低品位红土镍矿制备高镍精矿基础理论与工艺研究

硫化镍矿资源日趋枯竭，而世界上红土镍矿探明储量高达1.6亿吨，但是占镍总储量70%的低品位红土镍矿尚无经济有效的提取技术。针对从低品位红土镍矿制取镍铁时原矿处理量大、镍回收率低、环境污染重及成本高等难题，本项目旨在开发出低品位红土镍矿制备高镍精矿的技术原型，为强化后续镍冶炼提供优质炉料。主要研究内容有：1）多功能复合粘结剂的功能设计与合成；2）高压辊磨-干式细磨预处理条件下，机械化学力对红土镍矿颗粒表面活性和成球性的作用机制，及其对红土镍矿热分解行为的影响；3）高热稳定性、高强度和高还原性球团的制备；4）复合粘结剂球团直接还原反应动力学模型，及还原过程中金属相晶粒形成与生长机制；5）直接还原球团的矿物学特征及磨矿-磁选工艺参数对镍精矿的镍品位和回收率的影响规律。最终实现镍与脉石矿物有效分离富集，以含镍1%左右的低品位红土镍矿为原料，制备出含镍大于6-8%的高镍精矿，镍回收率高于85%。

本项目针对印尼低品位褐铁矿型（高铁型，A矿）、腐殖土型（低铁型，B矿）红土镍矿以及缅甸低品位腐殖土型红土镍矿（C矿）进行了还原焙烧-湿式磁选制备高品位镍铁精矿工艺及机理研究，主要研究成果如下：.（1）低品位红土镍矿工艺矿物学研究表明，A矿中针铁矿含量接近80%，含镍约在0.87%，硅酸盐矿物含量在13%左右，含镍约为1.19%；B矿的硅酸盐矿物含量在65%左右，含镍约在1.07%左右，其针铁矿含量约在30%左右，含镍量约在1.59%左右；C矿的硅酸盐矿物含量约为63%，镍含量在0.90%左右，针铁矿含量约为22%，含镍约1.43%。各红土镍矿中含镍矿物结晶程度差，而且含镍矿物与脉石矿物共生关系复杂，嵌布粒度细，造成镍的提取难度很大。.（2）原料处理中首次采用节能的高压辊磨技术取代球磨，获得合格的造球原料。开发了多功能复合粘结剂Y并应用于红土镍矿复合粘结剂球团的制备。球团生长存在成核、母球长大及稳定阶段三个过程；复合粘结剂Y降低了生球的生长速率，但适宜的成核及母球长大速率有利于颗粒在生球内的重新排列，形成致密结构，同时提高生球落下强度和抗压强度。.（3）缅甸腐殖土型红土镍矿（C矿含镍0.9%）添加11.0%复合粘结剂Y，并配加适量石灰石调节球团碱度（CaO与SiO2质量比）为0.21， 在1150℃还原80min后，经磨选获得的镍铁精矿镍品位4.05%，镍回收率82.40%。.（4）腐殖土型红土镍矿复合粘结剂球团直接还原机理研究表明：1）复合粘结剂Y可以和二氧化硅、蛇纹石高温脱水形成的镁橄榄石反应，从而促进铁、镍的还原。2）复合粘结剂Y明显促进了直接还原球团中镍铁晶粒的长大：在还原温度1200℃、还原时间80min的条件下，镍铁颗粒大小由无粘结剂球团中的1.669μm增加到复合粘结剂球团中的3.001μm。3）动力学研究表明，在球团直径为10～13mm、还原温度为900～1050℃、（30% CO+70% N2）混合气体为还原剂且其在球团表面的流速超过5 cm/s的条件下，球团中镍、铁的还原受界面化学反应和内扩散混合控制。4）直接还原产品的主要矿物组成为镍铁合金、镁橄榄石、石英以及少量的铬尖晶石，镍主要富集于镍铁合金中，其他矿物中的镍含量很低。. 完成了研究内容，取得指标基本达到要求。申请专利2项，授权1项，发表论文5篇，SCI、EI收录4篇。