(yè)在市場經(jīng)濟條件下的必然要求。貧鎳硫化礦的生物冶金工藝是當今鎳工業(yè)領域的一大亮點,目前澳大利亞已完成了工業(yè)性試驗,展示出光明的前景。對金川尾砂進行的初步試驗表明,采用生物浸出工藝可以回收80%Ni、75%Cu和65%Co,形勢喜人。2.2尾砂充填固結充填設備及應用效果龍首礦和二礦區(qū)都是典型的采用充填采礦法的礦物巖石地球化學通報201礦山。龍首礦的年充填量為30余萬m3、二礦區(qū)的年充填量為70萬m3,這兩個礦山的充填工藝自建礦以來一直采用粗骨料(-25mm細石)和細砂(-3mm棒磨砂)高濃度充填,單位成本高達130元,且嚴重污染井下作業(yè)環(huán)境。按目前的生產(chǎn)規(guī)模,金川礦山充填工藝每年最多消耗26~28萬m3尾砂,約占年排放量的25%,占尾礦庫全部尾砂的1.7%。在這種情況下,公司領導和工程技術人員對尾砂在井下充填中的應用課題都引起了足夠重視。1985年開始進行了全尾砂自流管送膠結充填、分級尾砂作膠結充填骨料、全尾砂和細砂二合一用作骨料、全尾砂膠結充填工藝及設備等科研專題,取得了大量的科學實驗數(shù)據(jù)。1994年2月開始進行工業(yè)系統(tǒng)的設計和建設,在二礦區(qū)建設了一座包括兩套尾砂自流系統(tǒng)和一套尾砂膏體充填系統(tǒng)的充填站,于1999年6月正式投入生產(chǎn),選礦尾砂在井下充填中得到應用。(1)充填體膏體充填材料二礦區(qū)的尾砂充填工藝所包括的膏體充填系統(tǒng)和自流系統(tǒng)中,形成的充填體都必須滿足下向膠結充填采礦法人工假頂?shù)膹姸纫?即R7≥2.5MPa,R28≥5.0MPa。自流系統(tǒng)構成料漿的材料中細粒級(-20μm)的含量不能過多,如果細粒級的含量過多,料漿充填到采礦進路后凝固時間就會延長,影響充填體早期強度的形成。膏體充填的配料的粒度分布必須連續(xù),配料中-20μm的細粒級含量必須大于15%,只有這樣才能配制出穩(wěn)定性和流動性良好的素膏體,素膏體的可泵性才能滿足活塞泵的泵送條件和充填管路的布置條件。依據(jù)浮選尾礦的礦物學研究資料和對公司自備熱電廠粉煤灰的級度測試數(shù)據(jù),確定了尾砂的準確用量(表6)。(2)充填系統(tǒng)的經(jīng)濟效益尾砂應用于金川礦山井下充填,既有顯著的社會環(huán)境效益,又帶來了巨大的經(jīng)濟效益(表7)。膏體充填系統(tǒng)每年充填20萬m3,可為礦山節(jié)約資金914萬元;自流充填系統(tǒng)每年充填30萬m3,可為礦山節(jié)約資金480萬元。與此同時,由于尾礦的利用,可為選礦廠節(jié)約尾砂排放費用23萬元以上