一、地质勘查
“镍矿地质勘探规范”根据划分勘探类型的各种因素,结合探采经验,将我国硫化镍矿床分为四个勘探类型:
1)第Ⅰ勘探类型:矿体规模巨大,形态简单或较简单,厚度变化较稳定,矿石有用组分分布均匀或较均匀,构造简单或较简单。如甘肃金川镍矿浸染状主矿体。
2)第Ⅱ勘探类型:矿体规模中等,形态较简单,厚度变化较稳定,有用组分分布均匀至不均匀,构造较简单。如吉林红旗岭镍矿。
3)第Ⅲ勘探类型:矿体规模中等,形态简单至复杂,厚度变化较稳定至很不稳定,有用组分分布均匀至不均匀,构造较简单至复杂。如四川力马河镍矿。
4)第Ⅳ勘探类型:矿体规模小或中等,形态复杂至很复杂,厚度变化不稳定至很不稳定,有用组分分布均匀至不均匀,构造简单至复杂。如云南白马寨镍矿。
硫化镍矿床一般可采用以钻探为主要勘探手段,但是对于第Ⅱ型勘探类型的B级储量来说,应有少量坑探工程验证;对于第Ⅲ勘探类型的B级储量应配合部分坑探工程,对于第Ⅳ勘探类型的C级储量也应有坑探工程验证。
各个勘探类型的勘探工程间距如表3.10.5。
至于风化壳氧化镍-硅酸镍矿床在我国发现很少,且品位较低,目前未开采利用,故未划分勘探类型,表3.10.6仅以我国云南墨江镍矿床为例定了勘探工程间距。
表3.10.5镍矿勘探工程间距
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表3.10.6风化壳氧化镍-硅酸镍矿床勘探工程间距
二、矿山开采
目前镍矿石全部依靠地下开采。80年代以前在计划经济指导下,开采方法比较落后,以电耙、人工为主进行开采。为了减少基建投资,很多矿山采用了崩落法开采,贫化率和损失率均超过20%以上。从60年代后期开始,以金川镍矿为首开展胶结充填采矿法的一系列工艺技术研究,现在这种方法已为广大镍矿山应用。我国主要镍矿山应用采矿方法见表3.10.7。
目前中国镍矿山的采矿量90%采用胶结充填采矿法,回收率都能控制在95%左右,出矿品位比崩落法提高了20%~30%,给选矿回收率和精矿品位的提高打下了良好的基础。
表3.10.7中国镍矿山采矿方法
三、选矿与加工技术
硫化铜镍矿石的选矿方法,最主要的是浮选,而磁选和重选通常为辅助选矿方法。浮选硫化铜镍矿石时,常采用浮选硫化铜矿物的捕收剂和起泡剂。确定浮选流程的一个基本原则是,宁可使铜进入镍精矿,而尽可能避免镍进入铜精矿。因为铜精矿中的镍在冶炼过程中损失大,而镍精矿中的铜可以得到较完全的回收。铜镍矿石浮选具有下列四种基本流程。
直接用优先浮选或部分优先浮选流程:当矿石中含铜比含镍量高得多时,可采用这种流程,把铜选成单独精矿。该流程的优点是,可直接获得含镍较低的铜精矿。
1)混合浮选流程:用于选别含铜低于镍的矿石,所得铜镍混合精矿直接冶炼成高冰镍。
2)混合—优选浮选流程:从矿石中混合浮选铜镍,再从混合精矿中分选出含低镍的铜精矿和含铜的镍精矿。该镍精矿经冶炼后,获得高冰镍,对高冰镍再进行浮选分离。
3)混合—优先浮选并从混合浮选尾矿中再回收部分镍:当矿石中各种镍矿物的可浮性有很大差异时,铜镍混合浮选后,再从其尾矿中进一步回收可浮性差的含镍矿物。
铜是镍冶炼的有害杂质,而在铜镍矿石中铜品位又具有工业回收价值,因此铜镍分离技术是铜镍矿石选矿中的一个重要课题。铜镍分离技术分为铜镍混合精矿分离和高冰镍分离工艺两种。通常,前者用于铜镍矿物粒度较粗且彼此嵌布关系不甚紧密的矿石,后者用于铜镍矿物粒度细且彼此嵌布十分致密的矿石。
金川铜镍矿是大型金属共生硫化铜镍矿。其第一选矿厂选矿工艺流程主要包括:破碎为三段一闭路流程;磨矿和浮选工序改造为三段磨矿、三段浮选流程。
目前铜镍硫化物矿石主要采用火法冶炼。金川镍矿也不例外,其基本流程分备料(焙烧)—熔炼—吹炼—精炼(电解)等环节。由于该矿属于蛇纹石类型矿石,铜镍矿物彼此致密嵌布,直接采用机械选矿方法进行铜镍分离有困难,因此采用高冰镍浮选分离技术。铜镍混合精矿经转炉熔炼成高冰镍,然后经破碎和磨浮工艺,最后电解成最终产品——电解镍。
吉林磐石矿也是铜镍矿,其选矿工艺流程采用三段一闭路碎矿,阶段磨矿,铜镍混合—分离浮选,镍精矿三段脱水、铜精矿两段脱水的工艺流程。
表3.10.8列出了金川有色公司和吉林镍业公司的选矿主要经济技术指标。
表3.10.8镍矿选矿主要经济技术指标
氧化镍矿的冶炼富集方法,可分为火法和湿法两大类。前者又可分为造硫熔炼、镍铁法和粒铁法;后者又有还原焙烧-常压氨浸法、高压酸浸法等。
氧化镍矿在我国不居重要地位,目前只有云南墨江金厂、元江安定地区的氧化镍矿具有一定的储量。经设计,该矿采用造硫熔炼(还原焙烧)较氨浸法好。但总的来看,该矿矿石品位低,镁高(MgO 15%~30%)难熔,燃料耗量大,运输有困难,当前难以提上建设日程。
四、环境保护
“三废”造成的环境污染,对人体健康和生态环境的危害已经引起了市政、厂矿和环境保护部门的注意,现已积极采取根治措施,每年用于污染治理资金达1000万元。
金川铜镍矿实例说明,解决镍矿企业的环境问题,在于加强科学研究,推广应用新技术,充分利用“三废”资源,尤其是加强尾矿、熔渣的综合利用,回收烟尘、粉尘,利用余热发电、保温取暖,充分回收硫,二次或循环利用废水等等,将防治“三废”污染转变为利用“三废”资源,这是环境保护的根本出路。