紅土鎳礦深度還原--磁選工藝研究.pdf

1、近年來隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鎳的需求不斷上升。硫化鎳礦資源品質(zhì)好，選礦工藝技術(shù)成熟，長期以來我國鎳原料的獲取以硫化鎳為主，但硫化鎳礦因長期開采，且近20年來在新資源勘探上沒有重大突破，保有儲量急劇下降。傳統(tǒng)的硫化鎳礦礦山的開采深度日益加深、開采難度加大，選、冶難度也增加。為此，全球鎳行業(yè)將資源開發(fā)的重心瞄準儲量豐富的紅土鎳礦。紅土鎳礦資源的采冶利用比例將呈不斷上升的趨勢。
　　紅土鎳礦大致分為鐵含量高的褐鐵礦型和腐植土型兩類，前者鎳

2、含量低，宜采用高壓酸浸濕法冶金工藝處理，而對于鎳含量高的腐植土型紅土鎳礦，電爐還原熔煉是其主流工藝。針對濕法工藝會造成環(huán)境污染、電爐工藝又存在能耗高等問題，本文創(chuàng)造性地提出“深度還原-磁選”工藝從紅土鎳礦中富集鎳鐵。首先通過深度還原將紅土鎳礦中的鎳礦物和鐵礦物還原為鎳鐵金屬顆粒，然后通過磁選對還原物料進行分選。
　　本研究以緬甸達貢山紅土鎳礦為原料(礦石含鎳2.26％，鐵14.24％)，運用化學分析、X射線衍射(XRD)、掃描電子

3、顯微鏡(SEM)、熱重-差熱掃描量熱分析(TG-DSC)等檢測手段對緬甸達貢山紅土鎳礦的工藝礦物學特性進行了研究。結(jié)果表明:該紅土鎳礦中鎳不以獨立礦物存在，主要與鎂、鐵以類質(zhì)同象的形式存在于蛇紋石等硅酸鹽礦物晶格中，其分配率達到85.40％，其余的少部分鎳以硫化鎳和吸附鎳的形式存在，屬于典型的硅鎂鎳礦，難以用傳統(tǒng)選礦方法富集。紅土鎳礦礦物成分復雜，加熱過程的變化有脫水(OH)和相轉(zhuǎn)變等熱效應(yīng)特征。加熱到800℃時，主要礦物晶格破壞，開始

4、形成新的物相;在1000℃時，鐵（鎳）氧化物開始從硅酸鹽礦物晶格中析出，形成赤鐵礦（氧化鎳）;紅土鎳礦的熔點為1359.7℃，開始熔化溫度為1325℃。
　　針對紅土鎳礦的上述特點，本文系統(tǒng)考查了還原溫度、還原時間、渣相堿度、配碳系數(shù)、物料層厚度等因素對紅土鎳礦深度還原-磁選效果的影響。研究表明還原溫度、還原時間、渣相堿度是影響深度還原過程的重要因素。試驗確定的深度還原適宜條件為:返回強磁精礦占原礦25％，還原溫度1275℃、還原

5、時間50min、渣相堿度1.0、配碳系數(shù)2.5、物料層厚度30mm。在此條件下，制備出的還原物料經(jīng)磨礦-磁選試驗后，可得到鎳鐵精礦產(chǎn)品，其中鎳品位為6.96％、回收率為94.06％;鐵品位為34.74％、回收率為80.44％。
　　應(yīng)用化學分析、XRD、SEM、EDS等分析手段對深度還原后物料的化學組成、礦物組成、微觀形貌等工藝礦物學特性進行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明:還原溫度影響深度還原發(fā)生的可能性，還原時間影響還原反應(yīng)的進度，渣相

6、堿度影響爐料中渣的組成以及鎳鐵元素從基體中溢出富集形成鎳鐵顆粒的速度，上述因素是影響深度還原過程的主要因素。紅土鎳礦深度還原-磁選過程產(chǎn)生的強磁選精含有一定的鎳、鐵成分，這部分物料可以作為深度還原過程很好的成核劑，促進深度還原過程鎳鐵顆粒的聚集、長大，促進深度還原反應(yīng)的進行，并且降低深度還原過程所需的溫度，縮短深度還原反應(yīng)進行的時間，降低還原過程能耗。
　　本文還結(jié)合金屬鎳鐵顆粒生成、長大的動力學模型，對深度還原的機理進行了深入研