高镍锍磨浮分离法 (grinding and floatation separation method of high nickel matte)

用选矿方法从高镍锍熔体铸锭缓冷生成的晶粒中分离硫化铜、硫化镍和镍铜合金的过程，为高镍锍处理方法之一。方法的实质是利用高镍锍熔体在铸锭缓慢冷却时各组分相互溶解度的差异，分别生成具有不同化学成分的硫化镍(Ni₃S₂)和硫化铜(Cu₂S)晶粒，以及存在于这些晶粒间的Cu—Ni合金相，用磁选方法选出磁性铜镍合金，再用浮选方法分离出硫化镍精矿和硫化铜精矿。这是20世纪50年代苏联和加拿大开始采用的方法。由高镍锍铸锭缓冷和磁、浮选分离两主要过程组成，工艺流程如图。

 原理  

在Cu—Cu₂S—Ni₃S₂—Ni四元系中，Cu—Ni二元系的熔体和固体都能形成溶液，即Cu—Ni可组成固溶体，而Ni—Ni₃S₂和Cu—Cu₂S没有固溶体或只有较小的固溶区；在Cu₂S—Ni₂S二元系中存在三元共晶系，其最低共晶温度为848K。如含硫不足以使全部金属形成硫化物的高镍锍(Ni50％、Cu30％、S20％)，则从转炉温度(1623K)缓冷时，首先析出Cu₂S，随温度下降，硫化铜晶粒逐渐长大。在993K时，Cu₂S在Ni₃S₂中的溶解度降到6％～7％以下后，Ni₃S₂也开始以晶粒形式析出。熔体最后完全凝固时还在Cu₂S和Ni₃S₂晶粒间生成Cu—Ni合金。这样冷却后的高镍锍便形成了可分离的硫化铜、硫化镍和铜镍合金三种成分。

铸锭缓冷  

生产上是将含铜20％、镍55％～65％的高镍锍注入由耐火粘土制成的长方形模子中冷却。为了起锭方便，模子四周做成倾斜形，使铸锭上大下小。铸锭有的重达25t，以保证缓冷所需时间和速度。当模子注满高镍锍熔体后，立即将隔热钢盖板盖上，让其缓冷3d；待锭温降至753K，揭去盖板，再冷却1d；至473K温度时，从模中取出锭块送破碎、磁选和浮选处理。控制熔体冷却速度是促进相分离和晶粒长大的决定性因素，其中熔体从1623K温度降到848K温度的速度是确保Cu₂S晶粒长大的关键。缓冷有助于晶粒长大，对下步选矿有利。848K温度以后的缓冷速度对Ni₃S₂生成和晶粒长大具有重要意义，铜镍合金也是在Ni₃S₂生成长大过程中形成的。此外，高镍锍的铜含量直接影响铜精矿的产率，铜含量越多，铜精矿中的Cu₂S含量也越高。高镍锍中铜含量低于5.6％时，所得产物无浮选价值。缓冷过程中高镍锍内的铂族金属主要富集在铜镍合金中。

磁浮选分离  

冷却后的铸锭先经两段破碎，再经一段细磨至0.04～0.05mm，然后磁选，将磁性物铜镍合金和非磁性硫化物分离。硫化物再在强碱介质中浮选分离，硫化铜精矿和硫化镍精矿分别以泡沫形式和尾矿形式产出。硫化铜精矿的产出率为25％～30％，硫化镍精矿为55％～60％，铜镍合金为12％～15％。精矿中的铜、镍回收率达85％，合金中的铜和镍占15％。铜精矿主要成分(质量分数ω／％)为：Cu68～72，Ni3～5，S20，Fel～2；镍精矿主要成分(质量分数ω／％)为：Ni68～70，Cu2～4；铜镍合金含Cu55％～65％、Nn5％～18％。