难选钼镍矿处理工艺现状及开发

罗朝巍， 曾 睿， 徐光耀， 张建飞

(广西冶金研究院， 广西 南宁 530023)



难选钼镍矿处理工艺现状及开发

罗朝巍， 曾 睿， 徐光耀， 张建飞

(广西冶金研究院， 广西 南宁 530023)

难选镍钼矿是我国独有的一种多金属复合矿，富含钼镍等有价金属。本文介绍了当前已开发的难选钼镍矿选矿、火法冶炼和湿法冶炼三种工艺的现状，提出采用选冶结合的方式开发难选钼镍矿，以充分利用其中的硫资源，实现有价金属的综合开发。

难选钼镍矿； 选矿工艺； 火法工艺； 湿法工艺

0 前言

钼、镍广泛应用于在化工、钢铁等行业，是重要的战略金属，在社会经济发展中占据着重要的地位。随着高品位钼、镍资源的日益匮乏，开发利用新的钼、镍资源势在必行。

难选镍钼矿是我国独有的一种多金属复合矿，潜在的开发价值巨大。钼、镍和多种稀有、稀散和贵金属密切共生，赋存于富含有机质碳硅质黑色岩系底部，嵌布粒度极细，可选性差，当前尚无法实现对其中有价金属的综合开发。

1 难选钼镍矿资源状况及特点

难选镍钼矿主要分布在我国贵州的遵义、湖南的张家界、湖北的都昌和云南的沾益等地[1]。其中贵州遵义和湖南西北部的难选钼镍矿资源储量最大，所含各种有价金属成分相对较高。

据估算，我国难选钼镍矿中钼和镍的储量均超过4 500万t，银、金、稀土和钯等的储量也极为丰富，是一种典型的、高价值的复杂多金属矿物资源。钼镍主要赋存于黑色页岩型矿体中，矿石成分主要为二氧化硅、三氧化铁、氧化铝、氧化钙、五氧化二磷和有机碳。此矿石主要金属矿物为辉钼矿、辉镍矿、辉砷镍矿、二硫化镍矿和黄铁矿等[2-3]。由于难选钼镍矿成分复杂，当前尚无可实现大规模工业生产的技术。

2 难选镍钼矿的处理工艺

当前难选钼镍矿的主要处理工艺有选矿、火法冶炼和湿法冶炼三种。

2.1 选矿工艺

传统低品位的钼、镍矿，经过选矿可富集得到品位不低于45%的精矿，其再进行冶炼处理。难选钼镍矿的钼镍品位要远高于传统钼、镍矿，但通过选矿工艺很难将其富集获得钼、镍精矿。

为了获得钼精矿，陈礼运[4]采用不同的药剂和配方来改善浮选条件，以提高钼含量。但只要钼的回收率大于50%，所得钼精矿中钼的品位均低于33%。在进行不同细度浮选试验时，各项指标均较差，提高细度对于提高钼精矿的钼品位也无明显效果。陈代雄[5]通过重选脱碳试验脱掉部分碳物质，获得含钼较高的碳精矿，但30%以上的钼镍损失在重选尾矿中。传统的选矿工艺很难实现钼镍的富集，主要原因在于难选钼镍矿极其复杂的成分和结构。同时，难选钼镍矿中有机碳质含量高，会吸附大量选矿药剂，最终影响到实验结果。

近年来，国内学者针对难选镍钼矿的特点提出了一些浮选的新技术。李彩霞[6]采用BK- 301捕收剂及羧甲基纤维素钠(CMC)抑制剂进行了钼镍混合浮选，发现CMC对碳质物的抑制效果显著，减小了碳对浮选过程的影响，BK- 301对硫化矿捕收效果较好，对钼和镍都有很好的捕收效果，通过闭路实验可得到钼镍混合精矿，钼回收率88.91%，富集比3.0，镍回收率84.02%，富集比2.7，实现了对钼、镍的有效富集，同时抛掉了大量尾矿。

黄彦龙[7]提出强化浮选- 粗精矿加氧化剂充气强氧化- 强碱抑制硫化矿反浮选脱碳工艺，最终得到混合精矿和高碳低硫精矿，混合精矿的脱碳率为47. 78%，可以采用火法冶炼方法直接冶炼，燃烧的烟气可以用来制备硫酸。高碳低硫精矿可以采用湿法浸出的方法提取钼镍等有价金属。经过浮选脱碳，回收含硫混合精矿的方法减少了后续冶金方法提取钼镍金属的生产成本，并且减轻了环境保护的压力，为综合利用难选钼镍矿提供了一种新的思路。

总而言之，现有的难选钼镍矿选矿技术虽然在一定程度上富集了钼和镍，但钼和镍并没有得到有效分离，不能获得达到冶炼要求的钼、镍精矿。并且工艺过程中钼、镍回收率较低，精矿品位低，生产指标差，原矿中的硫碳资源也无法充分利用。现有选矿工艺均无法实现工业化生产。

2.2 火法冶炼工艺

2.2.1 氧化焙烧工艺

氧化焙烧工艺可以充分利用难选钼镍矿中硫碳资源的燃烧热，成本低，技术较为成熟，是难选钼镍矿冶炼的传统工艺。氧化焙烧工艺先通过氧化焙烧使原矿脱硫，焙砂经粉碎后，加入水和碳酸钠在高温条件下进行调浆，浸出液经净化和沉淀后得到钼酸盐产品，渣经进一步处理可获得镍精矿。该工艺实现了钼镍的初步分离，钼的回收率可达90%以上，但钼酸盐产品杂质较多，纯度无法得到保证。同时，氧化焙烧过程中产生低浓度二氧化硫，环保问题严峻。

2.2.2 钙化焙烧工艺

钙化焙烧工艺[8]为：难选镍钼矿经混匀磨细后，加入氧化钙进行焙烧，焙砂冷却后加入浓硫酸拌匀熟化，再进行水浸，钼镍的浸出率都超过90%，实现了钼镍的有效浸出。但由于铁等组分也同时进入浸出液，后续除铁等杂质操作复杂，流程长，渣量大，较难实现工业化生产。

2.2.3 酸化焙烧工艺

传统的酸化焙烧工艺为：难选镍钼矿经破碎后进行氧化焙烧，焙砂再用浓硫酸加热熟化浸出，浸出液加入氨水解聚分离钼。通过控制pH值，在母液萃取回收剩余的钼。萃余液除铁后再经浓缩、结晶得到硫酸镍铵。该工艺初步实现了钼镍的分离，钼的回收率可达95%，但除铁等工序冗长，镍的回收率不超过70%。并且该工艺对原矿选择性高，无法进行大规模生产。

2.3 湿法冶炼工艺

2.3.1 酸性浸出

传统酸性浸出工艺是在高温硫酸介质中，难选钼镍矿中的钼将以多钼酸根阴离子的形式溶于酸性溶液中，镍溶解后则以硫酸镍形式存在。整个溶液体系再采用萃取分离技术进一步净化分离，实现钼镍的初步分离。该工艺钼、镍的总回收率都能高于90%。张邦胜[9]采用加压酸浸新工艺处理难选钼镍矿，与传统的酸性浸出工艺相比，新工艺回收率高、可操作性强。但酸性浸出工艺所耗氧化剂量大，生产成本较高，产生的废水和废渣中含大量硫酸盐，环保压力大，较难实现工业化生产。

2.3.2 碱性浸出

碱性浸出工艺是指原矿在碱性介质条件下，通过添加氧化剂使钼氧化，并以钼酸盐的形式进入溶液。镍、铁等金属则进入浸出渣，浸出渣可用于冶炼镍铁或者浸出生产镍相关产品。碱性浸出工艺实现了镍钼的分离，钼镍的浸出率高，但钼镍须分多段提取，氧化剂消耗量大，工艺条件较为苛刻，产生大量的工业废水，后期治理成本很高。

氧压氨浸出工艺是在氧压条件下，利用氨水使钼镍浸出，钼以钼酸铵的形式进入水溶液，镍则会形成可溶性的络合物，再经萃取分离进一步净化分离，实现钼镍的分离，从而获得钼、镍产品。李锋铎[10]通过氧压氨浸工艺将钼和镍同时浸出，钼镍浸出率均达到95%左右。但由于难选钼镍矿原矿中钼镍品位相对较低，规模化生产投资大、成本高，氧压氨浸工艺对操作条件、设备等要求苛刻，难以投入实际应用。

3 开发建议

难选钼镍矿未来的工艺应集合现有工艺的优点，选矿工艺要提高有价金属的回收率，充分考虑硫碳等资源的回收利用。火法工艺成熟，生产成本易于控制，湿法工艺在钼镍分离方面具有较大的优势。

广西冶金研究院在对难选镍钼矿的相关研究试验中发现，沸腾焙烧可以充分利用难选钼镍矿中硫碳的潜在热能，烟气二氧化硫浓度达到5%左右，钼镍的回收率均在90%以上，可以在选矿工艺富集钼镍的同时提高硫含量，以提高氧化焙烧烟气二氧化硫的浓度，达到“两转两吸”制酸要求，实现硫碳资源的综合利用。

氧化焙烧得到的焙砂，采用高温高压碱性多段浸出的方式处理，选择性浸出分离钼镍。相关探索试验表明，钼的浸出率超过90%，镍和铁浸出率分别为0.15%和0.05%，实现了钼镍的有效分离。钼镍的分离是开发难选钼镍矿中最为关键的工序，实现钼镍的分离，也为后期综合回收矿物中贵金属、稀散金属奠定了基础。

结合现有难选钼镍矿处理工艺的特点，并根据广西冶金研究院对难选钼镍矿的相关探索性试验结果，提出选冶(选矿+火法+湿法)联合处理的工艺方案，流程见图1。

图1 钼镍矿选冶联合处理工艺流程图

(1)首先通过反浮选脱碳工艺使难选镍钼矿初步富集，获得满足氧化焙烧要求的高硫混合精矿和可以用于湿法浸出的高碳精矿；

(2)混合精矿氧化焙烧，烟气送“两转两吸”制

酸，解决传统氧化焙烧工艺低浓度二氧化硫造成的环境污染问题，实现硫资源的综合利用；

(3)高碳精矿和氧化焙砂通过碱性选择性浸出，实现钼镍分离。

总之，现有的研究结果，还不能通过单一的工艺实现难选钼镍矿的综合开发。对于难选钼镍矿处理工艺的开发，要充分考虑矿物中潜在的巨大热能，实现钼镍的分离，回收稀贵金属，真正实现难选钼镍矿的综合性开发和利用。

[1] 张爱云，伍大茂，郭丽娜，等．海相黑色页岩建造地球化学与成矿意义[M]．北京：科学出版社，1987．

[2] 潘家永，马东升，夏菲，等．湘西北下寒武统镍—钼多金属富集层镍与钼的赋存状态[J]．矿物学报，2005，25(3)：283-287．

[3] 胡慧英，赵庆雷，张志华.镍钼矿处理工艺研究现状[J].金属材料与冶金工程，2013，41(3):42-52.

[4] 陈礼运，宋平，高晓宝.高品位原生钼矿的综合利用[J].中国钼业，2003，27(3)：17-18.

[5] 陈代雄，唐美莲，薛伟，等.高碳镍钼矿可选性试验研究[J].湖南有色金属，2006，22(6)：9-11．

[6] 李彩霞，骆永强，任瑞晨，等.含碳钼镍矿浸出前金属元素富集工艺技术研究[J].稀有金属，2013，37(3)：289-294.

[7] 黄彦龙，文书明，柏少军，等.黑色页岩系钼镍矿脱碳试验研究[J]．矿冶，2013，33(3)：39-42.

[8] 彭俊，王学文，王明玉，等.从镍钼矿中提取镍钼的工艺[J].中国有色金属学报，2012，22(2)：553-559.

[9] 张邦胜，蒋开喜，王海北.镍钼矿加压酸浸新工艺研究[J].有色金属(冶炼部分)，2012，(11)：10-12.

[10] 李锋铎.高压氧氨浸出从石煤中提取与分离镍钼的工艺[P].中国:CN100552060C，2009.

Research and development status of refractory Mo-Ni ore treatment process

LUO Chao-wei，ZENG Rui，XU Guang-yao，ZHANG Jian-fei

Refractory Mo-Ni ore is a polymetallic mineral resource rich with value metal, such as Mo and Ni etc, which is unique in China. This paper introduced the current processes of refractory Mo-Ni ore, including beneficiation process, pyrometallurgy and hydrometallurgy, summarized the characteristics of those process. The proposal of combining mineral dressing with smelting to treat the refractory Mo-Ni ore was proposed, in order to make the best using of sulfur in the ore and achieve comprehensive development of value metal.

refractory Mo-Ni ore; beneficiation process; pyrometallurgy process; hydrometallurgy process

罗朝巍(1982—)，男，硕士，工程师，主要从事有色金属冶炼的研究工作。

2014-- 08-- 21

TF815； TF841.2

B

1672-- 6103(2015)04-- 0025-- 03