印尼某红土镍矿工艺矿物学研究_姚灯磊.pdf

收稿日期2019-09-11 作者简介姚灯磊1985， 男， 工程师。 总第 525 期 2020 年第 3 期 金属矿山 METAL MINE 印尼某红土镍矿工艺矿物学研究 姚灯磊 1， 2， 3 杨任新 1， 2， 3 黄秋菊 1， 2， 3 陈洲 1， 2， 31 （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） 摘要为了充分掌握矿石性质， 制定合理的选矿方案， 对印尼某红土镍矿进行了详细的工艺矿物学研究， 通 过偏光显微镜、 X-射线衍射、 荧光光谱、 化学分析、 FEI的Quanta600扫描电镜和MLA650矿物参数自动分析系统等 多种测试分析手段， 查明了该红土镍矿的矿物组成及含量、 主要矿物的粒度分布、 嵌布特征及铁、 镍、 铬、 钴等有用 元素的赋存状态。研究结果表明， 该红土镍矿中矿物种类繁多， 以蛇纹石和褐铁矿为主， 其次还有少量的绿泥石、 石英、 铬铁矿、 磁铁矿和辉石等； 矿石中无独立的镍、 钴矿物， 其中镍主要以含镍蛇纹石的形式存在， 钴主要以含钴 褐铁矿的形式产出， 而铬主要以铬铁矿的形式嵌布。系统的工艺矿物学研究为该类型矿床的评价以及选冶研究提 供完整的矿物学依据。 关键词红土镍矿工艺矿物学含镍蛇纹石含钴褐铁矿铬铁矿赋存状态 中图分类号TD912文献标志码A文章编号1001-1250 （2020） -03-132-06 DOI10.19614/ki.jsks.202003020 Study on the Process Mineralogy of Laterite Nickel Ore in Indonesiat Yao Denglei1， 2， 3Yang Renxin1， 2， 3Huang Qiuju1， 2， 3Chen Zhou1， 2， 32 （1. Sinosteel Maanshan General Institute of Mining Research Co.， Ltd.， Maanshan 243000， China； 2. National Engineering Research Center of High Efficiency Cyclic Utilization of Metal Mineral Resources， Maanshan 243000， China； 3. National Metal Mine Solid Waste Treatment and Disposal Engineering Technology Research Center， Maanshan 243000， China） AbstractIn order to fully understand the ore properties and ulate reasonable mineral processing scheme，detailed process mineralogy research was carried out for Indonesia laterite nickel ore. A variety of analytical s，like polarizing microscope，X-ray diffraction，fluorescence spectrum，chemical analysis，Quanta600 of FEI scanning electron microscopy and MLA650 mineral parameters automatic analysis system，were used to find out mineral composition and content of laterite nickel ore，particle size distribution of the main minerals，embedded features and existence state of beneficial element such as iron，nickel，chromium and cobalt. The research results showed that the laterite nickel deposit contains a wide variety of minerals，mainly serpentine and limonite，followed by a small amount of chlorite，quartz，chromite，magnetite and pyrox- ene. There are no independent nickel and cobalt minerals in the ore，among which nickel mainly exists in the of nickel- containing serpentine，cobalt in the of cobalt-containing limonite and chromium in the of chromite. The systematic study of process mineralogy provides a complete mineralogical basis for the uation of this type of deposit and the study of processing refractory. KeywordsLaterite nickel ore，Process mineralogy，Nickel-bearing serpentine，Cobalt-bearing limonite，Chromite， Existence state Series No. 525 March 2020 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 132 ChaoXing 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。 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。 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。 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 2020年第3期姚灯磊等 印尼某红土镍矿工艺矿物学研究 133 ChaoXing 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。 金属矿山2020年第3期总第525期 134 ChaoXing 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。 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。 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。 5MLA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 2020年第3期姚灯磊等 印尼某红土镍矿工艺矿物学研究 135 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ 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。 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。 参 考 文 献 周乐光.工艺矿物学 ［M］ .北京冶金工业出版社， 2009. 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