兰州理工大学申莹莹副教授、王文强同学《JOM》：梯级硫化焙烧法处理金川低品位硫化铜镍矿

【研究背景】

甘肃省金川公司铜镍多金属硫化矿床是我国目前最大的硫化镍矿床，是典型的岩浆侵入型硫化矿。金川公司低品位硫化铜镍矿是位于原生硫化镍矿贫矿和上部氧化矿带之间的厚混合矿带，其特点为脉石矿物含量高、金属矿物含量低、氧化相占有率高、矿石结构复杂等。

金川公司低品位硫化铜镍矿中的Co、Cu、Ni部分以硫化相存在，一部分以氧化相和硅酸盐相赋存在矿石中。由于矿石中金属硫化物有较好的可浮性，因此，硫化矿的浮选是应用最为广泛、发展最为完善的选别方法。目前，以铜镍硫化矿浮选精矿为原料进行火法造锍熔炼是镍冶炼主流工艺。但是矿石中氧化相及硅酸盐相难浮，导致浮选过程金属回收率低、尾矿金属含量高，造成资源浪费，同时产生大量的尾矿，不仅占用大量土地，而且污染环境，这已然成为镍冶炼工艺的瓶颈，使得单一的浮选流程已难以经济高效地得到适用于传统造锍工艺的精矿。

【研究亮点】

采用梯级硫化焙烧工艺，将Co、Cu、Ni的氧化相和硅酸盐相转化为硫化相。一段焙烧温度低于硫的沸点(444℃)，使固液反应比固气反应更可控、更安全。然后在较高的温度下进行二段焙烧，合成出粗大且结晶的物料，可采用常规浮选工艺回收。

【制备流程】

将碳酸钠、碳粉与单质硫按适当的比例混合压片，然后装入瓷舟中，然后将其放入管式炉中。水平炉管中通入氩气，并在400℃的温度下加热，然后以5℃/min的速度加热至二段焙烧温度。对获得的焙烧样品进行化学物相分析，以确定最佳条件。

【结论】

(1)金川低品位硫化铜镍矿中镍、铜、钴的氧化物和硅酸盐相，通过加入适量硫磺、碳粉和碳酸钠进行硫化焙烧，可转化为硫化相。

(2)随着添加剂（碳粉、Na₂CO₃和硫磺）用量的增加、焙烧温度的升高、焙烧时间的延长和磨矿细度（< 74 μm）粒度比例的增加，Ni、Cu和Co的硫化程度呈现先增大后达到平衡的趋势。

(3)在梯度硫化焙烧过程中，Na₂CO₃可以破坏Ni、Cu、Co的硅酸盐结构，生成相应的氧化物相，随后与碳粉和硫反应生成硫化物相，而碳粉则消除了SO₂气体的生成。

(4)采用梯度硫化焙烧工艺处理低品位硫化铜镍矿的最佳试验条件为：Na₂CO₃加入量10%，碳粉加入量2%，硫磺加入量3%，一段焙烧温度400℃，一段焙烧时间120min，二段焙烧温度1000℃，二段焙烧时间150min，当磨矿细度< 74 μm时，Ni、Cu、Co的硫化物相占有率分别由原矿的74.7%、76.9%、51%提高到95.27%、98.66%、81.47%。硫化程度分别为81.3%、94.02%和62.18%。

【文章链接】

https://doi. org/10.1007/s11837-025-07211-7