低品位红土镍矿直接还原-磁选富集工艺
低品位红土镍矿直接还原-磁选富集工艺
作者：佚名次数：43日期：2014-12-16 11:27:28
尹文新赵景富陈新林徐飞飞
（中国有色集团沈阳有色金属研究院，辽宁沈阳 110141）
摘要：本文详细阐述了低品位镍红土矿直接还原-磁选富集工艺技术。通过半工业试验，探讨研究了影响镍红土矿冶直接还原-磁选富集的主要工艺技术参数，证明了该工艺处理低品位镍红土矿的可行性，实现了低品位镍红土矿的有效利用。
关键词：镍红土矿;直接还原;磁选富集; 品位;回收率
1.前言
镍在国民经济中占有重要的地位，目前全球已探明的镍储量的70%是红土镍矿，红土镍矿因品位低、回收难而开发受限。但随着镍需求量的增加和原生硫化镍资源减少，如何有效地利用红土镍矿日益受到人们的重视。然而，目前能用来处理红土镍矿的成熟技术，无论是火法还是湿法，基础设施和设备投资都非常高。尤其对于其中的低品位红土镍矿，目前尚无成熟的技术可以高效处理利用。
针对红土镍矿处理技术存在的问题，近年来人们正在研发处理和利用红土镍矿的新工艺。该工艺的主要方案是红土镍矿回转窑直接还原—磁选分离，其工艺为：首先在一定的温度下用还原煤将镍和铁从红土镍矿中直接还原出来，然后通过磁选技术将镍和铁与脉石分离，产出低品位镍铁。这种低品位镍铁可以作为产品出售，也可以进一步精炼成高品位镍铁。这种红土镍矿处理新方法工艺简单、投资少、能耗低，具有很好的潜在应用前景，对于我国开发海外有色金属资源也有极大的促进作用。
2008年，我院与中南大学和中色镍业有限公司合作，共同就“红土镍矿回转窑直接还原—磁选分离”技术申请了国家发改委重大产业技术开发立项并
获得批复。近年来，我院利用这一技术针对低品位镍红土矿系统地进行了大量试验。在小型试验基础上，并参考借鉴他人成功经验，于2011-2012年进行了红土镍矿回转窑直接还原—磁选富集工艺中试试验。中试试验结果表明：在最佳操作条件下，使用镍品位1%左右的原矿，经过该工艺处理后，镍富集比达3倍以上，镍回收率88%以上，实现了低品位镍红土矿的有效利用。
2.试验原辅材料
2.1红土镍矿
2.1.1红土镍矿化学成分
试验原料为低品位红土镍矿，其化学组成见表2-1。
表2-1 红土镍矿化学组成/%
元素TFe FeO Ni MgO SiO2 CaO Al2O3LOI
成分18.50 1.510.9210.6042.27 2.18 5.858.50 2.2.2红土镍矿矿物组成
红土镍矿X射线衍射显示，其主要组成矿物是石英、蛇纹石、褐铁矿和滑石。光学显微镜观察和扫描电镜-能谱分析结果显示，褐铁矿可呈团块状形式产出，也可沿蛇纹石边缘交代。有的团块状褐铁矿内部包裹着赤铁矿、铬尖晶石和少量含镍量较高的硬锰矿，交生关系复杂。
红土镍矿电子探针分析显示：1）镍主要赋存在褐铁矿以及蛇纹石、滑石等硅酸盐中，三者镍平均含量分别为0.89%、1.50%和1.35%；2）同时可以看出，褐铁矿含有20～30%的结晶水，其含铁量很低，仅22%左右，而硅、铝等杂质含量较高；3）蛇纹石含有5%左右的铁，而镁含量比理论值26.09%低，说明铁部分取代了蛇纹石中的镁。此外，当镁含量较高时镍含量较低，两者呈此消彼长的规律，与前人的研究结果一致；4）在铬尖晶石和石英中镍的含量很低，仅为0.01%左右。
2.2烟煤
本研究所用煤样为烟煤，煤的化学成分分析结果见表2-2。
表2-2 煤化学成分分析/（%）
元素固定碳挥发分灰分水分P S 含量54.6333.42 4.34 1.420.0030.50
2.3添加剂
添加剂分为两种：调整剂及自制复合添加剂。其中调整剂CaO 含量大于85%，细度为 -0.074mm含量大于70%。
3.还原焙烧试验机理
针对本研究所用红土镍矿，还原焙烧的目的是将镍和铁同时富集，这就需提供适宜的还原性气氛，采用较成熟的煤基还原工艺，用优质烟煤作还原剂进行深度还原，可以较好的控制镍、铁富集。各个还原反应在较高的温度下进行，红土镍矿深度还原过程包括C固-固直接还原和CO气-固间接还原两个过程。镍及铁氧化物被还原时可能发生的化学反应有：
氧化镍的还原反应为：
NiO(s)+C=Ni(s)+CO
NiO(s)+CO=Ni(s)+CO2
C(g)+CO2=2CO
氧化铁的还原反应为：
铁为多价元素，存在Fe2O3、Fe3O4、FeO等多价氧化物，根据逐级反应的原则，其还原过程应为： Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe
3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO
6Fe2O3+C=4Fe3O4+CO2
Fe3O4+C=3FeO+CO
2Fe3O4+C=6FeO+CO2
FeO+C=Fe+CO
2FeO+C=2Fe+CO2
C与铁氧化物反应的同时，也伴随着CO与铁氧化物的反应。
因此，在适宜的还原温度下，可以将红土镍矿中的镍及铁氧化物还原成金
属镍和铁。由于在不锈钢的冶炼过程中并不需要添加纯的镍和铁金属，只要
添加合金就可以了，因此针对红土镍矿的特点，采取回转窑还原焙烧-磁选富
集的方法，达到去除脉石、富集镍和铁的目的，生产出高含量的镍铁合金，
满足不锈钢冶炼需求，是十分有意义的。
4.试验研究工艺流程
试验采用直接还原-磁选富集工艺，其工艺流程主要为：首先对低品位红
土镍矿进行干燥、颚式破碎、对辊破碎、高压辊磨处理，使其粒度达到-200
目（0.074mm）70%（湿筛）左右。然后将磨细的红土镍矿与复合添加剂、调
整剂混匀，造球，筛分出 8-16mm的合格生球。生球经干燥后，装入回转窑
与煤进行还原反应。还原结束后，球团和残煤卸入水中冷却。然后用预选磁
选机从冷却后的物料中分选出磁性球团。磁性球团经球磨、磁选分离后得到
高品位镍铁和尾矿。镍铁经过滤，干燥后得到镍铁产品，对其取样分析；尾
矿也采用同样的方法进行检测。
每批次试验加入生球量为100kg。
5.试验结果及讨论
以红土镍矿干重为基准，添加11%复合添加剂和10%的调整剂，经混匀、
造球后获得落下强度大于30次/(0.5m)、抗压强度为23.31N/个的生球。生球
经100～150℃干燥后得到干球，落下强度大于30次/(1m)、抗压强度为
372.30N/个。参考小型试验研究结果，将还原温度设定为1150±40℃。
5.1还原剂加入量对磁选产品的影响
在还原时间80min、磨矿细度（-0.074mm） 98.3-99.7%、磁选磁场强度为1500Gs的条件下研究煤矿质量比对红土镍矿球团镍、铁回收效果的影响，试
验结果如表5-1及图5-1所示。由表可见煤矿质量比在1.0时镍回收效果较好，
可能是还原剂用量较高时, 过多的还原煤阻碍了热量在窑内球团料层的传递，
降低了镍、铁的还原。
表5-1 煤矿质量比对红土镍矿还原-磁选的影响
煤矿质量比镍铁产率/%镍铁Ni品位/%镍铁Fe品位/%Ni作业回收率/%
0.815.55 3.9156.8468.01
1.021.47 3.2455.0876.75
1.21
2.52
3.5258.6952.01
图5-1 煤矿质量比对红土镍矿还原-磁选的影响
5.2还原焙烧时间对磁选产品的影响
在煤矿质量比1.0、磨矿细度（-0.074mm） 98.3-99.7%、磁选磁场强度为1500Gs的条件下优化还原时间，试验结果如表5-2及图5-2所示。从表5-2
可看出，随着还原时间的延长，镍铁镍品位先提高后降低；而镍回收率呈升
高的趋势，当还原时间达到120min时，镍的回收率可达80%。从试验结果可
看出，适宜的还原时间为100～120min。
表5-2 还原时间对红土镍矿还原-磁选的影响
还原时间/min镍铁产率/%镍铁Ni品位/%镍铁Fe品位/%Ni作业回收率/% 6012.38 2.4047.7333.01
8021.47 3.2455.0876.75
10013.00 5.7465.9275.75
12016.38 3.9371.2680.37
图5-2 还原时间对红土镍矿还原-磁选的影响
5.3调整剂加入量对磁选产品的影响
原料中SiO2含量很高，为减少其与FeO反应生成橄榄石，促进铁的还原，
需要添加调整剂调整造球物料（CaO与SiO2质量比）的碱度。在还原温度为1120±40℃、还原时间100min、煤矿质量比1.0、磨矿细度（-0.074mm）
98.3-99.7 %、磁选磁场强度为1500G的条件下研究混合料碱度对红土镍矿还
原磁选效果的影响，试验结果如表5-3及图5-3所示。可见，适宜的碱度为
0.27，增加混合料的碱度后镍铁镍品位以及镍回收率下降，可能是碱度较高时，
过多的调整剂阻碍了还原气体与铁氧化物的接触，恶化还原效果。
表5-3 碱度对红土镍矿还原-磁选的影响
碱度镍铁产率/%镍铁Ni品位/%镍铁Fe品位/%Ni作业回收率/%
0.2713.00 5.7465.9275.75
0.3113.18 2.0855.6534.47
0.4020.32 2.3450.8756.87
图5-3 碱度对红土镍矿还原-磁选的影响
5.4磁场强度对磁选产品的影响
从上述试验采用的1500Gs的磁场强度获得镍品位3.9～5.7%的低品位镍铁，镍回收率在75～80%，但是磁场强度对磁选效果的影响不得而知。为此
在上述试验的基础上，进行了优化条件后的还原试验，其还原产品（含镍
0.98%，含铁20.04%）用来考察磁场强度对磁选效果的影响。在磨矿细度为
-0.074mm98.6%的条件下进行了磁场强度试验，其结果如表5-4及图5-4所示。
从表中可见，在较低的磁场强度（300～500Gs）下才能获得较高的镍铁镍品位。
表5-4 磁选磁场强度对红土镍矿还原-磁选的影响
磁场强度/Gs镍铁产率/%镍铁Ni品位
/%
镍铁Fe品位/%
Ni作业回收率
/%
Fe作业回收率
/%
150025.30 3.4358.8888.5774.34 100022.60 3.7059.0485.3066.59
500 30014.33 4.9970.3072.9650.27 11.30 5.7572.5966.3040.93
图5-4磁选磁场强度对红土镍矿还原-磁选的影响
5.5磨选细度对磁选产品的影响
考察磨矿细度对磁选产品的影响，试验原料同5.4，磁场强度为1500Gs，试验结果如表5-5及图5-5所示。
表5-5 磁选磁场强度对红土镍矿还原-磁选的影响
磨矿细度/-0.074mm/%镍铁产率/%
镍铁Ni品位
/%
镍铁Fe品位
/%
Ni作业回收率
/%
Fe作业回收率
/%
98.6025.30 3.4358.8888.5774.34 85.0027.56 3.2151.2190.3070.44
75.00 65.0031.74 2.8741.3492.9665.48 33.79 2.3432.4780.6854.76
图5-5 磁选磁场强度对红土镍矿还原-磁选的影响
6.低品位镍铁产品质量
6.1低品位镍铁产品化学组成
回转窑还原-磁选得到的镍铁的化学组成如表6-1所示，镍品位由原矿的
0.92%提高到3.43%。镍铁还含有20.62%的SiO2，S、P含量较低，分别为
0.132%、0.040%。
表6-1 镍铁化学组成/%
Fe total Fe metallic FeO Ni SiO2S
58.8852.10 2.97 3.4320.620.132
Al2O3CaO MgO
4.25 6.62
5.53
6.2低品位镍铁产品物相分析
从红土镍矿经还原-预选分离得到的磁性球团的矿相分析表明，镍铁颗粒
的镍含量较高，但镍铁精矿镍品位达不到这一数值。因此有必要分析精矿的
微观结构，以了解其中的原因。由镍矿精矿的显微结构可见，镍铁颗粒常常
与镁橄榄石等杂质矿物共生，有些镍铁合金颗粒内部还有杂质，导致精矿镍、铁品位较低。因此，若要进一步提高精矿镍、铁品位，一是加强还原效果，
二是进一步提高磨矿细度，以改善镍铁颗粒的单体解离。
7.试验结论
（1）试验用红土镍矿主要矿物组成为蛇纹石、褐铁矿、滑石和石英，为低品位腐殖土型的难还原红土镍矿。可采用直接还原-磁选富集工艺进行处理。
（2）球团在还原温度为1120±40℃、还原时间100～120min、煤矿质量比1.0的还原条件下获得的磁性球团进行球磨-磁选，在原矿含镍1%左右，磨矿细度为 -0.074mm 98.6%、磁选磁场强度1500Gs的条件下，半工业试验得到镍、铁品位分别为3.43%、58.88%的镍铁合金，镍、铁回收率分别为88.57%、74.34%，镍富集比在3倍以上。
（3）红土镍矿回转窑直接还原—磁选分离工艺处理原矿品含镍1%左右的红土镍矿，可以得到镍富集比达3倍以上，镍回收率88%以上的镍铁合金，该镍铁合金可以直接作为产品出售，也可以进一步精炼成高品位镍铁，实现了低品位镍红土矿的有效利用。
参考文献
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资料收集：李想
红土镍矿概况简介
红土镍矿概况简介 一、红土镍矿来源及成分 1、红土镍矿的来源 表1-6 红土镍矿资源在各地区的分布状况 国家或地区资源/Mt 镍品位/% 含镍量/% 占总量的比例/% 澳大利亚2452 0.86 21 13.1 非洲996 1.31 13 8.1 中、南美洲1131 1.51 17 10.6 加勒比海944 1.17 11 6.9 印度尼西亚1576 1.61 25 15.7 菲律宾2189 1.28 28 17.4 新喀里多尼亚2559 1.44 37 22.9 亚洲和欧洲506 1.04 5 3.3 其他269 1.18 3 2.0 总计12621 1.28 161 100 2、红土镍矿的成分 1）低镍高铁矿 Ni Fe H2O P SiO2 MgO CaO 0.6%-1.0% 48%-52% 30%-35% 0.003%-0 .009% 3.0%-6.0% 0.5%-2.8 % 0.01%-0.1% 2)中镍高铁矿 Ni Fe H2O P SiO2 MgO CaO 1.3%-1.7% 25%-40% 30%-40% 0.003%-0 .009% 3.0%-6.0% 0.5%-2.8 % 0.01%-0.1% 3）高镍低铁矿
Ni Fe H2O P SiO2 MgO CaO 1.7%- 2.1% 13%-18% 30%-35% 0.003%-0 .009% 3.0%-6.0% 0.5%-2.8 % 0.01%-0.1% 二、红土镍矿冶炼工艺 目前，世界上投产的红土镍矿处理方法如下： 还原造锍熔炼－吹炼－高锍镍精矿 火法镍铁 还原镍铁熔炼－吹炼 红土镍矿精练－电镍 选择性还原焙烧－常压氨浸 湿法 加压酸浸 1 红土镍矿的火法处理工艺 还原熔炼生产镍铁 世界上用得最多的火法处理工艺是还原熔炼生产镍铁。其原则工艺流程见图1-2。由于原矿含有大量附着水和结晶水，所以熔炼前的炉料准备主要是脱水和干燥。一般是在干燥窑内脱除附着水，在较长的回转窑内于较高的温度下焙烧，进一步把结晶水排除，同时炉料得到预热以节约电炉能耗。出窑炉料温度为980℃～1000℃，直接送入电炉上面的料仓中，经还原熔炼制取高碳镍铁，其可以做冶炼不锈钢的原料，但大部分用于精炼[36]。 就还原熔炼的设备而言，较大生产规模的工厂大都采用电炉熔炼，少数几个小厂采用鼓风炉熔炼。鼓风炉熔炼生产镍铁的优点是投资小、能耗较低，适合规模小、电力供应困难以及含镍较低的红土矿区；它的缺点是对矿石适应性差，对镁含量有较严格的要求，另外也不能处理粉矿，对入炉炉料也有严格的要求。电炉熔炼的工艺适合处理各种类型的氧化镍矿。生产规模可依据原料的供应情况决定，可大可小，对入炉炉料业没有严格要求，粉料或大块料都可以处理，但缺点是能耗太大[15,37-39]。
镍矿精选工艺流程
红土镍矿全球分布 世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要：有美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。 我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北７个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27％。我国的红土镍矿主要从菲律宾进口。由于自1970年起日本与菲律宾开始进行合作，成立合资矿业公司开采含镍2％以上的高品位镍矿，运送回新日铁和住友商社进行冶炼，导致菲律宾的高品位镍矿砂被日本企业垄断，而我国只能进口镍含量在0.9％～1.1％的低品位镍矿砂。 我国周边国家有镍矿储量1125万吨，只分布在少数国家。包括俄罗斯(660万吨)、印度尼西亚(320万吨)、菲律宾（41万吨）、缅甸(92万吨)和越南(12万吨)。 但占世界总储量比例较大，约占23%。其中，红土镍矿主要分布在印度尼西亚、菲律宾以及缅甸。印度尼西亚镍资源主要为基性、超基性岩体风化壳中的红土镍矿，分布在群岛的东部。矿带可以从中苏拉威西追踪到哈尔马赫拉、奥比、瓦伊格奥群岛，以及伊利安查亚的鸟头半岛的塔纳梅拉地区。由于印度尼西亚超基性岩带风化壳广泛分布，因此其红土型镍钴矿有良好的找矿前景。菲律宾也以红土镍为主，主要分布在诺诺克岛。缅甸也有红土型硅酸镍矿，受印缅山脉超基性岩带控制，分布在中部盆地西缘。俄罗斯的镍资源分布在西伯利亚地台西北缘诺里尔斯克硫化铜镍矿区。越南镍矿为铜镍硫化物型，分布在西北部，已知有山萝省的班福矿床，赋存在黑水河裂谷塔布蛇绿岩带内，有探明储量12万吨。 世界红土镍矿资源开发及湿法冶金技术的进展 摘要：随着硫化镍矿资源口趋枯竭，高效开发占全球镍资源72％的红土镍矿日益迫切。文章介绍了世界红土镍矿资源特点、国内外的开发现状，并阐述了其传统湿法生产工艺及进展。认为常压浸出和细菌浸出等新湿法流程具有工艺简单、能耗低、操作易于控制、投资少等优点，将会有很好的发展前景。 关键词：红土镍矿湿法冶金技术开发现状 按照地质成因来划分，镍矿床主要有两类：岩浆型硫化镍矿和风化型红土镍矿，其中红土镍矿资源储量占全球镍资源的72％。近年来，由于不锈钢行业的带动，全世界镍需求量在不断上升，2008年我国不锈钢产能达到1000万t，而实际产量仅为535万t，镍供应不足是重要原因之一。
磁选工艺
3.1 铁矿石的磁选 【铁矿床的分类】按地质成因和工业类型分为9大类。 【各类型铁矿的分析要素】 〖分布，储量，储量特点，矿物成分—主要矿物，共、伴生矿物，脉石矿物→综合利用〗 3.1.1磁铁矿石的磁选 【磁铁矿石的特点】—地质成因—属高中温热液接触交代矿床的矿石（矽卡岩型） —有效选矿方法—磁选。 —典型分选工艺流程图3-3-1 P355. —工艺特点：分段，球磨，磁选机选择。 3.1.2 磁铁石英岩矿石的磁选 【磁铁石英岩矿石特点】—沉积变质岩矿床产出，我国叫鞍山式贫磁铁矿，国外叫铁燧岩 —广泛选用磁选法分选。或磁铁石英岩 —分选工艺特点：阶段磁选、阶段磨矿。逐步减少下段负荷。 〖例〗首钢铁矿石基地—河北迁安大石河铁矿 —地质成因：构成矿体岩层系属于前震旦纪麻岩并呈条带状和片麻岩构造。 矿体间和矿体内广布各类型夹石。→开采时易于混入（废石），矿石贫化严重。 地质品位30.18%，入选矿石品位只有25%。 【矿石中主要金属矿物、伴生矿、主次脉石】 【有用矿物与非有用矿物的结合状态】 【结晶粒度】—分磁铁矿和赤铁矿 【解离粒度】 【矿石化学多项分析结果】表3-3-1 【流程】—图3-3-2 P356. —工艺特点： —流程的主要技术指标。 【上述内容就是我们一般考察一个矿种及其选矿工艺时，所应基本了解和掌握的东西】差经济指标等。 3.1.3 弱磁性铁矿物的磁化焙烧与弱磁选 1.磁化焙烧简介 【磁性较低或弱磁性矿物】赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿 —通过焙烧变成强磁性铁矿物（磁铁矿或γ型赤铁矿），然后用若磁选的方法回收。【磁化焙烧】—是矿石加热到一定温度后，在相应的气氛中进行物理化学反应的过程。 〖按焙烧原理分类〗还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧。 ①还原焙烧—适用于赤铁矿、褐铁矿，还原剂有C、CO和H2。 主要是将Fe2O3→（还原成）Fe3O4，即将Fe3+→ ②中性焙烧—适用于菱铁矿Fe3O4 主要是将FeCO3→分解为Fe3O4 ③氧化焙烧—适用于黄铁矿 主要是将FeS→氧化为Fe7O8磁黄铁矿 →氧化时间很长，则磁黄铁矿变为磁铁矿。 还有氧化还原焙烧和还原氧化焙烧。还原剂为气体、液体和固体。煤气、重油和煤。
红土镍矿概述
红土镍矿 1．镍矿概述 目前，已探明陆地上的镍矿资源中，镍金属的工业储量约为八千万吨，镍矿物主要以硫化镍矿和镍红土矿（也称红土镍矿）两种形式存在，其中硫化镍矿约占20%、镍红土矿大约75%、硅酸镍矿占5%，镍矿的开发利用以硫化镍矿和镍红土矿为主，主要产镍国加拿大、俄罗斯、澳大利亚、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、古巴、中国。 1.1硫化镍矿 硫化镍矿主要以镍黄铁矿(Fe,Ni)9S8、紫硫镍铁矿(Ni2FeS4)、针镍矿(NiS)等游离硫化镍形态存在，有相当一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中，按镍含量不同，原生镍矿可分为三个等级： 特富矿：Ni≥3%，富矿：1%≤Ni≤3%，贫矿：0.3%≤Ni≤1% 1.1.1硫化镍矿的分布 加拿大：萨德伯里镍矿带、林莱克-汤普森镍矿带； 俄罗斯：科拉半岛镍矿带、西伯利亚诺里克斯镍矿区； 澳大利亚：坎巴尔达镍矿 中国：金川镍矿带、吉林磐石镍矿带 芬兰：科塔拉蒂镍矿带 1.1.2硫化镍矿的选矿处理方式 绝大多数的原生硫化镍矿的镍含量都低于3%，对于镍含量在0.3-1%
的硫化镍矿则需要进行选矿处理。在含铜的硫化镍矿中，镍主要呈镍黄铁矿、针硫镍矿、紫硫镍矿等游离硫化镍形态存在，此类硫化镍矿主要用丁基或戊基等高级黄药有效浮选。浮选后的镍精矿可分为镍含量从3%到8%每相差0.5%分一个级，共有11个级别： 特级品Ni≥8%，一级品7.5%≤Ni≤8% …… 九级品3.5%≤Ni≤4%十级品3%≤Ni≤3.5% 1.1.3硫化镍矿提镍方式 硫化镍原矿（浮选）----镍精矿（鼓风炉熔炼）----低冰镍（转炉吹炼）----高冰镍（加硫酸常压，高压浸出）----硫酸镍（电解）---电解镍。 1.2镍红土矿 在氧化镍矿中，镍红土矿含铁高，含硅镁低，含镍为1%～2%；硅酸镍所含铁低，含硅镁高，含镍为 1.6%～4.0%。目前，氧化镍矿的开发利用是以镍红土矿为主，它是由超基性岩风化发展而成的，镍主要以镍褐铁矿(很少结晶到不结晶的氧化铁)形式存在。 1.2.1镍红土矿的分布： 新喀里多利亚镍矿带 印度尼西亚：摩鹿加镍矿带、苏拉威西镍矿带； 菲律宾：巴拉望地区镍矿带； 澳大利亚：昆士兰镍矿带； 巴西：米纳斯吉拉斯镍矿带、戈亚斯镍矿带； 古巴：奥连特镍矿带
磁选工艺
第三章磁选工艺 一、铁矿石的磁选 我国已探明的主要铁矿床可划分为9大类。 鞍山式铁矿是我国最重要的铁矿床，占总储量的50％左右。矿石中金属矿物以磁铁矿为主，其次是赤铁矿、菱铁矿；脉石矿物有石英、绿泥石、角闪石、云母、长石和方解石等。 镜铁山式铁矿主要分布在我国西北部甘肃境内，矿石中主要金属矿物为镜铁矿、菱铁矿等，共生有价矿物为重晶石。脉石矿物主要为碧玉、铁白云石等。 攀枝花式铁矿是一种伴生钒、钛、钴等多种元素的磁铁矿，其矿石 储量居我国铁矿总储量的第二位。矿石中主要金属矿物有含钒钛磁铁 矿、钛铁矿，硫化物以磁黄铁矿为主。 根据含铁矿物的不同，有工业价值的铁矿石主要有：磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石和混合型铁矿石（赤铁矿一磁铁矿混合矿石、含钛磁铁矿石、含铜磁铁矿石）等。 1）磁铁矿石磁选 磁铁矿石属高中温热液接触交代矿床的矿石，这种矿石最有效的选矿方法是磁选，典型的分选流程如所示。其分选工艺多配有一段或二段干式磁选分选中碎或细碎产品，作为分选前的准备作业。 干式磁选主要是排出粗粒尾矿和获得进一步进行深选的产品。对进一步深选产品经二段或三段细磨，再进行二段或三段湿式磁选，得最终精矿产品。 2）弱磁性铁矿物的磁化焙烧与弱磁选
由于赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿等矿物的磁性较低，用弱磁选无法回收，但可以利用磁化焙烧的方法将它们变成强磁性铁矿物（磁铁矿或γ-赤铁矿），然后利用弱磁选的方法回收。 磁化焙烧是矿石加热到一定温度后在相应气氛中进行物理化学反应的过程。根据矿石不同，化学反应不同。磁化焙烧按其原理可分为还原焙烧、中性焙烧和氧化焙烧等。 焙烧磁化产物一般用弱磁选的方法进行分选。典型的（洒钢选矿厂）生产流程见图。 3）弱磁性铁矿物的强磁选 琼斯湿式强磁选机被大量用于氧化铁矿石的磁选。 二、锰矿石的磁选 我国的锰矿石储量居世界第四位。 我国碳酸锰矿多，约占锰矿总量的57％。目前，锰矿选矿方法有重选、重介质一强磁选、焙烧一强磁选、单一强磁选、浮选以及多种方法联合等。 锰矿物属于弱磁性矿物，其比磁化率与脉石矿物的差别较大，因此，锰矿石的强磁选占有重要的地位。对组成比较简单、嵌布粒度较粗的碳酸锰矿石和氧化锰矿石用单一磁选流程可获得较好的分选指标。 图6-3-7是湖南桃江锰矿强磁选流程。
铬铁矿的还原焙烧过程
铬铁矿的还原焙烧过程 1、焙烧温度对铬铁矿还原焙烧效果的影响 图1铬铁矿经不同温度下焙烧120min后所得产物的SEM图像图1为铬铁矿在不同焙烧温度下还原120min后产物表观形貌的SEM图像。从图中可以看出，当焙烧温度为950℃时，矿石颗粒表面存在明暗不同两相，但相互分离并不彻底，相界面难以辨别。温度为1050℃时，明亮物相与相对较暗物相己能够明显分辨，且较950℃时体积有所增大。当温度升至1150℃时，明亮物相由球状发展为棒条状。通过EDS检测可知，明亮物相为还原析出相，其主要成分为金属铁、金属铬和少量的碳，较暗物相为铬铁矿基体相。不考虑各析出相中的碳元素，排除相分离尚不充分的950℃还原产物，可将其他试样析出相中铁和铬的比例关系绘如图2。由图2可知，在1050℃和1100℃时，析出相中主要成分为铁元素，而当温度升至1150℃时，铬元素成为析出相的主体元素。由此可以得出在950-1100℃的范围内主要发生的是铬铁矿中铁的还原，铬仍存在于矿石基体中。当焙烧温度达到如1150℃时，大量的铬被还原为金属态进入析出相，证明在此温度下部分含铬尖晶石相参与了还原反应。实验所得结论与热力学分析结果一致。
图2 不同焙烧温度下还原120min后析出相金属元素组成图3为Factsage软件计算得出的1100℃和1150℃下Cr-Fe-C-O系优势区域图。在1100℃ 时，常压线(由“+”组成)穿过了优势区域图中的灰色区域()和浅灰色区域()，意味着从热力学角度讲，当石墨增锅内气压为1 atm时Cr2O3和Fe(或Fe3C) 可以作为还原产物共存。当温度为1150℃时，常压线穿过了深灰色区域(Cr3C2+Fe)，说明在此温度下铬会被大量还原为金属态，并以碳化物的形式存在。此时，选择性还原铬铁矿中铁元素的目标难以实现。另外，从图中还可得出，当体系中二氧化碳分压很低时(如反应的初始阶段Cr3C2会与Fe3C共存于析出相。所得结论进一步证实了上文所得分析与实验结果。
浅谈用回转窑处理红土镍矿
浅谈用回转窑处理红土镍矿 一、红土镍矿概述 红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要有：美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北７个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27％。 世界上可开采的镍资源有二类，一类是硫化矿床，另一类是氧化矿床。由于硫化镍矿资源品质好，工艺技术成熟，现约60％~70％的镍产量来源于硫化镍矿。而世界上镍储量的65％左右贮存在氧化镍矿床中，氧化镍矿由于铁的氧化，矿石呈红色，所以统称为红土矿。但实际上氧化镍矿分为几种类型，一种是褐铁矿类型，位于矿床的上部，铁高镍低，硅镁低，但钴含量比较高，这种矿宜采用湿法工艺；另一种类型为硅镁镍矿，位于矿床的下部，硅镁含量比较高，铁含量低，钴含量比较低，但镍含量较高，这种矿宜采用火法工艺。而处于中间过渡的矿石可以采用火法工艺也可以采用湿法工艺。见下表： 类型（%）Ni Co Fe MgO SiO2Cr2O3工艺 褐铁矿0.8-1.50.1-0.240-500.5-5.010-302-5湿法 硅镁矿低镁 1.5-2.00.02-0.125-405-1510-301-2火、湿高镁 1.5-3.00.02-0.110-2515-3530-501-2火法 二、我国镍铁行业现状 镍是略带黄色的银白色金属，是一种具有磁性的过渡金属。镍的应用在于镍的抗腐蚀性，合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能。不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域。全球约2／3的镍用于不锈钢生产，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第l位。镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。目前全球有色金属中，镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第5位。因此，镍被视为重要战略物资，一直为各国所重视。 镍铁主要成分为镍与铁，同时还含有Cr、Si、S、P、C等杂质元素。根据国际标准（ISO）镍铁按含镍量分为FeNi20（Ni15％～25％）、FeNi30（Ni25％～35％）、FeNi40（Ni35％～45％）和FeNi50（Ni45％～60％）。又再分为高碳（C 1.0％～2.5％）、中碳（C0.030％～1.0％）和低碳（C<0.03％）；低磷（P<0.02％）与高磷（P<0.030％）镍铁。 我国不锈钢和电池行业的快速发展，国内镍产品供应将面临长期短缺的局面。2005年以来国际市场镍价非理性的不断上涨对国内钢铁业发展构成了新的挑战。我国民营企业使用火法冶炼从菲律宾和印度尼西亚进口的红土镍矿矿石，大量生产镍铁合金作为冶炼不锈钢的配料，成功狙击了国际市场的疯狂炒作，镍价大幅下降，市场将逐步恢复理性。 我国镍金属生产技术已有重大突破，拥有自主知识产权，红土镍矿经高炉冶炼镍铬生铁，
红土镍矿处理方法综述
沈
和Mg之后。然而，在地壳中镍的含量很低，不到0.01%，其丰度排在第24位。 地球上有四种含镍矿物： ⑴硫化镍矿——镍黄铁矿、镍磁黄铁矿和针硫镍矿等 ⑵氧化镍矿——主要指红土镍矿 ⑶含砷镍矿——红镍矿、砷镍矿和辉镍矿等 ⑷深海含镍锰结核 深海含镍锰结核的数量现在还无法估计，由于开采成本太高，暂无法利用这种含镍资源。目前，世界各国正在研制海底机器人，为开采海底锰结核做前期准备工作。 含砷镍矿在地球上的储量很少，是一种次要的含镍资源。主要的炼镍原料是硫化镍矿和红土镍矿。 根据目前的炼镍技术水准，硫化镍矿含镍高于3%的被称为富矿，可不经选矿而直接冶炼；含镍较低的硫化镍矿需经过选矿进行富集，产出品位较高的硫化镍精矿再进行冶炼。红土矿很难用选矿方法来富集，通常是用冶炼的方法直接处理。 1.3 开发和利用红土镍矿资源的重要意义 ⑴陆地上镍资源总量中硫化镍矿和红土镍矿的比例约为3：7，未来镍冶金工业的发展主要以红土矿为原料； ⑵硫化镍矿日趋枯竭，中国的硫化镍矿的年产量以10%的速度递减； ⑶红土镍矿埋藏在地表附近，开采成本低，不需要选矿，随着冶炼技术水
准的提高，处理红土镍矿的成本不断降低； ⑷选择合适的生产方法，处理红土镍矿可不产生二氧化硫烟气污染； ⑸中国是镍的消费大国，同时又是贫镍国。 由以上事实可知，我国开发红土镍矿资源有着非常重要的意义。目前，世界各国，特别是发达国家，都在积极开发或准备开发红土镍矿资源。 2 红土镍矿的特点 2.1 红土镍矿的地质结构 红土镍矿是由多雨的热带和亚热带的橄榄岩（Peridotite）和蛇纹石（Ser pentine）这样一些超级岩石的风化而形成的。红土镍矿床通常是分层存在于地表以下0~40米范围，矿床的地质结构为：覆盖层；褐铁矿层；过渡层；腐泥层；橄榄岩层。有价元素镍和钴主要分布在褐铁矿层，过渡层和腐泥土矿层。因此，人们通常将红土镍矿床分为三个矿层： ⑴褐铁矿层（Lateritic ore layer） 褐铁矿层离地表最近，主要矿物包括褐铁矿（Laterite）、针铁矿（Goet hite）、水铝矿（Gibbsite）和铬铁矿（Chromite）。矿石的化学成分和矿物组成很均匀，镍的含量较低，通常含有一定数量的钴，结晶性差，粒度较细。 ⑵腐泥矿层（Saprolitic ore layer） 腐泥矿层埋藏较深，正好在基岩之上，主要含有石英（Quartz），滑石（T alc），蛇纹石（Serpentine），橄榄石（Olivine）和硅镁镍矿（Garnierite）等矿物。矿石含镍量最高，但其化学成分和矿物组成极不均匀。 ⑶过渡矿层（Transition ore layer）
镍尾矿资源二次利用
镍尾矿资源二次利用 摘要：近年来中国经济增长对全球镍资源的供需产生了较大影响，本文介绍了全球、国内的镍矿资源及供需状况，以及镍尾矿、尾矿渣、传统处理的方法和二次利用。 关键词：镍资源、供需状况、二次利用 1 镍资源概况 镍是一种性能优良的银白色金属，已成为航空、国防和人类高水平物质文化生活不可或缺的金属。近年来，镍需求量远高于供给量。随着镍价的飞涨，国内下游市场逐渐旺盛起来，国内镍铁企业也在成比例的增长。全球陆基镍资源较丰富，约126亿t。陆基镍资源总量的72．2％为红土镍矿，平均品位为1．28％；陆基镍资源总量的27．8％为硫化镍矿，平均品位为0．58％。红土镍矿与硫化镍矿的矿产镍量比为42：58。澳大利亚镍金属储量和基础储量都居世界首位，分别为2 200万t和2 700万t，各占全球总量的35．5％和19％。澳大利亚、俄罗斯、古巴、加拿大、巴西、新喀里多尼亚六个国家占全球总镍金属储量的77％，总镍基础储量的65％。中国已查明的镍金属储量为360万t，占全球储量的5．9％。中国镍金属储量的62．2％主要分布在甘肃，其它主要分布在云南、新疆、吉林、四川和湖北等省。硫化镍矿占中国镍金属储量的86％。中国的镍资源总体不足，除了金川以外，多为小型贫矿。目前，镍的生产方法主要分为火法冶炼和湿法冶炼两种。全球镍产品主要有金属镍、镍铁、镍盐等。 1.1 全球镍需求 1996年，全球镍消费量只有87．4万t，而到2006年，全球镍消费量已经达到138．8万t，10年增长了58．8％。2006年，由于全球不锈钢产量的大幅度增长，全球镍消费量增长率更高达11．7％，净增量达到14．55万t。其中中国2006年镍消费量27．4万t，同比增长24．4％，净增加5．4万t。约占全球增量的1／3。1999年第3季度，全球不锈钢产量只有440万t，而到2006年第4季度全球不锈钢产量同比增长28％，为历年最大增幅，2007年，尽管增幅有所下降，但全球不锈钢产量还在大幅度增加，增幅还保持在lo％以上。2006年1月至10月全球各矿山镍产量较上年同期增加4．5％，但全球镍市场仍短缺9．6万t。今后几年镍的供应仍不能满足需求。预计2007年全球镍消费为145万t，增长5．2％，明显低于2006年的涨幅。 1.2 中国镍需求 2007年，中国对金属镍的需求增长到141万t，与过去几年相比增长了20％。中国市场需求的冲击仍会驱使亚洲地区的消费量的增长。亚洲尤其是中国的不锈钢产量在大幅度增加。中国不锈钢的需求呈快速上升趋势。不锈钢表观消费量由1992年的54万t增长到2006年的510万t。2007年中国不锈钢冶炼产能已经达到904万t。’按照不锈钢需求增长的阶段性跨越式的规律，考虑到2008年北京奥运会有可能使这一次跨越提前。估计2010年我国不锈钢表观需求可能是1000万t。近年来合金钢行业规模不断扩大，有力地促进了镍铁生产的发展；而不锈钢行业的迅猛发展则为高品质镍铁生产提供了机遇，镍铁也成为商品镍的一种重要形式。因此，不锈钢产量的增加将继续拉动镍铁消费量的增长。近年来，中国镍消费量从2002年不到10万t上升到2006年的20万t，超过日本成为世界最大的镍消费国，世界镍消费总增长中，中国的拉动比例达到60％。2007年1月，镍进口额为5．92亿美元，同比大幅度增长241．1％。其中进口未锻轧镍0．97万t，同比增长54．5％，
红土镍矿还原焙烧磁选的调查报告(3)
红土镍矿弱还原焙烧磁选项目研究报告 作者：王春轶 红土镍矿是含镁铁硅酸盐矿物的超基性岩经长期风化产生的，是由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松的粘土状氧化矿石，由于氧化铁矿石呈红色，所以称为红土矿。风化过程中镍自上层浸出，在下层沉淀，NiO取代了相应的硅酸盐和氧化铁矿物晶格中的MgO、FeO。红土矿的化学和矿物学组成变化范围很大，特别是Fe／Ni和SiO2／MgO的重量比、化学和物理水含量。 矿石中镍元素和铁元素的分布具有一致性。矿石中富铁的部分中往往镍含量也较高，其它部分相对较低。这在理论上对此类矿石进行还原一磁选富集提供了可能性。还原焙烧--磁选工艺的最大特点是生产成本低，能耗中能源由煤提供，每吨矿耗煤160~180Kg。而火法工艺电炉熔炼的能耗80%以上由电能提供，每吨矿电耗560~600kWh，两者能耗成本差价很大，按照目前国内市场的燃料价值计算，两者价格相差3~4倍。 世界上工业化生产的只有日本冶金（Nippon Yakim)公司的大江山冶炼厂，其工厂的还原焙烧一磁选工艺流程为：原矿磨细后与粉煤混合制团，团矿经干燥后，高温进行还原焙烧，焙砂球磨后得到的矿浆进行选矿重选和磁选分离得到镍铁合金产品。但是该工艺存在的问题仍较多，大江山冶炼厂虽经多次改进，工艺技术仍不够成熟，经过几十年的发展，其生产规模仍停留年产l万吨镍左右。 一、国内红土镍矿还原焙烧磁选研究现状 国内对红土镍矿还原焙烧磁选方面做过深入研究的有中南大学，东北大学，北京矿冶研究总院，北京科技大学，昆明贵金属研究所，四川大学等科研院所，还有贵研铂业股份有限公司，首钢有限公司，江西稀有稀土金属钨业集团有限公司等企业也做过相关的研究。 针对我公司红土镍矿弱还原焙烧磁选研究项目，我对国内中南大
红土镍矿的现状与开发
第31卷第1期2009年2月 甘 肃 冶 金 GANS U M ETALLURGY V o.l31 N o.1 F eb.,2009 文章编号:1672 4461(2009)01 0020 05 重要有色金属资源 红土镍矿的现状与开发 王 虹1,邓海波1,路秀峰2 (1.中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083; 2.山西中条山有色金属集团有限公司设计研究院,山西 恒曲 043700) 摘要:镍是重要的战略金属。随着世界上硫化镍矿资源的逐渐减少,从氧化镍矿中提取镍和钴越来越具有吸引力。介绍了世界镍矿资源的现状,综述了国内外处理红土镍矿的主要工艺流程和相关的研究工作。 关键词:镍矿资源;红土镍矿;工艺 中图分类号:TF815文献标识码:A Import ant Laterite N ic kelOre Res ources i n t heW orl d: Present Sit uation and Expl oitation WANG H ong1,DENG H ai bo1,LU X iu feng2 (1.S chool ofM i neral Process i ng and B i oengeeri ng,C entra lS outh U n i vers it y,Changsha410083,C h i na; 2.Desi gn i ng i nsti tutes of ZTS Non f errous M et al Co.L t d,H engqu 043700,Ch ina) Abstrac t:N icke l i s one of i m po rtant stra teg ic m e ta.l W ith the decrease o f su lf ureted nicke l resources,later ite nicke l has been seriously treated m ore and m ore.The presen t situati on o f n i cke l resources w ere i ntroduced i n this paper.T he recent develop ment o fm eta ll urgy processes for laterite n i ckel and relevan t research wo rks w ere rev i ew ed. K ey W ords:n icke l resoa rces;l a terite n i ckel ore;pro cessi ng 1引言 镍是一种银白色金属,其合金可以增加金属强度、韧度,并且在较大的温度范围内具有抗腐蚀性。在化学性质上,镍与铁、钴及铜类似。镍的性能之一是可以与一氧化碳反应直接形成二元羰基络合物,在环境温度下,这种络合物容易挥发。在适当温度下,镍对空气、海水和非氧化酸具有抗腐蚀性。镍的另一个性能是抗碱腐蚀,但氨水溶液对镍却有腐蚀作用。镍是重要的战略金属。镍在不锈钢中的比例较大,因此对钢铁工业来说,镍是必需的原料。在航空、航天、汽车、船舶、电子设备和建筑工业的材料开发中,镍合金起着关键作用[1]。 2镍矿资源及矿石性质 2.1 镍矿资源 镍在地球上是储量丰富的一种金属。据美国地质调查局报导,2004年世界镍储量为6200万,t储量基础为14000万t。世界陆地查明含镍品位在1%左右的资源量为1.3亿,t其中60%属于红土型镍矿床,共、伴生矿产主要是铁和钴,主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚和多米尼加等国;40%属于岩浆型铜镍硫化物矿床,共伴生矿产主要有铜、钴、金、银及铂族元素,主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国、南非、津巴布韦和博茨瓦纳等国。另外大洋深海底的锰结核和锰结壳中还含有大量的镍资源,共伴生矿产铜、钴和锰,数量巨大。世界镍资源的储量分布情况,见表1、表2。 2.2矿石成分 世界上可开采的镍资源有两类,一类是硫化矿床、另一类是氧化矿床。现在世界上约70%的镍是从硫化矿中提取的,但赋存在氧化矿床中的镍却占镍贮量的65%,因此随着世界上硫化镍矿资源的逐渐减少,从氧化镍矿中提取镍和钴具有更大的吸引力。
铜渣中铁组分的直接还原与磁选回收
铜渣中铁组分的直接还原与磁选回收以褐煤为还原剂，采用直接还原?磁选方法对含铁39.96%(质量分数)的水淬铜渣进行回收铁的研究。在原料分析和机理探讨基础上，提出影响铜渣中铁回收效果的主要工艺参数，并进行试验确定。结果表明：在铜渣、褐煤和CaO质量比为100:30:10，还原温度为1 250 ℃，焙烧时间为50 min，再磨细至85%的焙烧产物粒径小于43μm的最佳条件下，可获得铁品位为92.05%、回收率为81.01%的直接还原铁粉；经直接还原后，铜渣中的铁橄榄石及磁铁矿已转变成金属铁，所得金属铁颗粒的粒度多数在30 μm以上，且与渣相呈现物理镶嵌关系，易于通过磨矿实现金属铁的单体解离，从而用磁选方法回收其中的金属铁。 我国作为世界主要铜生产国，每年铜渣排放量约800多万t，渣中含有Fe、Cu、Zn、Pb、Co和Ni等多种有价金属和Au、Ag等少量贵金属，其中Fe含量远高于我国铁矿石可采品位(TFe>27%)然而我国的铜渣利用率仍很低，大部分铜渣被堆存在渣场中，既占用土地又污染环境，也造成巨大的资源浪费。目前，铜渣除少量用作水泥混凝土原料和防锈磨料外，主要利用集中在采用不同方法从铜渣中回收Cu、Zn、Pb和Co等有色金属。铜渣中Fe含量虽然很高，但关于回收Fe 的报道却很少，原因主要是铜渣中的Fe大多以铁橄榄石(Fe2SiO4)形式存在，而不是以Fe3O4或Fe2O3形式存在，因此，利用传统矿物加工方法很难有效回收其中的Fe。要回收铜渣中的Fe就需要先将铜渣中以Fe2SiO4形式存在的Fe转变成Fe3O4[或金属铁，然后经过磨
矿?磁选工艺加以回收。高温熔融氧化法[16] 或加入调渣剂方法是两种常见的将铜渣中的Fe2SiO4转化为Fe3O4而磁选回收的有效方法，而关于将铜渣中的Fe2SiO4直接还原成金属铁，再通过磨矿?磁选回收金属铁的方法至今未见报道。为此，本文作者拟对这种回收Fe的方法进行可行性试验和回收效果研究，以期为回收利用铜渣中的Fe 提供一种新途径。 1 实验 1.1 原料 试验原料为国内江西某炼铜厂的水淬铜渣。该铜渣呈颗粒状，大部分颗粒粒径在2~3 mm以下，单个颗粒有不规则棱角，玻璃光泽，质地致密。铜渣的化学成分用ARL-ADVANT?XP波长色散X荧光光谱仪测定，共获30多种可检出成分，表1所列为其主要化学成分。由表1可见，铜渣中含有较高的TFe、Cu、Zn和Pb，有害杂质S和P的含量也较高。铜渣碱度为0.12，即m(CaO+MgO)/m(Al2O3+SiO2)=0.12，为酸性渣。 表1 铜渣的主要化学成分 图1所示为铜渣的XRD谱。由图1可见，铜渣中含Fe的晶相矿物主要有铁橄榄石(Fe2SiO4)及少量磁铁矿(Fe3O4)，其他铁矿物的衍射峰很
项目名称：复杂难处理镍、钴金属高效利用关键技术与 - 昆明理工大学
项目名称：复杂难处理镍、钴金属高效利用关键技术与应用推荐奖种：国家科学技术进步奖 完成单位：金川集团有限公司、中国恩菲工程技术有限公司、昆明理工大学、北京矿冶研究总院、中南大学、东北大学、西北矿冶研究院 完成人：杨志强、万爱东、王华、武浚、周民、陈自江、刘玉强、邵剑辉、蒋开喜、段希祥、汪海 洲、李尚勇、包国忠、申勇峰、陈爱良 简介：随着镍钴生产能力日益扩大，镍钴资源的供给呈现矿石品位低、氧化镁含量高、成分复杂且不稳定的态势。如何高效率、低成本、无污染处理复杂镍钴资源已成为世界性难题。本项目针对复杂难处理镍钴资源高效利用的问题进行了长达20年的持续技术创新，重点开发了具有自主知识产权和金川独有的闪速炉-顶吹炉-自热炉三炉共用的镍钴火法冶炼联合新工艺及其配套的以下关键技术： 1、在对复杂难处理镍钴资源进行降镁选择性磨矿-浮选工艺处理的基础上，构建了闪速炉-顶吹炉-自热炉三炉共用的镍钴火法冶炼联合新工艺。 2、首次发现了金川矿床侧列尖灭再现成矿规律，新探明镍、铜金属量分别为50万吨和30万吨；研究并建立了铜镍矿级差品位指标体系，实现了盲、残及低品位高氧化镁镍矿资源化开发。首次开发了短柱形铸铁段磨矿介质的选择性磨矿技术，研发了高镁难选硫化铜镍矿的高效浮选药剂，实现了高镁铜镍矿的降镁增效。 3、发展了复杂非金属化高镍锍原料在富氧高压条件下
有价金属的选择性浸出理论体系，实现了非金属化高镍锍原料浸出-萃取-电积工艺的大规模工程化应用，开发了复杂镍原料浸出-净化-萃取-脱除油类杂质生产高品质镍盐技术。 4、在国内率先开发了全氯化介质不溶阳极电积钴技术和喷雾热解法生产电池级四氧化三钴技术，解决了阳极材料腐蚀、氯气捕集问题，使我国的钴精炼技术达到了国际先进水平。 本项目已申请专利36项，授权14项。经中国有色金属工业协会组织专家鉴定认为：复杂难处理镍钴资源高效利用关键技术可以高效处理氧化镁含量高、镍钴品位低的复杂原料，为全球的复杂难处理镍钴资源提供了经济、节能、清洁的工艺技术，对推动镍钴冶炼行业的技术进步具有重大意义，具有广阔的推广应用前景。 完成人贡献：杨志强:项目总负责人，《复杂难处理镍、钴及铂族金属原料高效提取关键技术与应用》第一完成人，对创新点1.1、1.2、2.1有重要贡献。万爱东:《金川富氧顶吹浸没喷枪镍精矿熔池熔炼JAE技术开发与应用》主要完成人，对创新点1.1、1.3有重要贡献。王华:完成了自热炉炉内温度场研究，撰写论文“Mathematical model of pyritic smelting process for copper-nickel mineral in oxygen top-blown furnace”；对创新点1.3有重要贡献。
国外红土镍矿冶炼处理工艺
常见的红土镍矿冶炼处理工艺主要有湿法工艺和火法工艺。湿法工艺是使用硫酸、盐酸或者氨水溶液作为浸出剂，浸出红土镍矿中的镍和钴金属离子。常见的湿法处理工艺有高压酸浸工艺（HPAL）、常压酸浸工艺（PAL）和氨浸工艺（Caron）。硅镁质型红土镍矿中镁含量高，浸出过程酸耗大，目前较多采用火法工艺处理。常用的红土镍矿火法处理工艺有：电炉溶炼、高炉镍铁工艺、硫化熔炼等。目前国外大部分采用湿法工艺冶炼红土镍矿。 美国：新型还原焙烧－氨浸法回收率提高 还原焙烧-氨浸工艺又称为Caron流程，属于湿法冶炼工艺。其主要流程为：矿石经破碎、筛分后在多膛炉或回转窑中进行选择性还原焙烧，还原焙砂用氨-碳酸铵溶液进行逆流浸出，经浓密机处理后得到的浸出液经净化、蒸氨后产出碳酸镍浆料，再经回转窑干燥和煅烧后，得到氧化镍产品，并用磁选法从浸出渣中选出铁精矿。焙烧过程采用的还原剂主要是煤或还原性气体，其主要目的是将矿石中的镍和钴还原，而三价铁大部分被还原为磁性的Fe3O4，少数被还原成金属铁。氨浸的主要目的是将焙砂中的镍和钴以络氨离子的形式进入溶液，而铁、镁等主要杂质仍以单质或氧化物的形式留在浸出渣中，从而实现镍、钴与铁等杂质的初步分离。该工艺的优点是常压操作，浸出液杂质含量较少，浸出剂中的氨可回收；主要缺点是镍、钴回收率较低，镍的回收率为75%~80%，钴的回收率低于50%。截止到目前,全球只有少数几家工厂采用该法处理红土镍矿。 为提高镍、钴回收率，美国矿物局最近发展了还原焙烧－氨浸法处理红土矿回收镍的新流程，简称USBM法。该法的要点在于还原焙烧前加入了黄铁矿（FeS2）进行制粒，还原时用的是纯CO。浸出液用LIX64-N作为萃取剂实现钴、镍分离，整个系统为闭路循环，有效地利用了资源。据报道，用该法处理含镍1%、钴0.2%的红土矿时，镍、钴的回收率分别为90%和85%。若处理含镍0.53%、钴0.06%的低品位红土矿时，钴的回收率亦能达到76%。与原来的氨浸工艺相比较，新工艺大大提高了镍钴的回收率，降低了过程的能耗。 澳大利亚和古巴：硫酸加压酸浸法回收率高 硫酸加压酸浸工艺适合处理含氧化镁低的褐铁矿型红土矿，此流程最大的优势在于金属的回收率都能达到90%以上。该技术首次用于古巴毛阿湾镍厂，被称为A-MAX-P AL技术。 古巴毛阿湾镍厂采用加压酸浸法处理低氧化镁含镍红土矿，其是世界上唯一采用高温高压直接酸浸红土矿提取镍和钴的工厂。该厂采用的工艺较先进，工厂布置较紧凑，占地面积小，厂内环境清洁。 该厂处理的含镍红土矿如果在常压和常温下用硫酸溶液浸出，那么存在于矿石中大量的铁（该矿含68%氧化铁）容易进入含镍和钴的溶液。然而，采用同样浓度的硫酸溶液，在高温高压（246℃，3.6MPa）下浸出，铁只有少量进入溶液中而镍和钴的浸出率都超过95%。矿石中碱性氧化物的含量相当低，无须消耗大量的硫酸中和矿石中含量高的碱性氧化物。加压浸出硫酸用量为每吨干精矿量的22.5%，浸出渣含铁51%，可作为炼铁原料。浸出液送沉淀高压釜（118℃～121℃，压力为1MPa），通H2S沉淀出镍、钴、
氯化挥发渣中铁的直接还原和磁选回收
第２４卷第１１期 ２０１５年１１月 中 国 矿 业 ＣＨＩＮＡＭＩＮＩＮＧＭＡＧＡＺＩＮＥ Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ． ２０１５ 氯化挥发渣中铁的直接还原和磁选回收 李正要，乐 坤，王维维 （北京科技大学土木与环境工程学院，北京１０００８３） 摘 要：对某含铁品位４６．７２％的氯化挥发渣进行了直接还原焙烧‐磁选回收铁的研究。还原剂烟煤用量、活性石灰用量、焙烧温度、焙烧时间和磨矿细度是影响铁回收的主要因素。在氯化挥发渣、烟煤和活性石灰质量比１００∶２５∶１０、还原温度１１５０℃、焙烧时间５５ｍｉｎ、一段磨矿细度－０．０７４ｍｍ８５％、二段磨矿细度－０．０４３ｍｍ９０％最佳条件下，获得了产率４３．５９％、铁品位９１．２０％、硫含量０．０５％、磷含量０．０３％、铁回收率８５．１８％的还原铁。 关键词：氯化挥发渣；还原焙烧；活性石灰；磁选 中图分类号：ＴＤ９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４‐４０５１（２０１５）１１‐０１３１‐０４ Ｉｒｏｎｒｅｃｏｖｅｒｙｆｒｏｍｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｌａｇｗｉｔｈｄｉｒｅｃｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ＬＩＺｈｅｎｇ‐ｙａｏ，ＹＵＥＫｕｎ，ＷＡＮＧＷｅｉ‐ｗｅｉ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｏａｓｔｉｎｇ‐ｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｔｒｅａｔａｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｌａｇｗｉｔｈａｎｉｒｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆ４６．７２％．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓｄｏｓａｇｅｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔ，ｄｏｓａｇｅｏｆａｃｔｉｖｅｌｉｍｅ，ｒｏａｓｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｒｏａｓｔｉｎｇｔｉｍｅ，ａｎｄｇｒｉｎｄｉｎｇｆｉｎｅｎｅｓｓ，ｏｎｔｈｅｉｒｏｎｒｅｃｏｖｅｒｙｗｅｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅｍａｓｓｒａｔｉｏｏｆｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｌａｇ，ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓｃｏａｌ，ａｎｄａｃｔｉｖｅｌｉｍｅｏｆ１００：２５：１０，ｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ１１５０℃，ｔｈｅｒｏａｓｔｉｎｇｔｉｍｅｏｆ５５ｍｉｎ，ｔｈｅｆｉｒｓｔｓｔａｇｅｇｒｉｎｄｉｎｇｓｉｚｅｏｆ８５％－０．０７４ｍｍ，ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓｔａｇｅｇｒｉｎｄｉｎｇｓｉｚｅｏｆ９０％ －０．０４３ｍｍ．Ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｒｏｎｗｉｔｈｉｒｏｎｇｒａｄｅｏｆ ９１．２０％，ｓｕｌｆｕｒｃｏｎｔｅｎｔｏｆ０．０５％，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｃｏｎｔｅｎｔｏｆ０．０３％，ａｎｄｉｒｏｎｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｅｏｆ８５．１８％ｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｌａｇ；ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｏａｓｔｉｎｇ；ａｃｔｉｖｅｌｉｍｅ；ｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎ 收稿日期：２０１４‐１２‐２４ 作者简介：李正要（１９７６－），男，河南洛阳人，副教授，博士，主要从事复杂难处理矿的选冶技术研究。 氧化焙烧氰化尾渣是黄金冶炼行业的主要固 体废弃物，由于此类尾渣多含有金、银、铁、铅等有 价金属，所以也是宝贵的二次资源［１］ 。氯化挥发是利用不同金属与氯化剂反应生成挥发性气态金属氯化物进行金属回收的方法，一些研究者用氯化挥发法回收氰化尾渣中的金、银、铅、锌等，取得了好 的效果［２‐４］ 。由于金、银、铅、锌等金属在温度１０００℃左右氯化挥发效果好，铁要在温度１２５０℃以上氯化挥发才能自动进行，而实际生产中氯化挥发温度多在１０００℃左右，所以铁主要存在于氯化挥发 渣中。多数氯化挥发渣中铁含量在４０％以上，高于 国内铁矿石开采的原矿平均铁品位，因此氯化挥发渣中铁的回收十分必要。 从复杂铁矿石、常规氰化尾渣中回收铁的研究较多［５‐７］ ，但从氯化挥发渣中回收铁却鲜见报道。氯化挥发渣中铁的嵌布状态十分复杂，由于经过了氧化焙烧和高温氯化焙烧，铁除以赤铁矿、磁赤铁矿、磁铁矿存在外，还有一部分铁以硅酸铁、硫酸铁、铁酸盐等形态赋存，这造成了铁的回收难度较大。西部某冶炼企业采用氯化挥发工艺回收氧化焙烧氰化尾渣中的金和银，其氯化挥发渣中铁含量４６畅７２％，为了对此挥发渣中的铁进行有效回收，作者采用直接还原‐磁选工艺，对回收铁的主要影响因素进行了研究，确定了最佳工艺指标，为氯化挥发渣中铁的回收利用提供了一种新途径。
我国镍矿及镍铁情况.
我国镍矿及镍铁情况.
中国镍矿及镍铁简述 1.镍元素及其作用 镍是一种化学元素。化学符号Ni，原子序数28，原子量58.69，属周期系Ⅷ族。古代埃及、中国和巴比伦人都曾用含镍量很高的陨铁制作器物，中国古代云南生产的镍矿中含镍量就很高。1751年瑞典A.F.克龙斯泰德用木炭还原红镍矿制得金属镍，其英文名称来源于德文Kupfernickel，含义是假铜。镍矿在地壳中的含量为0.018％，镍矿主要矿物有镍黄铁矿〔(Ni，Fe)9S8〕、硅镁镍矿〔（Ni，Mg）SiO3?nH2O〕、针镍矿或黄镍矿（NiS）、红镍矿（NiAs）等。海底的锰结核中镍的储量很大，是镍的重要远景资源。 英文简称Nickel Ore 镍是一种银白色金属，首先是1751年由瑞典矿物学家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)分离出来的。由于它具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业。镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层，镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。近年来，在彩色电视机、磁带录音机和其他通讯器材等方面镍的用量也正在迅速增加。总之，由于镍具有优良性能，已成为发展现代航空工业、国防工业和
建立人类高水平物质文化生活的现代化体系不可缺少的金属。 2. 红土型镍矿开发进展的原因 随着世界90年代经济发展，占镍用途65％的不锈钢需求增长坚挺，镍需求前5年平约每年增长4％以上，预测今后5~10年，增长率3.5％一4％，其中亚州的镍需求增长率将是7％。然而，世界可供近期开发的硫化镍资源，除了加拿大的Voisey bay镍矿以外，几乎廖廖无几。全球至今约探获7000万吨镍金属量的资源。其中，硫化镍约3000万吨，占42％。其余均为红土型镍。开发利用红土型镍的长处在于：第一，红土型镍资源丰富，全球均有4100万吨镍金属量，勘查成本低。 第二，采矿成本极低。 第三，选冶工艺已经成熟。红土型镍矿的火法冶炼铁镍技术业已成熟，压力酸浸技术亦趋成熟。该技术始于50年代，首次用于古巴Moa Bay 矿，称AMAXPAL技术。此后，70年代澳洲QNI公司建成Yabula镍厂，酸浸处理新喀里东尼亚、印尼及澳州昆士兰州的红土型镍矿。加拿大Sherritt公司湿法处理红土型镍矿的技术已获公认。 第四，红土型镍矿可以生产出氧化镍、硫镍、铁镍等中间产品，其中硫镍，氧化镍可供镍精炼厂使用，以解决硫化镍原料不足的问题。至于铁镍更是便于用于制造不锈钢，降低生产成本。如印尼Antam公司利用本土的红土型镍矿，生产铁镍的成本去年已降至1.4美元／磅镍（1磅＝0.453kg--编者注）年产量近1万吨含镍量。 第五，世界红土型资源主要分布于近赤道地区，大部分靠近海岸，便于外运。 因此，红土型镍建厂的投资虽然较大，一般每磅镍年生产能力需9~11