促进剂及含铁量对贫镍红土矿煤基还原富集镍的研究

发布时间：2020-09-08 14:46

　　全球镍资源的勘探主要涉及硫化镍矿和红土镍矿两种矿石,随着硫化镍矿资源的日益开采导致其储量急剧下降,储量更丰富的红土镍矿吸引了人们的兴趣,越来越多的研究致力去改善红土矿中的镍的回收利用。本文以云南两种低品位红土镍矿为原料,对褐铁型红土镍矿开展了煤基还原-磁选工艺研究,并通过改变两种矿的配比或在硅镁型红土矿中添加铁的氧化物来研究含铁矿物对红土镍矿还原富集的影响,研究结果为我国低品位红土镍矿的有效利用提供了理论支撑。对两种矿样的物化性质比较可得,两种矿样属于完全不同类型的氧化矿。硅镁型红土矿主要物相为利蛇纹石,镍在硅酸盐中的分布率达到84.15%,氧化物中的分布率为10.98%,共计95.13%;褐铁型红土镍矿主要物相是针铁矿,镍在硅酸盐中的分布率达到69.35%,氧化物中的分布率为27.40%,共计96.75%。在硫酸钠作用下对褐铁型红土镍矿的还原过程进行了热力学分析和还原焙烧-磁选实验研究,从而确定了影响实验指标的主要参数还原温度、还原时间、硫酸钠用量和无烟煤用量。研究结果表明,在还原温度1100℃C、还原时间60min、20%Na2SO4和8%还原剂用量的条件下,在200mT的磁场强度下进行湿式磁选,可以从含镍1.17%,含铁35.71%的矿样中富集得到镍、铁品位分别为13.26%和67.34%,回收率分别为88.4%和14.71%的镍铁精矿。硫酸钠在还原过程中的主要作用是:破坏了矿物中硅酸盐结构,释放出其中嵌布的Ni和Fe,同时生成的FeS抑制了 Fe的深度还原,从而选择性还原了 Ni,FeS的生成降低了体系的熔点,有利于金属离子的传质,促进了镍铁的聚集。研究含铁矿物对红土镍矿还原的影响,对两种矿样在不同温度下焙烧发现矿中的含铁矿物在焙烧过程中的物相变化相同,在焙烧温度上升的过程中,磁赤铁矿都转变为赤铁矿,随着温度进一步升高,赤铁矿再与矿中的含镍,含镁矿物作用生成尖晶石相。通过改变两种矿的配比或在硅镁型红土矿中添加铁的氧化物来研究分析,发现在还原过程中赤铁矿和非结晶型的硅酸盐反应生成辉石,避免了更多橄榄石的生成,同时生成镁铁矿,镁铁矿与含镍硅酸盐反应生成更容易还原的铁镍矿,铁镍矿的生成加强了镍铁的聚集。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TF815
【部分图文】：

镍矿,红土,低品位,图谱

图２．１两种低品位红土镍矿ＸＲＤ图谱逡逑ｉｇ邋２．１邋ＸＲＤ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ邋ｔｗｏ邋ｋｉｎｄｓ邋ｏｆ邋ｌｏｗ－ｇｒａｄｅ邋ｌａｔｅｒｉｔｅ邋ｏｒｅ邋（Ｌｉｚａｒｄｉｔｅ（（Ｍｇ，Ｆｅ）＇Ｓｉ２Ｏｆ；（ＯＨＱｕａｒｔｚ（Ｓｉ0２），ＭａｇｈｅｍｉｔｅＣｙ－Ｆｅ２0３），邋Ｇｏｅｔｈｉｔｅ（ＦｅＯＯＨ），）逡逑本研究所用试样为来自云南某地区的两种红土镍矿，是两种不同类型的

曲线,镍矿,红土,曲线

图２．３褐铁型红土镍矿ＴＧ－ＤＳＣ曲线逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋ＴＧ／ＤＳＣ邋ｃｕｒｖｅｓ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅｒｍａｌ邋ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒａｗ邋ｌｉｍｏｎｉｔｅ邋ｏｒｅ．逡逑对褐铁型红土镍矿做同样的实验，褐铁型红土镍矿的ＴＧ－ＤＳＣ曲线如图示。从ＴＧ－ＤＳＣ曲线可以看出，红土镍矿在升温过程中出现三个质量损失台一个吸热峰发生在ｌ00°Ｃ左右，对应于样品中吸附水的脱除过程。第二个吸生在２８０°Ｃ，，对应于针铁矿（ＦｅＯ（ＯＨ））的脱羟基作用形成赤铁矿，质量损４．７％。此外，ＤＳＣ曲线在８５０°Ｃ左右有一个微弱的放热峰，这是由于矿样发作用，矿中的磁赤铁矿转变为赤铁矿。逡逑２．１．２还原剂及促进剂逡逑碳还原金属氧化物的原理是在高温下，碳对氧的亲和势大于被还原金属

铁品位,还原温度,硫化镍,金属铁

性氧化物二氧化硅起着重要的作用，没有二氧化硅的存在ＦｅＯ不容易被硫化。由反逡逑应反应（３－１５）？（３－１７）可以得出在红土矿中的镍同样会被硫化钠所硫化。然而反逡逑应吉布斯自由能与温度的关系式以及图３．３同样表明，反应（３－１８）和（３－１９）在逡逑热力学上容易进行，即金属铁会置换出硫化镍中的镍，且在氧化亚铁作用下，硫化逡逑镍很容易被还因为金属镍。加之，在红土矿中铁的含量远远大于镍的含量，因此，逡逑在动力学上，反应（３－１８）和（３－１９）向正向的反应速率加大，也即在金属铁相和逡逑氧化亚铁相周围，硫化镍只会作为中间产物存在，最终金属铁会把镍换出来，氧化逡逑亚铁也会置换硫化镍中的镍而生成容易还原的氧化镍，进而被还原气氛还原成金属逡逑镍。逡逑３．３红土镍矿选择性还原焙烧－磁选研究逡逑３．３．１还原温度对镍铁富集的影响逡逑８０逦逡逑７０－逦ｚ一－＊一＾一逡逑－逦v!』．逡逑、５０－逦／逡逑＾￣￣ｍｒ逦逦逡逑ｇ邋４（）邋－逦＿Ｂ—邋ｊｓｌｉ邋ｇｒａｄｅ逡逑Ｓｂ邋彡

【参考文献】