印尼红土镍矿镍铁高炉渣的黏度研究
红土镍矿烧结工艺试验研究
红土镍矿烧结工艺试验研究篇一最近我们厂接了个棘手的活儿，要对红土镍矿烧结工艺进行试验研究。
这红土镍矿啊，看起来就是一堆红不溜秋的土疙瘩，可别小瞧它，里面的门道深着呢！一开始，我们几个技术员凑在一块儿商量怎么下手。
有人说先从温度试试，有人说要先看原料配比。
我心里也没底，毕竟这玩意儿以前接触得不多。
不过咱也不能怂，硬着头皮上呗！我们先把红土镍矿的原料仔细检查了一遍，这矿石的颗粒大小不一，大的像小石子，小的跟沙子似的。
我们按照之前大概估计的比例把各种原料混合在一起，就像大厨在调配一道神秘的菜肴，只不过这道菜可不好做。
第一次试验，我们把混合好的原料放进烧结炉里，设定了一个自认为还挺合适的温度。
然后大家就像等待开奖似的，眼睛死死地盯着烧结炉。
炉子里的温度慢慢升高，一开始没啥动静，过了一会儿，就听见里面开始噼里啪啦地响，像是有人在里面放小鞭炮。
我心里直犯嘀咕，这声音不太对啊。
等烧结时间到了，打开炉门一看，哎呀妈呀，这烧结出来的东西简直惨不忍睹！有的地方结成了大块的硬块，跟石头似的，有的地方却还是松散的粉末，根本没烧透。
这可把我们愁坏了，到底是哪儿出了问题呢？我们把这堆失败的产物拿出来，一点一点地分析。
我拿着一块烧结后的硬块，左看右看，感觉它硬得像块铁疙瘩，敲起来邦邦响。
同事小李说：“会不会是温度不均匀啊？你看这有的地方烧过头了，有的地方还没反应。
”我觉得他说得有点道理，于是我们决定改进一下烧结炉的加热方式。
第二次试验前，我们对烧结炉进行了一番改造，加了几个温度监测点，还调整了加热元件的布局，就像给一个生病的人重新调理身体一样。
原料再次混合好送进炉子里，这次我们的心情更加紧张了。
随着温度上升，炉子里的声音听起来比上次平稳了一些。
等到烧结完成，打开炉门的那一刻，我们都屏住了呼吸。
嘿！这次看起来好多了，烧结块的颜色比较均匀，而且大部分都成型了，没有像上次那样有那么多松散的粉末。
不过，仔细一看，还是有一些小问题，有些地方有细微的裂缝，就像干涸的土地上出现的裂痕一样。
印度尼西亚苏拉威西岛砾岩型红土镍矿床地质特征及成因
Ｇｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｎ ｅ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｌ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ｎ ｉ ｃ ｋ ｅ ｌ ｄ ｅ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｎ Ｓ ｕ ｌ ａ ｗｅ ｓ ｉ ，Ｉ ｎ ｄ ｏ ｎ ｅ ｓ ｉ ａ
该 矿床 成矿 母 岩 并 非是 基 性 、超 基 性 岩 ，而是 砾 石 成 分 以超 基 性 岩 为 主 的 一 套砾 岩 。为 了 区分 传 统 意
义上 由基 性、超基性岩风化淋滤形成的红土型镍矿 ，笔者将其称为砾 岩型红土镍矿 。该矿床 的结构分
带 由上往下可分为 ：腐植 土层 、红土层、强风化砾岩层 、半风化砾岩层、砾岩层 ，镍矿体主要分 布于 半风化砾 岩层 中。初 步认为矿床是 由砾岩经过风化一 水解一 淋滤一 沉淀富集等作 用形成 的。 关键词：砾 岩型红土镍矿 ；地质特征 ；矿床 成 因；印度尼 西亚
第３ ４卷
第 ｌ 期
世
界
地
质
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． １ Ｍａ ｒ ． ２０１ ５
２ ０ １ ５年 ３月
ＧＬ ０ＢＡＬ ＧＥ０Ｌ ０ＧＹ
文章 编号 ：１ ０ ０ ４ —５ ５ ８ ９（ ２ ０ １ ５ ）０ １ —０ １ ２ ０— ０ ７
印度尼西亚苏拉威 西岛砾岩型红土镍矿床地质特征 及成 因
Ｃ ＨＥＮ Ｇ Ｌ ｉ — ｑ ｕ ｎ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｂ ｏ ，Ｒ ＥＮ Ｘｕ ｅ ． ｙ ｉ ，Ｗ Ｕ Ｇｕ ｏ ． ｘ ｕ ｅ ， ． Ｑ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｂ ｒ ｉ ｇ ａ ｄ ｅ ， Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ ， Ｑ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ０ ６ ６ ０ ０ １ ， Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
从红土镍矿酸浸渣中回收铁矿物的试验研究[1]
![从红土镍矿酸浸渣中回收铁矿物的试验研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b8771300a6c30c2259019e69.png)
TFe 20. 66 23. 46 25. 22 56. 53 27. 55 50. 45 44. 26
SiO2 25. 88 37. 70 37. 77 38. 27 38. 11 8. 70 14. 28
S 0. 583 0. 618 0. 493 0. 408 0. 48 2. 09 1. 74
摘 要 :本文针对某红土镍矿酸浸渣中铁矿物含量较高 ,铁矿物粒度较细 、含铁矿物以赤褐铁矿为主的特点采用焙
烧磁选的选矿方法加以处理 。指出对红土镍矿酸浸渣的处理 ,可以综合利用矿产资源 ,减少其对环境的污染有着
重要的现实意义 。
关键词 :红土镍矿酸浸渣 ;选矿试验 ;铁矿物
中图分类号 : X751
文献标识码 : A
40
3
40. 96
50. 26
76
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80
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51. 19
78
磁选 精矿品位 尾矿品位
59. 39
42. 17
57. 62
30. 69
57. 52
29. 98
56. 22
31. 39
56. 31
27. 01
54. 64
38. 96
回收率 26. 04 82. 84 84. 52 85. 01 89. 29 83. 26
700
15
750
30
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2
1 200
800
45
3
1 800
850
60
4
900
5
1 000
6
3. 1 条件试验 3. 1. 1 温度试验 温度条件试验是在固定焙烧时间 40 m in,配煤比 为 3% ,磁选磁场强度 1 200 Oe的条件下进行的 。表 6 为焙烧磁选结果 ;图 1 为不同温度下焙烧磁选的精矿 与回收率指标 。
印尼红土镍矿、镍铁产能及镍消费结构：不锈钢为主
内容目录印尼红土镍矿-镍铁产能快速扩张1、印尼 RKEF产能高歌猛进2、中国镍铁产量将维持低位3、不锈钢仍是镍消费主要去向4、印尼不锈钢扩产能但跟不上镍铁速度印尼红土镍矿-镍铁产能快速扩张1、印尼RKEF产能高歌猛进2019年印尼政府宣布从 2020年 1月开始禁止印尼国内原矿出口，造成全球镍价短期内大幅上涨。
国内冶炼企业瞄准商机，开始进驻印尼，建设产业园，开办镍矿冶炼厂。
由于国内不锈钢生产对印尼原矿生产的镍铁原料需求依赖度极高，因此国内冶炼企业在印尼开办冶炼厂主要是产出镍铁合金，多数运回国内销售。
随着新能源汽车电池消费进入快速增长期，对镍原料需求增长较快。
2020年，国内在印尼冶炼企业也逐渐开始投放利用红土矿进行湿法冶炼生产镍中间品（MHP，可以用于生产电池原料硫酸镍）。
2020-2021年是投产高峰期。
2020年二季度末期开始，印尼镍铁产能投产进入高峰期。
新投产产能主要集中在印尼的德龙工业园，以及青山 Weda Bay 工业园和青山Morowali工业园。
印尼镍铁产量呈现和国内产量相反趋势，产量跟随产能投放逐月走高，11月单月产量为 6.08万镍金属吨。
预计 2020年全年印尼镍铁产量增加 22.67万镍金属吨至60万镍金属吨。
展望印尼镍铁投产进度来看，到2021年，青山Weda Bay的18台炉子，印尼德龙的20台炉子以及华迪和青岛中程各4台炉子将会投产，预计增加产能40万镍金属吨。
考虑到投产进度，以及检修等因素的影响，预计2021年印尼镍铁产量增加至90万镍金属吨，2022年和2023年投产项目进入稳定生产期，镍铁产量分别为100和110万镍金属吨。
表3：印尼镍铁产能投产进度青山Morowali园区39台RKEF，1座高炉。
华新2台36000KVA预计2021年Q2投放；海天镍业4台42000KVA预计2021年下半年投放；青山Weda Bay园区总规划44台RKEF，2020年已投产12台2021年计划投产18台炉子，截止至2021年3月底，已投产8台。
印尼中苏拉威西省某区红土型镍矿地质勘查的技术和方法
印尼中苏拉威西省某区红土型镍矿地质勘查的技术和方法印尼某区新近发现一中型红土型镍矿床，初步探明镍金属量2.6万吨，达到中型矿床规模，Ni品位可达1.5%。
本矿床属风化淋滤型矿床。
笔者结合多年现场工作实际情况，从红土型镍矿地质勘探类型和探矿工程密度、红土型镍矿地质勘探程度和深度、红土型镍矿勘探技术要求、矿区水文地质、工程地质、环境地质勘查技术要求、矿床技术经济评价要求等五个方面详细叙述了本区红土型镍矿地质勘查的技术和方法。
标签：红土型镍矿地质勘查技术方法在遵循地质工作规律的同时，结合本区实际情况部署工作。
总的部署原则是：根据前期初步成果，注重红土分布区和蚀变带找矿。
选取其地势较平坦地段（一般选山坡地一级、二级坡）布设钻探、浅井工程控制镍矿体面和空间分布。
采用先稀后密、深浅相结合的原则布置工程。
采用点面结合、实地调查与综合研究并重、实践与理论模式找矿相结合的找矿方法；常规地质调查与浅井、钻探等山地工程综合运用。
实现为矿山开发提供必要的基础地质资料的目标。
1镍矿地质勘探类型和探矿工程密度本区共分13个矿体，其中Ⅰ号镍矿体最大，其资源储量约占总量的72.1%。
Ⅰ号矿体主要分布于7线～20线间，主要赋存于腐岩层中。
矿体形态受地形控制，其五个地质因素类型系数取值大致如下：规模：走向长度800米，倾向延深280～480米不等，属中型，类型系数取0.56。
形态：似层状、大透镜状，内部很少夹石，基本无分枝复合，类型系数取0.6。
构造影响程度：矿体基本无断层破坏或岩脉穿插，构造对矿体形态影响很小，类型系数取0.3。
厚度稳定程度：变化系数62.12%，较稳定，类型系数取0.4。
镍元素分布：变化系数10.1%，均匀，类型系数取0.6。
勘查类型系数之和为2.46，由此确定本矿床的勘探类型属Ⅰ～Ⅱ类过渡型。
采用100×100米网格间距控制332资源量，局部复杂区加密到50×50米（参DZ/T 0214-2002之附录D）。
红土镍矿有机酸浸提取镍钴的研究
红土镍矿有机酸浸提取镍钴的研究随着世界镍需求的不断上升和硫化镍矿资源的逐渐枯竭,对于红土镍矿的研究要求迫切。
国内对于红土镍矿处理工艺的研究,还处于起步阶段。
本文针对低品位褐铁矿型红土镍矿研究了有机酸直接浸出新工艺及其机理。
对红土镍矿工艺矿物学、浸出反应理论基础和热力学、浸出体系的选择、浸出过程各工艺参数的优化选择、镍、钴浸出动力学以及有机酸再生循环利用等方面进行了系统的分析和阐述。
原矿工艺矿物特性研究表明:红土镍矿主要矿物成分为针铁矿和三水铝石。
69.92%的镍赋存在针铁矿中,另外有13.53%存在于锰矿中。
镍主要以类质同象形式点状分布于针铁矿中,与铁、铝等金属的赋存矿物紧密相连。
43.08%的钴主要以氧化物形式存在,并有29.23%赋存于高价态的锰矿物中。
有机酸浸出理论研究结果表明:柠檬酸—氟化氢铵联合浸出体系基于两者之间的协同浸出效用。
氟化氢铵的水溶液呈酸性,破坏粘土矿物的层状硅酸盐骨架。
柠檬酸具有较强的酸性和还原性,它能溶解部分针铁矿与碳酸盐,并可还原高价锰矿物,使束缚在里面的镍、钴等的氧化物裸露或游离出来。
此外,柠檬酸具有较强螯合能力,反应时柠檬酸离解出来的酸根配位体能迅速与从矿物晶格中游离出来的Ni<sup>2+</sup>、Co<sup>2+</sup>反应,生成稳定的镍、钴柠檬酸配合物,使镍、钴转移到溶液中。
金属-H<sub>2</sub>O体系Eh-pH图表明:FeOOH在碱性条件下是比较稳定的,只有pH≤6.51,Eh=—0.4402～0.7708V时,才开始溶解,转化为Fe<sup>2+</sup>;当pH≤6.233时NiO在水溶液中转变为Ni<sup>2+</sup>;CoO在pH=7.51时开始转变为Co<sup>2+</sup>。
119红土镍矿冶炼镍铁及冶炼渣增值利用关键技术与应用
应邀在美国矿物、金属、材料学会（TMS）学术年会（2010、 2016、2018）、第七届国际炼铁会议（AISTech 2015）、第十四 届中日双边钢铁技术研讨会（2016）等国际会议上报告 12 次。应 邀到美国犹他大学、密歇根理工大学、韩国延世大学等国外知名大 学进行学术交流，得到了国际著名的冶金专家美国犹他大学 H.Y. Sohn 教授、密歇根理工大学 J.Y. Hwang 教授等知名专家学者的高 度评价。加拿大镍冶金专家 P. Mackey 专程前来中南大学与项目组 开展学术交流，并签订合作协议开展红土镍矿冶炼镍铁研究。
客观评价
（1）成果评价
中国金属学会于 2018 年 2 月 3 日在某某某某组织召开“红土 镍矿冶炼镍铁关键技术及其应用”科技成果评价会，以王一德院士 为主任、毛新平院士和白晨光教授为副主任的评价委员会专家一致 认为：本成果“总体上达到国际先进水平，其中红土镍矿选择性固 态还原-磁选制备镍铁技术达到国际领先水平。”
（2）项目验收证明
印尼 SILO 公司邀请国内外相关单位和专家，于 2013 年 5 月 13 日在对中南大学完成的“红土镍矿制备镍铁工业试验研究”项目 进行验收，验收意见如下：本项目开发的镍铁生产新工艺，技术先 进，工艺可行，经济合理，国内外尚无先例，具有良好的应用前景， 特别适合电力及炼焦煤短缺的印尼等国家和地区发展镍铁和不锈钢 生产，同意通过验收。建议加快工程设计进度，尽快实现大规模工 业生产。
主要知识产权和标准规 X 等目录
知识产 知识产权 权（标 （标准）具 准）类 体名称
国家 （地 区）
授权号 （标准 编号）
授权 （标 准发
证书编 权利人 号（标准 （标准 批准发 起草单
印尼STS红土镍矿品位控制方法分析
管理及其他M anagement and other印尼STS红土镍矿品位控制方法分析李洪豪，刘 李，宋自平摘要：随着国家新能源产业的快速发展，相应地对支撑性金属资源需求量也呈现阶梯型增长，同时金属矿石源头需求量也呈现阶梯型增长，带动了整个矿山企业跳跃式发展，加大了资源开发的力度。
本文主要对印度尼西亚北马鲁古省的STS镍矿开采工程，对镍矿开采、运输、装船的品位控制方法进行总结，并将开采、运输、装船过程中遇到的品位控制问题进行剖析，并提出适合的品控工作方法和流程。
关键词：镍矿开采；品位控制1 概况STS镍矿开采工程位于印度尼西亚北马鲁古省布里镇，矿区所在位置属于热带雨林气候，降雨量丰沛，该矿是主要由超基性橄榄岩淋滤风化形成的红土镍矿。
整个矿区的地形特征主要呈斜坡式小型山丘，坡度大概为0°～25°，尤其矿区北部主要呈小坡度起伏的小山丘，该地形和坡度是形成优质镍矿的首要条件。
矿体形态呈东北向西南长条状分布，宽度呈不规则状，上部为腐殖层，中间为褐铁矿层，中上两层均为剥离料，厚约2m～6m，下部为中镍和（或）高镍层，厚约5m～12m，总体剥采比约1.5：1，采用露天开采。
2 STS镍矿采区特点目前矿区施工区域主要包括两个大的采区，即Pekaulan Selatan和SEMEAN，两个采区的矿石类型均不相同，Pekaulan Selatan采区主要以中低镍为主，含矿石量比较大，镁含量较高；SEMEAN区域主要以中高镍为主，矿石主要为沙性橄榄石矿，矿石分散不连续，呈典型的鸡窝状矿体。
矿区内红土镍矿体产在热带雨林覆盖下的超基性岩石中，SEMEAN采区和Pekaulan Selatan采区，两个区域有着明显的区别，并通过钻探及开采，在矿区超基性岩风化掌子面内出现明显的岩石学垂向分带，即红土层→腐岩层→基岩层。
其中，红土层主要呈紫红色、褐红色，大量铁质氧化物胶结成黏粒状或团块状构造，主要矿物成分是褐铁矿、赤铁矿、少量次生石英和高岭土等，厚度一般在0～2m；腐岩层上部发育黄色黏土层，为疏松多孔土状构造，主要矿物有针铁矿、褐铁矿和少量基岩风化残留碎块，厚度一般介于1m～5m；腐岩带下部的黏土呈灰绿色，其间掺杂大量的风化—半风化基岩碎块，沿裂隙或节理多见浸染状翠绿色硅镁镍矿，该层厚度一般介于1m～8m。
印度尼西亚红土镍矿脱水_烧结机理
2. 1 原料分析 菲律宾红土矿和碳粉的化学分析结果见表 1 、2
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第 12 期
1 - 点火器 ; 2 - 烧结杯 ; 3 - 炉蓖子 ; 4 - 负压测管 ;5 - 抽风室 ; 6 - 除灰斗 ; 7 、8 - 测温热电偶 ; 9 - 调节阀 ; 10 - 除尘器 ; 11 - 吸风阀 ; 12 - 抽风机 图 1 烧结杯结构示意图
Fig. 1 Scheme of sintering experimental apparatus
1 实验方案
红土矿烧结的主要目的是干燥和造块 ,即红土 矿在烧结设备上先脱除水分 ,然后在一定高温条件 下产生液相 ,冷却后实现造块 。围绕红土矿在整个 过程中发生的物理化学变化 ,对红土矿进行了化学 分析 、热重 ( T G) 、差热分析 (D TA) 以及 X 射线衍射
基金项目 : 国家 973 计划项目 (2007CB613503 ) 作者简介 : 吕学伟 (19822) , 男 , 博士生 ; E2mail : lvxuewei @163. co m ; 修订日期 : 2008205203
吕学伟等 :印度尼西亚红土镍矿脱水 - 烧结机理
·15 ·
结合矿物 XRD 实验结果 ,并参照矿物热分析 及相变图谱中的已有热分析曲线 ,分析得出矿物中 自由水的蒸发造成了 D TA 曲线在 99. 3 ℃出现吸 热峰 ,此时对应温度范围内 T G 曲线上读出的质量 损失约为 11. 87 % ; 结晶水的蒸发在 200 ℃到 500 ℃之间进行 ,在 265 ℃出现吸热峰 。T G 曲线上对 应的质量损失为 4. 38 % ;从 500 ℃开始到 800 ℃, 矿物中的羟基开始陆续分解 ,在 468 ℃和 596 ℃上 出现了轻微的拐点 ,共失重 1. 5 %。823. 5 ℃的放热 峰是硅酸盐矿物分解造成的 ,由于硅酸盐矿物的热 分解不会带来矿物质量的变化 ,800 ℃以上质量的 变化是由于剩余羟基分解造成的 。因此 ,羟基脱除 造成的质量损失约为 2. 40 % (1. 50 % + 0. 90 %) 。 从矿物热分析图谱手册 (升温速度 20 ℃/ m) 可知 , 斜绿泥石在 468 ℃时由于矿物分解有微小的放热 峰 ,597 ℃大部分羟基开始脱除 ,出现吸热峰 , 826 ℃羟基完全逸出 ; 在 871 ℃左右热分解为 MgO 和 SiO2 ,出现放热峰 。图 3 的测试结果恰好显示 ,在 468 ℃和 596. 8 ℃时 ,D TA 曲线上出现 2 个拐点 。 叶腊石在 556 ℃因为羟基脱除出现吸热峰 。绿脱石 在 143 ℃附近由于结晶水失去出现大的吸热峰 ,并且
不同红土镍矿的处理工艺简述
不同红土镍矿的处理工艺简述氧化镍矿是含镍橄榄石经长期风化淋滤变质而形成的矿物，由于矿床风化后铁的氧化，矿石呈红色，因而通称为红土矿（Laterite）。
根据矿石中铁和镁含量的不同，含镍红土矿可以简单地分为褐铁矿类型和残积矿类型。
一般残积矿类型氧化镍矿含镁较高，而褐铁矿类型镍红土矿含铁较高而含镁较低。
一、现有红土镍矿处理技术概况在红土镍矿的处理方面，比较成熟的冶炼方法包括：①回转窑干燥预还原－电炉熔炼法（RKEF）、②烧结－鼓风炉硫化熔炼法、③烧结－高炉还原熔炼法、④回转窑（或隧道窑、或转底炉）半熔融还原焙烧－磁选法、⑤还原焙烧（回转窑或沸腾炉）－氨浸法、⑥高压酸浸法、⑦常压酸浸法以及⑧硫酸堆浸法等。
上述处理方法均有各自的适应性，需要根据矿石镍、钴、铁含量和矿石类型的差异，以及当地燃料、水、电和化学试剂的供应状况等的不同，选用适宜的冶炼工艺。
从总体上说，红土镍矿的处理主要分为火法冶金和湿法冶金二大类。
1.1 火法冶金火法冶金主要处理含镍 1.5～3%、Fe10～40%、MgO5～35%、Cr2O31～2%的含镍品位较高的变质橄榄岩。
冶炼工艺主要包括回转窑干燥预还原－电炉熔炼法（RKEF）和鼓风炉硫化熔炼及烧结－高炉还原熔炼法，产品主要为镍铁合金和镍锍产品，镍铁合金主要供生产不锈钢，镍锍则须经转炉进一步吹炼生产高冰镍产品。
日本大江山冶炼厂则采用回转窑高温半熔融还原焙烧（～1350℃）产出粒铁，经破碎、跳汰富集产出含镍大于20%的镍铁合金供生产不锈钢，并被公认为是目前最为经济的处理镍红土矿的方法。
回转窑干燥预还原－还原熔炼工艺生产镍铁，镍的回收率可以达到90%以上，但生产镍铁时由于进入镍铁中的钴不计价，因此对钴含量较高的氧化镍矿并不适用。
由于红土镍矿含水高，加之投资大，从经济角度考虑，电炉还原熔炼工艺适宜于处理镍含量大于 1.8%、钴含量小于0.05%的矿石，且要求当地要有充沛的电力供应。
鼓风炉硫化熔炼也是经典工艺，红土镍矿在配入适量的CaO和SiO2后，在约1100℃下烧结成块，再配入20%左右的黄铁矿和约15～25%的焦炭，在鼓风炉内约1350℃的温度下熔炼，产出含镍8～15%的低冰镍产品。
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中国科技信息2015年第08期·
CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2015
-74-
新研究
中国目前是世界上最大的不锈钢消费国，对镍的需求
量十分巨大。然后我国镍矿资源紧缺，大力开发镍资源十
分必要。参与世界镍资源的开发，利用海外镍矿资源并建
设大中型镍冶炼基地符合我国资源开发政策和产业结构调
整方针 。印尼红土镍矿资源丰富，其红土矿品位高、储
量大，对其开发利用也得到了冶金界的关注。张明远等探
讨了印尼红土镍矿粉成球机理及其利用；朱德庆等研究了
某印尼低品位红土镍矿的微观结构及晶体化学；高金涛等
进行了红土镍矿富集镍和铁的焙烧、氢气还原和磁选分离。
但目前对红土镍矿高炉冶炼的研究还很缺乏。
利用高炉冶炼镍铁合金在成本上有很大的优势，但镍
铁高炉与普通生铁高炉在原燃料条件上有很大的区别，不
能直接套用普通高炉的生产经验。高炉渣黏度是影响高炉
内动量、热量传输最重要的热物理参数之一。对于普通生
铁高炉来说，其高炉渣黏度已有成熟的模型，但目前对镍
铁高炉渣性质的研究还很少。印尼红土镍矿冶炼的高炉渣
在组成上具有Al
2O3
含量低的特点，本文就对此类型的高
炉渣黏度进行研究。该研究对镍铁高炉的操作优化具有十
分重要的意义。
研究方法
根据现场调研分析，典型的印尼红土镍矿镍铁高炉
渣主要成分为45%～55%SiO
2
，10%～20%FeO，
25%～38%MgO，2%～5%Al
2O3
。根据该成分范围，
本研究将Al
2O3含量固定为3%，重点研究SiO2
、FeO
和MgO含量对炉渣黏度的影响。本研究中的各组分均采
用市售化学纯试剂配制，实验研究的炉渣成分如表1所示。
黏度的测定在熔体物性综合测定仪RTW－10中进行，
黏度测定温度选定为1450℃、1500℃和1540℃。
表1 实验研究的炉渣化学成分（质量百分数）
序号SiO2FeOMgOAl2O3FeO/MgO
No.14520.831.230.67
No.24819.629.430.67
No.35018.828.230.67
No.452182730.67
No.55516.825.230.67
No.64519.532.530.6
No.74818.430.630.6
No.85017.629.430.6
No.95216.928.130.6
No.105515.826.330.6
No.114517.334.730.5
No.124816.332.730.5
No.135015.731.330.5
No.145215.030.030.5
No.155514.028.030.5
No.164514.937.130.4
No.174814.035.030.4
No.185013.433.630.4
No.195212.932.130.4
No.205512.030.030.4
实验结果及分析
SiO2对黏度的影响
不同FeO/MgO比条件下，SiO2含量对黏度的影响
如图1所示。从图中可以明显看出，不同条件下炉渣的黏
度总是随着SiO2含量的增加而显著提高。以1500℃条
件下为例，SiO
2
含量为45%时，炉渣的黏度为0.75Pa·s
左右，对冶炼非常有利；而当SiO
2
含量增加到55%时，
炉渣的黏度增加到2.0 Pa·s左右，在此条件下冶炼操
作将很困难。对于实际的镍铁高炉冶炼，炉渣中的SiO
2
含量控制在50%以下较为合理。
印尼红土镍矿镍铁高炉渣的黏度研究
以印尼红土镍矿高炉冶炼镍铁为背景，采用熔体物性综合测定仪
在较大成分范围内测定了镍铁高炉渣在1450℃、1500℃和1540℃
时的黏度。研究表明镍铁高炉渣黏度随SiO
2
含量的增加而显著增大，
控制SiO
2
含量小于50%可以得到流动性较好的炉渣。镍铁高炉渣
中FeO和MgO含量的增加都能显著降低熔渣黏度；熔渣中FeO和
MgO作用基本相同，FeO/MgO对黏度的影响很小。利用本研究给
出的多元回归黏度模型可以准确的计算所研究成分范围内的熔渣黏度。
DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2015.08.005
王 祺
CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2015
·中国科技信息2015年第08期
-75-
新研究
（d） FeO/MgO=0.4
图1 不同FeO/MgO条件下SiO2含量对炉渣黏度的影响（a） FeO/MgO=0.67（b） FeO/MgO=0.6（c） FeO/MgO=0.5（a）SiO2=45%（b）SiO2=50%（c）SiO2=52%（d）SiO2=55%图2 不同SiO2含量条件下FeO/MgO对炉渣黏度的影响
中国科技信息2015年第08期·
CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2015
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新研究
为了得到所研究炉渣成分范围内任意成分炉渣的黏度
值，本文对不同温度下炉渣的黏度进行了多元回归。所采
用的回归模型如下：
)()()( )()()()()()(652423221MgOwaFeOwaSiOwaMgOwSiOwaMgOwFeOwaFeOwSiOwa⋅+⋅+⋅
⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=
η
（1）
根据上述模型得到的不同温度下的参数值如表2所
示。根据表2中参数计算得到的熔渣黏度值与实际的计算
值有非常好的吻合，如图3所示。计算值和实验值之间的
相对误差仅为1.05%。
表2 不同温度下的熔渣黏度回归模型参数值
温度（℃）a1a2a3a4a5a
6
1450- 0.0135- 0.00354- 0.01310.3870.3710.296
1500- 0.00915- 0.00137- 0.008540.2640.2270.181
1540- 0.00699- 0.00215- 0.005470.1780.2190.118
结语
（1）镍铁高炉渣黏度随SiO2含量的增加而显著增大，
控制SiO
2
含量小于50%可以得到流动性较好的炉渣。
（2）镍铁高炉渣中FeO和MgO含量的增加都能显
著降低熔渣黏度；熔渣中FeO和MgO作用基本相同，
FeO/MgO对黏度的影响很小。
（3）本文实验所研究成分范围内的熔渣黏度可以由
回归的多元黏度模型进行计算，计算值与实验值的误差为
1.05%。
FeO/MgO对黏度的影响
不同SiO2含量条件下，FeO/MgO对黏度的影响
如图2所示。从图中可以看出，不同条件下随着FeO/
MgO的变化，炉渣的黏度略呈降低趋势，但总体上几乎
没有变化。这表明在本文所研究的镍铁高炉渣成分范围内，
FeO和MgO对黏度的影响基本相同。结合上一节所述
SiO
2
对黏度有显著的增大作用可知，FeO和MgO对所
研究炉渣的黏度具有显著的降低作用。
SiO
2
和FeO、MgO对黏度的影响可以从熔渣的结
构进行解释。根据经典的炉渣离子结构理论，SiO
2
在熔
渣中以符合阴离子（
）的形式存在，当炉渣中加
入酸性的SiO
2
时，则使得酸性和碱性氧化物的比值w
（SiO
2）/w（RO）增大，即O/Si降低。这时，SiO2
需
要消耗O
2－
转变成络离子，因而许多个
-4
4
SiO
就会聚合起
来共用O2－，形成复杂的络离子，这样硅氧离子得到聚
合，炉渣的黏度增大。相反，当炉渣中加入碱性氧化物，
如FeO、MgO时，则增大了炉渣的O/Si之比，有更多
的O
2
可以供给，则可使熔渣中聚合形成的复杂结构的硅
氧络离子分解成比较简单的硅氧络离子，这样硅氧离子得
到解体，炉渣的黏度降低。
黏度回归模型
图3 粘度回归模型计算值与实验值的比较
王 祺
四川省冶金设计研究院
王祺，四川省冶金设计研究院，职位：设计负责人、项目经理。