某红土镍矿磁化焙烧-磁选预富集试验研究

罗颖初

（山西省冶金设计院， 山西 太原 030000）

镍由于具有抗腐蚀性强、耐热性好等优点，广泛用于不锈钢、特殊合金钢等的加工制造中，同时也是重要的电池制作原料[1]。随着社会经济的发展，镍需求不断增大。镍资源主要有岩浆型硫化镍矿和风化型红土镍矿（主要为红土镍矿）两种，其中红土镍矿中的镍占镍资源总量的70%[2]。硫化镍矿容易加工利用，但其储量较低，正日益消耗殆尽。目前，红土镍矿资源开采冶炼的比例已占世界镍产量的40%以上，且产量仍在不断增长[3]。红土镍矿资源根据矿物组成可分为褐铁矿型和腐泥土型[4]。红土镍矿原矿品位都较低，特别是褐铁矿型红土镍矿，其镍品位（镍质量分数）在0.5%～0.8%左右。一般当矿石中的镍品位大于1%时，才能够经济地冶炼利用。因此对于品位（镍质量分数）低于1%的红土镍矿，需对其进行选矿预富集处理，以提高镍品味，利于进入下一步的冶炼工序。本文研究利用磁化焙烧—弱磁选的工艺预富集褐铁矿型红土镍矿，以期为褐铁矿型红土镍矿的高效加工利用提供一定参考。

1 矿样性质

1.1 镍矿性质

对高铁低镍矿样在90℃恒温下烘干5 h后，进行了化学多元素分析和X射线衍射分析，结果分别如表1和图1所示。

从表1的分析结果可以看出，样品中w（Fe）较高，达到 52%，w（Ni）则相对较低，为 0.85%，属于典型褐铁矿型红土镍矿。从XRD分析结果可以看出主要杂质矿物为镁橄榄石、方锰矿和铬铁矿。

表1 高铁低镍矿样多元素分析结果 %

图1 矿样XRD衍射图

1.2 还原剂

试验所用还原剂为褐煤，煤中固定碳为48.47%，挥发分43.08%，灰分为8.45%，实验前破碎至粒度小于2 mm。

2 试验方法

从原矿中缩分出一定量矿样，混入一定比例的还原剂（-2 mm），充分混匀后倒入竖式管炉的特制不锈钢罐中，上层铺-8+3 mm褐煤隔绝氧化气氛，在还原气氛下焙烧矿物原料一定时间，焙烧温度750～950℃，使其中的金属氧化物转变为低价金属氧化物或金属，考察矿样中磁性产物的变化。弱磁性铁矿石磁化焙烧，使弱磁性赤铁矿、褐铁矿和针铁矿等转变为强磁性磁铁矿或γ-赤铁矿，经磁选可获得高品位铁精矿。

针对红土镍矿的磁化焙烧试样，由于强磁性产物多，磁选试验在Φ50 mm型戴维斯磁选管中进行，每次用矿样约20 g。

3 试验结果与讨论

在焙烧温度为750℃、焙烧时间为50 min的条件下进行了煤粉配比试验，煤粉配比分别为6%、9%、12%和15%。焙烧后进行磁选的磨矿细度-0.038 mm约为60%，磁选的磁场强度为2.5 T，试验结果如图2所示。从图2的结果可知，随着粉煤配比的增大，磁选精矿的Fe、Ni品位存在微小的降低，但Ni回收率降低幅度明显，这有可能是因为配煤过量造成金属过还原所引起的。综合考虑磁选精矿的铁和镍品位及回收率，最佳粉煤配比为12%，此时精矿的Fe、Ni品位（Fe、Ni质量分数）分别为61.18%和0.97%，回收率分别达到85.72%和83.82%。

图2 煤粉配比的影响

在煤粉配比为12%，焙烧温度为750℃，磨矿细度-0.038 mm约为60%，磁选磁场强度2.5 T的条件下进行焙烧时间试验，焙烧时间分别为35 min、50 min、65min和80min，试验结果见图3。图3的试验结果表明，随焙烧时间的延长，磁选精矿的产率先增大后减小，这是因为随焙烧时间的延长，褐铁矿先转变为强磁性的γ-赤铁矿或磁铁矿，之后由于过还原而转变为弱磁性的氧化亚铁。随焙烧时间的延长，磁选精矿的Fe品位不断提高，在50 min后Fe品位（Fe质量分数）均已大于60%，而Ni品位则差别不大，接近1%,铁镍回收率最大，因此焙烧时间最佳值为50min。

图3 焙烧时间的影响

在煤粉配比为12%，焙烧温度为750℃，焙烧时间为50 min，磁选磁场强度2.5 T的条件下进行磨矿细度试验，磨矿时间分别为0.5 min、1 min、2 min、3 min和4 min,试验结果见图4。从图4的磨矿细度试验结果可知，随着磨矿产品中-0.038 mm粒级含量的增加，磁选精矿的产率逐步降低，精矿铁和镍的品位几乎没有变化。分析原因，随着磨矿细度的不断增加(磨矿细度降低，-0.038 mm含量增加)，磁选管对细粒级磁性矿物的捕捉能力下降，同时单体解离且品位较高的微细磁性颗粒进入到磁选尾矿，导致尾矿铁和镍品位偏高。然而，当磨矿细度较粗时，尽管磁选精矿中铁和镍的回收率较高，但精矿铁品位略低（可能是解离度不够的原因），确定磨矿细度-0.038 mm为34.29%。从提高磁选精矿的铁和镍品位角度出发，提高解离度是非常必要的，为了提高磁选精矿的铁和镍回收率，需要进一步优化分选的磁场强度。

图4 磨矿细度的影响

在煤粉配比为12%，焙烧温度为750℃，焙烧时间为50 min，磨矿细度-0.038 mm为34.29%的条件下进行磁场强度试验，磁场强度分别为0.10 T、0.15 T、0.20 T、0.25 T和0.30 T，试验结果见图5。试验结果表明，在磨矿细度（-0.074 mm）为59.47%时，随着磁场强度的增大，磁选精矿中铁和镍的回收率整体呈增大的趋势，磁选精矿的Fe品位均在60%以上，Ni品位也在1%以上。综合考虑，磁场强度为0.3 T时的分选指标最好，磁选精矿Fe、Ni品位（Fe、Ni质量分数）分别达到 60.71%和 1.03%，Fe、Ni回收率分别为90.80%和91.13%，镍铁均得到了有效的回收。

4 结论

对褐铁矿型红土镍矿样，在焙烧温度为750℃，焙烧时间为50min，配煤量为12%条件下进行磁化焙烧，焙烧产物在磨矿细度-0.038 mm为34.29%，磁场强度为0.30 T的条件下进行磁选分离，获得的铁精矿中铁和镍品位分别为60.71%和1.03%，铁和镍的回收率分别为91.13%和90.80%，达到了预富集的目的，表明磁化焙烧—磁选是富集回收褐铁矿型红土镍矿中铁和镍的有效技术途径。

图5 磁场强度的影响

[1]王在谦，唐云，舒聪伟，等.难选褐铁矿氯化离析焙烧-磁选研究[J].矿冶工程，2013（2）：81-83

[2]文堪，雷舒雅，王宇斌，等.镁质红土镍矿焙烧-磁选的因素影响规律[J].矿产保护利用，2017（4）：53-58.

[3]李艳军，于海臣，王德全，等.红土镍矿资源现状及加工工艺综述[J].金属矿山，2010（11）：5-9；15.

[4]智谦.碱度对腐泥土型红土镍矿烧结行为的影响[J].钢铁，2016（7）：9-14.