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：2014-12-1611:27:28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TFeFeONiMgOSiO2CaOAl2O3LOI成分18.501.510.9210.6042.272.185.858.502.2.2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PS含量54.6333.424.341.420.0030.502.3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)+CONiO(s)+CO=Ni(s)+CO2C(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→Fe3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO6Fe2O3+C=4Fe3O4+CO2Fe3O4+C=3FeO+CO2Fe3O4+C...