王亚琴;李艳军;张剑廷;韩跃新;李淑菲
【摘 要】The low grade nickeliferous laterite ore was treated by deep reduction,low-intensity magnetic separation,high-intensity magnetic separation process,during which reducing temperature,reducing time,carbon coefficient,thickness of materisl-bed and the backing amount of concentration from high-intensity magnetic separation was investigated. The optimal condition were the reduction temperature at 1275 ℃ .reduction time for 50 min,carbon coefficient of 2.5,thickness of material-beds of 25 mm, the backing amount of concentration from high-intensity magnetic separation of 25 percent of ore by weight The nickel-iron products in high quality with nickel and iron grade of 6.96% and 34.74% , nickel and iron recovery of 94.06% and 80.44% respectively was achieved by low-intensity magnetic separation,the intensity of which was 130 kA/m,at the same time,the concentration riched in micro-nickeliron particles from high-intensity magnetic separation has good qualities in nucleator.%采用深度还原—弱磁—强磁工艺对低品位红土镍矿进行了
开发利用研究,重点研究了深度还原合适的温度、还原时间、配碳系数、料层厚度、强磁精矿返回量等参数.研究表明,适宜的深度还原条件为:还原温度1 275℃、还原时间50 min、配碳系数2.5、料层厚度25 mm、强磁精矿返回量占原矿量的25％,还原产物经弱磁选(场强为130 kA/m),可获得镍、铁品位分别为6.96％、34.74％,镍、铁总回收率分别为94.06％、80.44％的优质镍铁精矿产品；同时富含大量细小镍铁颗粒的强磁精矿是红土镍矿深度还原的优质成核剂. 【期刊名称】《金属矿山》
【年(卷),期】化工易贸2011(000)009西北工业大学学报
【总页数】5页(P68-71,86)
【关键词】红土镍矿;深度还原;磁选;返回
【作 者】王亚琴;李艳军;张剑廷;韩跃新;李淑菲
【作者单位】济南钢城矿业有限公司;东北大学资源与土木工程学院;东北大学资源与土木工程学院;东北大学资源与土木工程学院;东北大学资源与土木工程学院
【正文语种】中 文
随着易选硫化镍矿资源的逐渐减少，红土镍矿资源的开发利用技术研究迫在眉睫。红土镍矿是由铁、镁、硅等含水氧化物组成的疏松的黏土状矿石。其有价组分主要有铁、镍、钴和铬［1］，由于铁的氧化，矿石呈红，所以称为红土镍矿。红土镍矿开发利用的主要优势在于［2-4］:资源丰富，勘探成本低;随着不锈钢工业的发展，氧化镍矿较普遍地用于生产镍合金产品;硫化镍矿冶炼过程中的环保问题，也促使镍生产商转向氧化镍矿生产;红土镍矿产品路线丰富，可以生产出氧化镍、镍硫、镍铁等中间产品，其中镍硫、氧化镍可供镍精炼厂使用，以解决硫化镍原料不足的问题，镍铁可用于制造不锈钢。
本研究以红土镍矿为试样，煤作还原剂，同时添加助熔剂，采用深度还原—磁选工艺，将矿石中镍和铁的氧化物还原成金属镍和铁，然后通过磁选方法回收镍铁。
1.1 原材料
变异系数cv
试验矿样来自缅甸达贡山，采样粒度150～0 mm，用颚式破碎机和对辊破碎机破碎至2～0 mm。原矿主要成分分析结果见表1，X射线衍射分析图谱见图1，能量弥散X射线图谱见图2，镍物相分析结果见表2。
从表1、图1可以看出，试验所用红土镍矿矿物成分复杂，多为含结晶水的硅酸盐类化合物和氧化物，主要是蛇纹石、滑石、石英、赤铁矿，另有少量绿泥石等。
大量的研究表明［1］，对于高硅高镁型红土镍矿，镍主要是和镁、铁以类质同象形式存在于蛇纹石等脉石矿物中。这在图2中反映得很清楚，矿石中镍元素和铁元素的分布具有一致性。矿石中富铁的部分往往镍含量也较高，其他部分相对较低。
试验所用的还原剂为某地洗煤，化学成分分析结果见表3。
从表3可以看出，试验用煤挥发分和固定碳含量很高，灰分及有害元素S、P含量均较低，是良好的还原剂。
1.2 试验设备
卧式焙烧炉、240 mm×120 mm顺流湿式筒式磁选机、SSS型双频双立环高梯度磁选机、小型高温箱式电阻炉等。
1.3 试验方法
将矿粉、还原剂和添加剂混合均匀，用坩埚盛装放入焙烧炉中进行深度还原，还原后的物料经水淬、烘干后得到还原物料，还原物料进行磨矿—弱磁选—强磁选试验。弱磁选精矿为精矿产品;强磁选尾矿为最终尾矿;强磁选精矿与试验试样混合后进行再还原。试验流程见图3。
2.1 开路试验结果儒林外史的讽刺艺术
红土镍矿试样与洗煤粉混合，配碳系数(配碳系数是指洗煤中能提供的碳与将红土镍矿中镍和铁的氧化物全部还原为金属铁镍所必须的碳之比)为2，料层厚度为30 mm，混合料给入3段卧式焙烧炉，在1 300℃下还原60 min。深度还原产物经摇床预先脱除残碳后磨至－200目占85%，经弱磁—强磁选试验，其中弱磁选场强为100 kA/m、强磁选试验的磁感应强度为1.6 T。选矿试验流程及结果见图4。
从图4可以看出，深度还原产物经重选—弱磁—强磁选，可得到镍、铁品位分别为 4.22%、27.94%的镍铁产品，镍、铁总回收率分别为50.47%、46.69%;强磁选精矿镍、铁品位分别为1.82%和13.05%，镍、铁回收率分别为46.49%、46.57%，这部分不能直接作为产品销售的深度还原中间产物中，很多细小的未长大的镍铁颗粒是很好的成核剂，能促进原矿深
度还原反应的进行，因此宜返回再烧。
2.2 强磁精矿用量试验
在固定深度还原温度1 275℃、还原时间60 min、配碳系数2、料层厚30 mm的条件下，考察强磁精矿的返回量对还原效果的影响，还原产物磨至－200目占85%，弱磁选场强为100 kA/m，弱磁选产物指标见图5。
从图5可以看出，随着强磁精矿返回量的增加，精矿镍品位逐渐升高;当强磁精矿返回量小于25%时，精矿铁品位和镍、铁回收率都随强磁精矿返回比例的增加逐渐提高;当强磁精矿返回量大于25%以后，再增加强磁精矿返回量，精矿铁品位和镍、铁回收率均开始下降。综合考虑，确定强磁精矿的返回量按占原矿的25%进行后续条件试验。
基于强磁精矿的返回量占原矿的25%时可以取得镍品位7.85%、铁品位41.22%的镍铁混合精矿，而镍品位大于4%的精矿即可作为合格产品销售，为了降低强磁精矿的产率，提高系统回收率，后续弱磁选试验将磁场场强提高至130 kA/m。
2.3 还原温度试验
在固定深度还原时间60 min、配碳系数2、料层厚度30 mm、强磁精矿返回量占原矿量25%的情况下，考察还原温度对还原效果的影响，还原产物磨至－200目占85%，弱磁选场强为130 kA/m，弱磁选产物指标见图6。
从图6可以看出，随着还原温度的升高，精矿镍、铁品位和回收率均逐渐升高，说明升高温度是提高镍品位和回收率的有效途径;但温度太高，深度还原物料容易黏结成块，对试验设备要求也较高，同时考虑到试验条件以及能源成本因素，确定后续试验深度还原温度为1 275℃。
2.4 还原时间试验
在固定深度还原温度为1 275℃、配碳系数2、料层厚度30 mm、强磁精矿返回量占原矿量25%的情况下，考察还原时间对还原效果的影响，还原产物磨至－200目占85%，弱磁选场强为130 kA/m，弱磁选产物指标见图7。
从图7可以看出，还原时间从40 min提高到50 min，精矿镍、铁品位和回收率均明显升高;还原时间进一步增加至70 min，精矿镍、铁品位和回收率增加幅度明显变缓，这主要与还
原时间延长，还原剂逐渐消耗，还原气氛逐渐减弱有关。考虑设备台效等因素，将后续深度还原时间确定为50 min。
2.5 配碳系数试验
在固定深度还原温度1 275℃、还原时间50 min、料层厚度30 mm、强磁精矿返回量占原矿量25%的情况下，考察配碳系数对还原效果的影响，还原产物磨至－200目占85%，弱磁选场强为130 kA/m，弱磁选产物指标见图8。
从图8可以看出，随着配碳系数的增加，精矿镍、铁品位均逐渐增加;配碳系数为2.5是镍、铁回收率指标的分水岭，小于该比例，配碳系数提高，镍、铁回收率也提高，大于该比例，配碳系数提高，镍、铁回收率则开始下降。随着配碳系数的提高，炉内还原气氛增强，但在配碳系数增加的过程中，过量的残碳阻碍了镍铁颗粒扩散、聚集和长大。因此，确定后续试验配碳系数为2.5。
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