直接还原-湿式磁选处理红土镍矿试验与研究.pdfVIP

直接还原．湿式磁选处理红土镍矿的试验研究 温秋林，魏国4，高强健，沈峰满 (东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110819) 摘要：本文对直接还原．湿式磁选处理红土镍矿工艺及磁选产物进行理论分析以及实验室试验探究。热力学计算表 明还原温度控制在656℃以上时矿石中的镍即可被还原，但由于镍在矿物中存在形式的问题很难回收。通过控制 适宜还原温度及渣系以获得具有良好流动性的熔渣，使还原后的镍铁聚集长大成为镍铁颗粒；对还原产品进行破 碎湿式磁选，可获得镍铁富集的磁选精矿产品，其中最优还原参数条件下的磁选精矿镍品位为5．53％、回收率为 91．17％，铁品位为67．2％，回收率为89．64％。对还原产物进行能谱分析以及对磁选精矿尾矿进行xRD分析可知， 通过还原焙烧原矿中的镍铁被还原成金属并聚集长大成为镍铁颗粒，湿式磁选可有效将镍铁与渣相分离，回收得 到镍铁富集的磁选精矿。 关键词：红土镍矿，直接还原，湿式磁选，镍铁颗粒 引言 镍是一种重要的战略金属，主要用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业，在国民经济的发展中具 有极其重要的地位。近年来，随着不锈钢和特钢行业的快速发展，镍的需求量快速增加。目前，全球己探 明的镍储量约为1．6亿t，其中硫化矿约占30％，红土镍矿约占70％。硫化镍矿资源品质好，工艺技术成 熟，约60％的镍产量来源于硫化镍矿，但因硫化镍矿的长期开采，全球硫化镍矿己出现资源危机ll’2J。为此， 全球镍行业将资源开发的重点瞄准储量丰富的红土镍矿(低品位氧化镍矿)资源。 目前，国内外对红土镍矿处理工艺主要是火法和湿法两种。由于炼钢技术的进步，原来采用纯镍类原 料冶炼合金钢和不锈钢的钢厂，从经济角度考虑己改用非纯镍类，因此，红土镍矿的火法处理工艺发展很 快，其产品为镍铁或镍锍[3，4】。湿法工艺分为还原焙烧一氨浸工艺和高压酸浸工艺，这两个工艺存在能耗、 药剂及对反应条件的要求比较苛刻等问题，应用受到了一定限制【5’6J。红土镍矿的传统处理工艺中，有的原 料适应性差、金属回收率低，有的存在着能耗高、污染大、操作成本高的缺陷。直接还原技术作为开拓性 的前沿技术之一，可有效地克服高炉冶炼投资大、能耗高、流程长等缺点，适应高效、节能的行业发展目 标。本文对直接还原湿式磁选工艺处理红土镍矿工艺及磁选产物进行分析探究。 1铁、镍氧化物还原热力学 根据镍、铁氧化物还原的热力学计算可知，镍和铁都很容易还原，其中镍在500℃左右时就开始还原， 化物先还原的特点，控制还原温度，使得脉石氧化物还未开始还原，而镍和铁已经还原彻底。氧化镍和氧 化铁被还原时可能发生的化学反应为： c+c02=2co △G粤[170700．174．5刀J／mol(1．1) Nio+c=Ni+co △G粤f125632．55．176．49刀J／m01(1．2) NiO+CO=Ni+C02△G／=[_48298+1．67刀J／mol(1．3) 3Fe203+co=2Fe304+c02△G，=[一52130+41．o刀J／11101(1．4) Fe304+co=3Feo+c02△G粤[-4120+11．84刀J，mol(1．5) Feo+co=Fe+c02△G，=[．13160+17-2刀J／m01(1．6) 稳定态存在的情况，可以利用磁选的方法将镍富集分离出来。但是实际试验操作过程很难达到此种理想结 4作者简介：温秋林(1988一)，男，博士，E—m矧：型gl 20l 果，主要原因是由于红土镍矿中镍和铁在矿石中大都以类质同象的形式存在，即使用还原焙烧也不能改变 其晶格状态，用物理分选的方法很难将镍铁与熔渣分离开。通过控制还原温度及其渣型，使还原的镍铁在 流动性较好的熔渣中聚集长大成镍铁颗粒，通过破碎湿式磁选从而实现镍铁与渣相分离回收镍铁合金的目 的。 2直接还原一湿式磁选工艺探究 2．1试验原料 本研究所用的原料为某印尼红土镍矿，化学成分见表1。 表l红土镍矿化学成分／％ 本研究所用还原剂煤样为烟煤，将所取的煤经颚式破碎机粗碎和对辊破碎机破碎至全部通过筛孔尺寸 为2．0mm的筛子，破碎后的试样分别进行混匀、分装，供试验使用。煤的化学成分分析结果见表2、表3。 由表2可以看出，试验用煤挥发分和固定碳含量较高，灰分含量较低