低品位红土镍矿直接还原-磁选富集工艺
采用还原工艺方法磁选工艺提取红土镍矿中金属镍
收稿日期:2009 05 17基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2007CB613603)作者简介:徐 冬(1982-),男,辽宁盘锦人,东北大学博士研究生;翟玉春(1946-),男,辽宁鞍山人,东北大学教授,博士生导师第31卷第4期2010年4月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern U niversity(Natural Science)Vol 31,No.4Apr.2010碳热还原-磁选工艺富集红土镍矿中金属镍徐 冬,刘 岩,李 杰,翟玉春(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110004)摘 要:采用碳热还原-磁选富集镍的工艺处理低品位红土镍矿,以活性炭粉为还原剂,在还原球团内加入添加剂A 以促进还原球团中金属晶粒的生长及磁性物质与非磁性物质的磁选分离,使红土镍矿在低于传统的熔炼温度下进行还原反应,可大大降低能量消耗 研究结果表明,最佳反应条件:还原温度为1320 ,还原时间为120min,还原剂与添加剂的质量分数分别为3%及5%;添加剂可促进金属晶粒的聚集,富集的金属晶粒更易于磁选分离;还原产品镍铁合金中镍的质量分数可达8 31%,矿石中镍的回收率可达95 44%,金属镍得到了富集 本工艺具有流程短、操作简单、能耗低及镍铁合金的经济价值高等优点 关 键 词:红土镍矿;热还原-磁选;添加剂;镍中图分类号:T F 111.1 文献标志码:A 文章编号:1005 3026(2010)04 0559 05Enriching Metallic Nickel from Laterite Nickel Ore via Thermal Carbon Reduction Magnetic Separation ProcessX U Dong ,L I U Yan,LI Jie,Z H AI Yu chun(School of M aterial &M etallurgy,Northeaster n U niversity,Shenyang 110004,China.Correspondent:ZHA I Yu chun,E mail:zhaiyc @)Abstract :The low grade laterite nickel ore was treated by therm al carbon reduction magnetic separation process to enrich the metallic nickel w ith activated carbon powder as reductant.With the additive A added in the pre reduced pellets to stimulate the grow th of metallic grains in them and magnetic separation of magnetic substance from nonmagnetic substance,the reduction reaction of laterite nickel ore occurred at the temperature below conventional melting point,thus,reducing greatly the energ y consumption.The testing results showed that the optimal reduction conditions are 1320 for 120min and the proportional mass fractions of activated carbon pow der and the additive A are 3%and 5%,respectively.The additive A accelerates the aggreg ation of metallic grains so as to make the enriched metallic grains easier for magnetic separation.The m ass fraction of maximum nickel in ferronickel alloy and nickel recovery in the laterite nickel ore are 8 31%and 95 44%,respectively.M etallic nickel is thus enriched.The proposed process has such advantages as short in procedure,easy to operate,low energy consumption and high economic benefit from ferronickel alloy.Key words:laterite nickel ore;thermal reduction m agnetic separation;additive;nickel 镍是一种银白色金属,具有良好的机械强度、延展性和很高的化学稳定性,广泛应用于生产不锈钢和各种合金,已经成为现代社会中不可或缺的金属[1-2] 已探明的世界镍资源中39 4%为硫化矿,60 6%为氧化矿 因氧化矿中镍的质量分数较小,经济效益差,世界上约70%的镍产量来源于硫化矿[3-5] 随着硫化镍资源的渐趋减少,加快氧化镍的选冶工艺研究关系到未来镍产品的稳定供应 目前氧化型红土镍矿主要有火法和湿法两种处理工艺[6] 火法工艺的最大缺点是能量消耗高,能耗成本要占65%以上,且还原产物中镍的质量分数较小,直接降低了其经济价值[7-8]湿法工艺中由于质量分数较小,回收成本高,经济效益低,且产生大量的有毒有害废物,堆弃在露天,对环境造成了严重的污染[9-10]本研究采用碳热还原-磁选富集镍的工艺处理低品位红土镍矿[11-12],以活性炭粉为还原剂,并配入一定比例的添加剂A 以促进还原球团中金属晶粒的生长及磁性物质与非磁性物质的磁选分离,使红土镍矿在低于传统的熔炼温度下进行还原反应,可大大降低能量消耗[13]1 实验原料及方法1.1 实验原料红土镍矿的主要化学成分见表1表1 红土镍矿的化学成分(质量分数)Table 1 Chem ical com pos i tion of lateri te nickel ore%N iFe Co M n Cr CaO SiO 2M gO A l 2O 3P S 1.8915.590.10.30.80.231.127.92.00.10.04实验原料的XRD 分析见图1,矿石中主要含蛇纹石、氧化铁、脉石等多种物质 由于矿物中镍的质量分数较小,XRD 分析无法显示出其存在形态图1 红土镍矿的XR D 分析Fig.1 XR D pattern of lateri te nickel ore1.2 实验方法将矿石破碎研磨至有95%的原料粒度小于0 074mm 按比例配入活性炭粉和添加剂A,充分混匀,制成球团备用 还原过程在竖式炉中进行,还原后球团经破碎、湿式磁选,得到镍铁合金 实验流程见图2图2 红土镍矿预还原富集镍的工艺流程图Fig.2 Flowchart of pre reduction and nickelenrichm ent from lateri te nickel ore磁性物质中镍的质量分数(w Ni )及矿石中镍的回收率( N i )的计算式为w Ni =m Nim m!100%,(1) Ni =m m !w Nim 0!m hm t!w 0,Ni!100%(2)式中:m Ni 为磁选后磁性物质中总金属镍的质量;m m 为磁选后磁性物质的质量;m o 为混料中矿的质量;m t 为混料的总质量;m h 为称取的混料质量;w o ,Ni 为原矿中镍的质量分数 1.3 实验原理固体碳和CO 2发生反应,吸收大量热能,生成CO,进行碳的气化反应,产生的CO 参与镍矿石的间接还原,总的结果消耗的不是CO,而是碳,这就是直接还原的二步理论,它同样适合于本次实验中镍矿的还原,主要反应为2NiO(s)+C(s)=CO 2(g)+2Ni(s),(3)N iO(s)+CO(g)=Ni(s)+CO 2(g ) (4)碳的氧化物与氧化镍的标准生成自由能G - 见图3,在1标准大气压下,NiO 被还原的最低还原温度为725K,即反应(3)在此温度下开始进行 同样也可以看出,氧化生成的 G -线总是保持在NiO 的线之后,即反应(4)的 G -在1标准大气压下为负值,该反应极易发生;故本实验选图3 碳的氧化物与氧化镍的标准生成自由能Fig.3 Standard Gibbs free energy of carbonoxides and nickel oxi de560东北大学学报(自然科学版) 第31卷用碳为还原剂从红土矿中提取金属镍2 结果与讨论2.1 添加剂对镍的质量分数及回收率的影响为降低金属镍的还原反应温度,促进还原出来的金属晶粒生长,本研究选用多种化学试剂作为添加剂进行实验,结果发现,只有试剂A 会在很大程度上提高w Ni 及 Ni 当还原剂的质量分数(w r )为3%,还原时间( )为120min,还原温度(t )为1320 时,添加剂的质量分数(w a )对w N i 及 Ni 的影响见图4 由图4可知,w Ni 及 Ni 均随w a 的增加而先增后减,w a 为5%时达最高,此时w N i 为8 42%, Ni 为93 45% 添加剂过量后,会阻碍原矿与活性炭粉之间的接触,故可降低w N i 及 Ni图4 w a 与w N i , N i 的关系Fig.4 Relationshi ps between w a and w Ni , N i2.2 还原剂对镍的质量分数及回收率的影响一直以来,碳都是火法冶金的最主要还原剂 为避开其他杂质的干扰,本实验选用活性炭为还原剂,并且磨细成粉后大大增加了表面积,有利于与矿物接触 当w a 为5%,t 为1320 , 为120min 时,w r 对w Ni 及 Ni 的影响见图5 w r 对w N i 及 Ni 影响不大 但是实验发现,过小的w r 会使还原烧结球团过硬,不利破碎;过大的w r 又使得混合物黏度减小,不易制造球团 综合考虑,取w r 为3%图5 w r 与w N i , Ni 的关系F i g.5 R elationships between w r and w N i , N i2.3 还原时间对镍的质量分数及回收率的影响当w a 为5%,w r 为3%,t 为1320 时, 对w Ni 及 Ni 的影响见图6 起初w Ni 及 Ni 随着 的增加而略微增加,120min 时达到最高,分别为8 15%,94 42% 当 超过120m in 后,w Ni 及 N i 又不断减小,故最佳 为120min图6 与w N i , N i 的关系Fig.6 R elations hips between and w Ni , N i2.4 还原温度对镍的质量分数及回收率的影响当w a 为5%,w r 为3%, 为120m in 时,t 对w Ni 及 Ni 的影响见图7 w Ni 随t 的升高而呈线性增加,高温有利于金属镍的还原 当t 为1320 时,w Ni 及 Ni 分别为8 31%,95 44% 但当t 继续升高时,发现还原球团变得更加坚硬,很难进行产品的破碎,这样会给下一步的磁选分离造成不便 并且t 继续升高 Ni 几乎没有升高,另外从能源角度及实验设备的升温能力考虑[14],1320 为最佳t 值图7 t 与w N i , N i 的关系Fig.7 R elations hi ps between t and w Ni , N i2.5 还原产物的物相分析由实验可知,最佳还原条件:t 为1320 , 为120min,w r 为3%,w a 为5% 此实验条件下的还原球团表面及内部附有很多颗粒较大的金属球,破碎后收集到的金属球的实物照片见图8a,最大金属球直径可达0 4cm 其XRD 分析见图8b,可知还原出的金属球为镍铁合金561第4期 徐 冬等:碳热还原-磁选工艺富集红土镍矿中金属镍图8 从还原球团内取出的金属颗粒实物图片及其XR D 分析图F i g.8 Photo and XR D pattern of metallic grains taken from pre reduced pell ets(a)∀金属颗粒;(b)∀金属颗粒XRD 分析图把较大金属颗粒挑出后,剩余的还原产物经磁选得到富集的面状磁性物质,图9a 为其SEM图,可见磁性物质中仍含有大量的金属晶粒,且大小不等 图9b 为其XRD 分析,可知还原-磁选后的磁性物质中主要含有镍铁合金和硅酸镁,还夹杂少量Ca 2SiO 4及湿式磁选过程被氧化的Fe 2O 3等杂质 磁性物质中夹杂的各种非磁性物质经熔炼除渣后,可进一步富集金属镍,提高w Ni图9 磁选产物SEM 及XRD 分析图F i g.9 SE M image and XR D pattern of products from magnetic separation(a)∀SEM ;(b)∀XRD3 结 论1)w Ni 及 Ni 随w a 及 的增加先增后减,最佳w a 为5%,最佳 为120m in;w Ni 及 N i 随w r 的增加变化不明显,最佳w r 为3% w Ni 及 Ni 随t 的增加而增大,最佳t 为13202)有添加剂存在条件下,还原出的金属晶粒聚合成较大金属球,镍铁合金中w Ni 可达8 31%,金属镍得到富集,提高了镍铁合金的经济价值, Ni 可达95 44%3)与传统火法熔炼红土镍矿相比,本工艺流程短、易操作,在短时间及相对低的温度下进行,可大大降低能源消耗,降低生产成本,开辟了综合利用低品位红土镍矿的新途径 参考文献:[1]马瑞廷,田彦文,毕韶丹,等 镍铁氧体纳米晶的制备及电磁性能研究[J] 东北大学学报:自然科学版,2007,28(6):847-850(M a Rui ting,Tian Yan w en,Bi Shao dan,et al 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甲烷作用下硅镁型红土镍矿低温还原焙烧—磁选镍铁精矿
甲烷作用下硅镁型红土镍矿低温还原焙烧—磁选镍铁精矿丁志广;李博【摘要】选自云南元江的硅镁型红土镍矿在不同条件下进行甲烷低温还原,并通过磁选得到镍铁精矿.结果表明,还原温度在600～900℃,对镍和铁的品位和回收率影响很小,镍和铁的回收率随温度的变化趋势是一致的;镍和铁的品位及回收率随着还原时间的延长逐渐增加;甲烷浓度的增加使得镍和铁的品位降低,回收率则增加;在还原温度为800℃、还原时间为90 min条件下,当硫酸钠的添加量从5％增加到20％时铁的品位和回收率逐渐减小,而镍的品位和回收率则逐渐增加.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜及能谱(SEM-EDS)分析还原过程中硅镁型红土镍矿矿相和微观结构的变化,结果表明精矿主要是镍以及铁的氧化物,并且精矿中铁的品位远远高于镍的品位.%In this study,the garnierite from Yuanjiang,Yunnan province was reduced by methane under different conditions followed by magnetic separation to obtain the ferronickel concentrate.The experimental results show that the reduction temperature in the range of 600 ℃ to 900 ℃ had no noticeable effect on the contents and recoveries of nickel and iron.The contents and recoveries of nickel and iron in the concentrates increased slightly with prolonging of the reduction time.In addition,the contents of nickel and iron decreased with increasing methane concentration,whereas the recoveries of nickel and iron increased.Decreases in the iron content and recovery were observed when the dosage of sodium sulfate varied from 5％ to 20％under a reducing temperature of 800 ℃ and a reducing time of 90 minutes,whereas the nickel content and recovery were gradually increased.The phase and microstructure transformation of garnierite in thereduction process were investigated using X-ray Diffraction(XRD),Scanning Electron Microscope (SEM),and Energy Dispersive Spectrometer (EDS).The results show that the nickel and iron oxides were the main phase in concentrate,and the content of iron was much higher than that of nickel.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2018(027)001【总页数】7页(P30-36)【关键词】硅镁型红土镍矿;甲烷;低温还原;磁选【作者】丁志广;李博【作者单位】昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093;昆明理工大学复杂有色金属清洁利用国家重点实验室,昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TF815镍是一种重要的战略储备金属，在国民经济的发展中有着极其重要的地位〔1〕。
红土镍矿回转窑直接还原镍铁生产技术
山西潞城市宏祥化冶厂回转窑红土镍矿直接还原镍铁项目介绍及技术合作一、企业简介潞城市宏祥化冶厂2005年建厂，是潞城市民政局福利企业。
本厂主要以铁矿深加工为主，先后完成有：5万吨磁铁矿生产项目、10万吨低品位褐铁矿精粉项目。
从建厂以来就重视技术研发工作，并吸收北京冶金大学徐伟为科技研发带头人，组织一班科技人员驻厂研发，长期和长沙矿业研究院共同研发新型选矿设备，已形成一支以产、学、研的科技专业队伍。
并在2006年开始对赤铁矿、褐铁矿、红土镍矿还原铁进行研发工作。
2009年承担长治市创新科技项目，2010年列入长治市火炬计划项目。
从2007年—2010年先后投入1700余万元自主研发攻关“褐铁矿直接还原铁技术”、“红土镍矿直接还原镍铁技术”、“硫酸渣直接还原黄金置换剂技术”，取得了三项技术创新重大成果，达到国内的领先技术。
现正在筹措资金，建设“年产10万吨红土镍矿直接还原镍铁项目”。
二、项目概况1、项目名称：潞城市宏祥化冶厂年产10万吨红土镍矿直接还原镍铁项目2、项目主办单位：潞城市宏祥化冶厂企业性质：民营项目地点：潞城市潞华办事处侯家庄村3、项目规模：拟建项目占地面积133200㎡（200亩），总建筑面积31900㎡，项目总投资5.5亿元。
以自行研发发明专利技术自行设计合作投资，建设年产10万吨红土镍矿直接还原镍铁项目生产线。
三、镍冶金概况1、镍矿资源全世界镍的矿物资源主要有硫化镍矿、氧化镍矿和深海底含镍锰结核三种。
陆地资源中氧化镍矿约占65%，硫化镍矿约占35%，总储量约6200万吨，其中氧化镍矿约126亿吨，我国镍矿资源主要是硫化镍矿，氧化镍矿极少。
（附表）2、镍铁生产现状我国镍铁产业的发展始于2006年，随着我国不锈钢产量提高和镍冶金产品多元化发展趋势的双重带动下，尤其是在硫化镍矿逐步减少，红土镍矿开发价值空间大幅提升的情况下，镍铁行业迎来新的发展机遇。
但据我国不锈钢网站调研，目前我国镍铁生产企业总数在70家以上，主要以高炉法、电炉法生产镍铁。
用固态去氧的方法还原低品位红土镍矿中的镍
图5里显示了红土镍矿的SEM图像。红土镍矿的内部结构是松散的，这样有助于水的储存，同样还发现了三明治结构和粒状结构。这种三明治结构厚，边缘和角落由粒状结构组成。矿物学分析显示了红土镍矿主要由夹层型形态和不规则六边形的石英粒状结构的利蛇纹石而构成。
4.2
4.2.1
根据实验的要求，还原温度在600～1000℃的范围内，图6显示了在还原温度下总镍中转换成金属镍的比例函数。随着还原温度的增高αNi也增加，在850℃时转换比例有轻微的下降，这个归结为利蛇纹石对镁橄榄石的相变（Flavio，1992）提高还原温度（＞850℃）是有助于还原反应的。在800℃的转换比例之中，900℃时转换比例的降低归结为形成了金属铁盒镍与铁氧化物结合而形成铁镍合金。
图6.总镍到金属镍的转换比例的还原温度函数图7.总镍到金属镍的转换比例的还原时间函数
图8.总镍到金属镍的转换比例的CO用量函数图9.总镍到金属镍的转换比例的还原温度函数
图10.总镍到金属镍的转换比例的还原时间函数图11.总镍到金属镍的转换比例的碳含量函数
图12.总镍到金属镍转换比例的CaO用量函数图13.红土镍矿还原的XRD模式
事实上，红土镍矿是混合矿石，包含有NiO、Fe2O3、Fe3O4等等，所以在还原过程中也伴随着其他反应的发生。基于铁镍矿的还原，NiO·Fe2O3,氧化镍还原为金属镍是优先的，这点由（4）～（6）式可以表明（Olli等人，1995）：
3NiO•Fe2O3+CO＝3NiO+2Fe3O4+CO2（４）
NiO+2Fe2O3+CO＝Ni+2Fe3O4+CO2（５）
热重分析法/联立扫描分析法是用来确定红土镍矿的热性能，见图4。由于吸热和放热的过程，两个主要的峰出现在DSC温谱图。第1个峰在610°C，出现在这里是由于利蛇纹石中结晶水的流失，相对应地重量会损失9.6%，利蛇纹石分解成为一种无形的硅酸镁相。第2个主要的峰值出现在820°C，因为利蛇纹石到镁橄榄石的转换阶段中，这种结构的变化而导致的。
红土镍矿还原焙烧-选矿富集工艺综述
红土镍矿还原焙烧-选矿富集工艺综述
赵景富
【期刊名称】《铁合金》
【年(卷),期】2017(048)007
【摘要】经过多年的发展与完善,镍红土矿火法冶炼镍铁合金工艺技术日臻成熟,技术经济指标不断提高.文章着重阐述了回转窑还原-选矿富集(RKMC)工艺处理镍红土矿的生产现状与发展趋势,详细介绍了当今世界回转窑还原焙烧-选矿富集工艺处理镍红土矿的优缺点,并对镍红土矿还原焙烧-选矿富集工艺近年来的技术进步和未来的发展趋势进行了总结,希望对行业的发展有所借鉴.
【总页数】3页(P21-23)
【作者】赵景富
【作者单位】沈阳有色金属研究院沈阳中国 110141
【正文语种】中文
【中图分类】TF624.4
【相关文献】
1.低品位红土镍矿还原焙烧-选矿富集制取低品位镍铁工艺试验研究 [J], 栾志华;宋志伟
2.红土镍矿还原焙烧-磁选制取镍铁合金原料的新工艺 [J], 李光辉;饶明军;姜涛;黄晴晴;史唐明;张元波
3.红土镍矿还原焙烧-氨浸工艺还原焙烧工序研究 [J], 公琪琪
4.硫代硫酸钠在红土镍矿还原焙烧-磁选工艺中的作用 [J], 史鹏政;杜文广;杨颂;刘
守军;上官炬
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红土镍矿深度还原-磁选工艺富集镍和铁
furnace reduction smelting process, which is a pyrometallurgical process widely used in laterite nickel ore smelters. When handling laterite nickel ores with high copper and cobalt contents, a wet process is more conducive to the comprehensive recovery of various valuable metals and the reduction in energy consumption. Currently, only the Nippon Yakin Oheyama Smelter of Japan Metallurgical Company combines pyrometallurgical and hydrometallurgical processes to treat nickel oxides [9]. Although the Nippon Yakin Oheyama Smelter has been improved many times, the technology is still unstable. Nickel and cobalt leaching from laterite nickel ores is a serious issue, especially in the application of fungi in the bioleaching [10,11]. In addition, other treatment processes of low-grade laterite nickel ores have been extensively studied, primarily including chlorination separation−magnetic separation, reduction sulfide roasting−magnetic separation, and
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，我对国内中南大学，东北大学，北京矿冶总院，长沙矿冶研究院等科研院所的研究方向及现状做了深入调查。
其中长沙矿冶研究院，北京矿冶总院和东北大学等针对我公司红土镍矿分别做了探索性试验。
红土镍矿的冶炼工艺
5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
”7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。
8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。
9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
红土镍矿的冶炼工艺我国的镍矿类型主要分为硫化铜镍矿和红土镍矿。
红土镍矿的镍含量低于硫化镍矿，过去不受重视，但随着可开采的硫化镍矿资源的日益枯竭和镍需求的价格抬高，企业开始把注意力转向红土镍矿，国内甚至有些钢铁企业打算大量进口印尼红土镍矿，以加工降低生产成本。
随着红土镍矿资源不断地开发，红土的镍矿冶炼工艺也越来越受到人们的关注。
一般来说，目前我们将红土镍矿的冶炼工艺分为三类，即火法工艺、湿法工艺以及火法-湿法结合工艺。
下面中国矿产商业网专家就为您具体讲解各个冶炼工艺的处理流程。
1、火法工艺红土镍矿的火法冶炼工艺还可以分为：镍铁工艺、镍硫工艺以及还原焙烧-磁选法三类。
（1）镍硫工艺该工艺是在生产镍铁工艺的1500-1600℃熔炼过程中，加入硫磺，产出低镍硫，再经过转炉吹炼生产高镍硫。
生产高镍硫的主意工厂有：法国镍公司、印尼的苏拉威西.梭罗阿科冶炼厂。
1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！”2.老人们都笑了，自巨石上起身。
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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 1.420.0030.502.3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=6FeO+CO2FeO+C=Fe+CO2FeO+C=2Fe+CO2C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 3.9156.8468.011.021.47 3.2455.0876.751.212.523.5258.6952.01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 2.4047.7333.018021.47 3.2455.0876.7510013.00 5.7465.9275.7512016.38 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 5.7465.9275.750.3113.18 2.0855.6534.470.4020.32 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 3.7059.0485.3066.59500 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 3.2151.2190.3070.4475.00 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%。