印尼某红土镍矿工艺矿物学研究

姚灯磊 杨任新 黄秋菊 陈 洲

（1.中钢集团马鞍山矿山研究院总院股份有限公司，安徽马鞍山243000；2.金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心，安徽马鞍山243000；3.国家金属矿山固体废物处理与处置工程技术研究中心，安徽马鞍山24300）

世界上可供开采的镍资源储量有4.7亿t，其中有40%左右是硫化镍矿，60%左右是红土镍矿［1-4］。随着世界经济发展，新能源领域对镍的需求量加大，可供开发的硫化镍资源日趋枯竭，红土镍矿资源的开发逐渐引起人们的关注。红土镍矿的成矿规律主要为母岩经风化作用，镍、钴等元素在上层淋滤作用下向下层富集，一般表现为表层腐殖层褐铁矿化红土镍矿和中部过渡型红土镍矿以及底部基岩硅镁型红土镍矿［5-6］。

印度尼西亚共和国作为世界上红土镍矿资源最丰富的国家之一，其国内开采的镍矿原先绝大部分用于出口，为了提高出口产品附加值，2014 年1 月印尼政府开始正式实施原矿出口禁令，同时配以有力的政策鼓励推进在镍矿产区就地投资建设金属原矿冶炼加工设施，以促进本国冶炼工业发展［7-10］。本研究对印尼某典型的红土镍矿进行了系统的工艺矿物学研究，从而为该类型红土镍矿的选冶方案提供理论依据。

1 矿石的物质组成

1.1 矿石化学多元素分析

矿石化学多元素分析结果见表1。

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由表1 可知，矿石中主要有价元素为铁、镍、铬、钴，含量分别为24.890%、2.130%、1.820%、0.086%，均已达到工业利用品位，有害元素硫、磷等含量相对较低。

1.2 有用元素的物相分析

矿石铁、镍、铬、钴物相分析结果分别见表2、表3、表4和表5。

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由表2可知，矿石中的铁主要以赤（褐）铁矿形式存在，占总铁的66.77%，其次为硅酸盐中的铁，占总铁的28.04%。

由表3 可知，矿石中的镍主要分布在硅酸盐中，占总镍的69.48%，其次为铁矿物中镍，占总镍的28.17%，硫化物中镍的分布率较低。

由表4可知，矿石中的铬主要以铬铁矿和尖晶石形式存在，占总铬的56.59%，其次分布在硅酸盐中，占总铬的41.21%。

由表5 可知，矿石中的钴主要分布在铁矿物中，占总钴的75.69%，其次分布在硅酸盐中，占总钴的23.26%。

1.3 矿石矿物组成及含量

矿石矿物组成及含量结果见表6。

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由表6 可知，矿石中主要矿物为蛇纹石和褐铁矿，含量分别为60.53%和25.79%，其次为绿泥石和石英，含量分别为4.49%和2.72%。矿石中主要含铬矿物为铬铁矿，含量为1.93%，铁矿物中磁铁矿和赤铁矿含量相对较少，分别为1.75%和0.55%，含锰矿物为硬锰矿和锰尖晶石，含量分别为0.29%和0.14%。有害元素磷主要以磷灰石形式存在，含量相对较少，仅为0.01%。矿石中未发现镍和钴的独立矿物。

2 矿石中主要矿物的嵌布关系

（1）蛇纹石。蛇纹石在矿石中含量最高，是主要的目的矿物，也是有用元素镍、铬、钴的主要载体。其产出形式多种多样，主要以纤维状集合体产出，与褐铁矿共生嵌布（见图1），部分呈叶片状或鳞片状集合体嵌布（见图2），少量呈粒状集合体嵌布，其中包裹了少量微细粒的铁矿物。

（2）褐铁矿。褐铁矿是矿石中主要的铁矿物，一般是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、含水的氧化硅和粘土物质的混合物。该矿石中的褐铁矿主要以斑状形式嵌布，褐铁矿斑晶中常包含微细粒赤铁矿，包裹的赤铁矿粒度在5 μm以下，具斑状结构和包含结构（见图3），部分褐铁矿以针铁矿的形式存在，呈细小纤维状嵌布（见图4），少量褐铁矿呈网眼状嵌布在矿石中。

（3）绿泥石。矿石中绿泥石主要呈片状、鳞片状集合体产出，常与蛇纹石共生（见图5）。

（4）辉石。辉石含量较少，主要为透辉石，一般呈不规则粒状集合体或短柱状嵌布（见图6）。

（5）铬铁矿。铬铁矿是矿石中含铬的独立矿物，主要呈自形、半自形粒状嵌布，伴生矿物有蛇纹石、褐铁矿（见图7），矿石中铬铁矿主要为铝铬铁矿。

（6）磁铁矿。矿石中磁铁矿呈自形、半自形粒状嵌布在脉石矿物中，与脉石矿物相互交织，形成网格状，具网状结构（见图8）。

（7）赤铁矿。矿石中的赤铁矿主要呈细粒浸染状嵌布在褐铁矿中（见图9），少量呈他形粒状嵌布。

3 矿石中有价元素Ni、Co、Cr、Fe 的平衡计算

矿石中有价元素镍、钴、铬、铁在矿石中的平衡分配见表7。

由表7 可知，镍主要分布在蛇纹石中，分布率为66.82%，其次分布在褐铁矿中，分布率为23.70%，少量分布在绿泥石中，分布率为5.69%；铬主要分布在铬铁矿中，分布率为56.45%，其次分布在蛇纹石和褐铁矿中，分布率分别为27.42%和14.52%；钴主要分布在褐铁矿中，分布率为49.44%，其次分布在蛇纹石、硬锰矿、锰尖晶石中，分布率分别为26.79%、12.36%、11.23%；铁主要分布在褐铁矿中，分布率为64.21%，其次分布在蛇纹石中，分布率为25.87%，在磁铁矿和赤铁矿中的分布率分别只有5.02%和1.54%。

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4 矿石主要矿物的工艺粒度

矿石中主要矿物工艺粒度分析结果见表8。

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由表8 可知，矿石中蛇纹石主要呈粗粒嵌布，65.31%分布在+0.07 mm 粒级，褐铁矿与铬铁矿呈粗细均匀分布，2种矿物在+0.07 mm 和-0.07 mm 的分布率大致相当。主要脉石矿物绿泥石呈细粒嵌布，60.89%分布在-0.07 mm粒级。

5 MLA 分析红土镍矿中目的矿物的嵌布关系

将样品破碎到2～0 mm，然后混匀、缩分，取一定量的代表性样品制成MLA 分析所需的光片，使用MLA 分析系统对矿石中主要含镍、钴、铬元素的蛇纹石、褐铁矿、铬铁矿的嵌布关系进行测定分析。研究结果表明，样品中蛇纹石呈单体解离形式存在的占74.22%，连生体中与蛇纹石相互共生的主要为褐铁矿，比例为13.57%，其次为绿泥石和铬铁矿，比例分别为5.23%和4.28%；褐铁矿呈单体解离形式存在的占52.14%，连生体中与褐铁矿相互共生的主要为蛇纹石和绿泥石，比例分别为28.92%和15.05%；单体解离的铬铁矿占49.56%，连生体中与铬铁矿相互共生的主要为蛇纹石和褐铁矿，比例分别为32.43%和15.17%。

6 原矿不同磨矿细度产品解离度分析

对-0.076 mm 99%和-0.045 mm 90%的2 种磨矿产品进行单体解离度分析，结果见表9。

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由表9可知，随着磨矿细度的增加，蛇纹石、褐铁矿、铬铁矿的单体解离度均增大；在同一磨矿细度下，褐铁矿与铬铁矿解离度较小，当磨矿细度为-0.045 mm 占90%时，褐铁矿单体解离度也仅有74.51%，铬铁矿的解离度也只有75.02%。

7 总 结

（1）印尼某红土镍矿中主要有价元素Fe、Ni、Co和Cr 的品位分别为24.890%、2.130%、0.086%和1.820%。

（2）矿石中矿物主要为蛇纹石和褐铁矿，含量分别为60.53%、25.79%，其次为绿泥石和石英，含量分别为4.49%和2.72%。主要含铬矿物为铬铁矿，含量为1.93%。铁矿物中磁铁矿和赤铁矿含量较少，分别为1.75%和0.55%。

（3）蛇纹石的工艺粒度较粗，在+0.07 mm 分布率为65.31%，绿泥石的工艺粒度较细，主要分布在-0.07 mm，分布率为60.89%，褐铁矿嵌布粒度粗细不均，在+0.07 mm 和-0.07 mm的分布率大致相当，矿石中铬铁矿的粒度主要分布在+0.07 mm，分布率为56.15%。

（4）从Ni、Cr、Co、Fe 的平衡计算看出，目的元素Ni 主要分布在蛇纹石和褐铁矿中，分布率分别为66.82%和23.70%，Cr则主要分布在铬铁矿、蛇纹石和褐铁矿中，分布率分别为56.45%、27.42%和14.52%，有益元素Co 主要分布在褐铁矿中，分布率为49.44%，Fe主要赋存在褐铁矿中，分布率为64.21%。

（5）单体解离度测定结果表明，随着磨矿细度的增加，蛇纹石、褐铁矿、铬铁矿的单体解离度均增大；在相同磨矿细度下，褐铁矿比较难解离，当磨矿细度为-0.045 mm 占90%时，褐铁矿单体解离度只有74.51%，铬铁矿的解离度也仅有75.02%。因此若想要铬铁矿获得较好的解离，该矿石要细磨，但也要防止过磨导致褐铁矿发生泥化。

（6）从MLA 分析测试中可以看出，蛇纹石是该红土镍矿中需要回收的主要目的矿物，蛇纹石呈单体解离形式存在的占74.22%，连生体中与蛇纹石相互共生的主要为褐铁矿，比例为13.57%；褐铁矿也是需要回收的含镍的目的矿物，褐铁矿呈单体解离形式存在的占52.14%，连生体中与褐铁矿相互共生的主要为蛇纹石，比例为28.92%；铬铁矿是矿石中主要含铬矿物，单体解离的铬铁矿占49.56%，连生体中与铬铁矿相互共生的主要为蛇纹石和褐铁矿，比例分别为32.43%和15.17%。