还原-磨选从高镁低品位红土镍矿中回收镍铁.pdf

第3 2 卷第5 期 2 0 1 2 年1 0 月 矿冶工程 M 矾I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G 肥E R Ⅱq G V 0 1 ．3 2 №5 0 c t o b e r2 0 1 2 还原- 磨选从高镁低品位红土镍矿中回收镍铁① 范兴祥，汪云华，董海刚，吴跃东，李柏榆，赵家春，李博捷 昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室，云南昆明6 5 0 1 0 6 摘要采用还原一磨选工艺对高镁低品位红土镍矿制备镍铁合金粉进行了研究。考察了还原温度、还原时间、原料粒度区间、还原 剂用量、添加剂用量等因素对镍直收率的影响。研究结果表明，合适的还原制度为原料粒度O ．0 9 ～o ．1 2m m 、还原剂用量3 ％、添 加剂用量2 ．5 ％，还原温度13 0 0 ℃，还原时间3 ．0h 。还原产物经球磨、磁选后，获得镍品位为7 ．0 ％以上的镍铁合金粉，镍直收率 8 7 ％以上，实现了从高镁低品位红土镍矿中回收镍铁的目的。 关键词高镁低品位红土镍矿；还原；磁选；镍铁合金粉 中图分类号T D 9 5文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 5 0 0 4 7 0 3 R e c o V e r yo fN ia n dF ef r o mL o w g r a d eN i c k e l i f e r o u sL a t e r i t eO r ew i t h H i g hM a g n e s i u mC o n t e n tb yR e d u c t i 伽G r i n d i n g M a g n e t i cS e p a r a t i o n F A NX i n g x i a n g ，W A N GY u n - h u a ，D O N GH a i - g a n g ，W UY u e d o n g ，L IB a i y u ，Z H A OJ i a c h u n ，UB o _ j i e n 把七叮如6 0 m f o _ 妒A 幽n 凡c e d 死以加2 0 9 i e s 旷c o ，印，e 砘凡s 泌矾i 眈n f i o no 厂尸z m 梳M m 肘e t o b ，缸￡册z i 增胁蹴“地矿 P r e c i o E 岱胁把瓜，} 乜凡，n 西增6 5 0 1 0 6 ，y h n n o n ，C 危i n 口 A b s t r a c t Al o w g r a d en i c k e l i f e r o u sl a t e r i t eo r ew i t hh i g hm a g n e s i u mc o n t e n t ，t h er a wm a t e r i a lf o rN i ．F 、ea l l o yp o w d e r p m d u c t i o n ，w a sb e n e 6 c i a t e db yam e t h o d6 fr e d u c t i o n g r i n d i n g m a g n e t i cs e p a r a t i o n ．T h ee f b c t s0 fr e d u c t i o nt e m p e r a - t u r e ，r e d u c t i o nt i m e ，f b e ds i z e ，r e d u c t a n td o s a g e ，a d d i t i v ed o s a g eo nt h ed i I ．e c tr e c o v e r yo fn i c k e lw e I ℃d i s c u s s e d ．T h e r e s u l t ss h o wt h a t ，r e a s o n a b l ee o n d i t i o n sw e r ed e t e n n i n e da sf o l l o w s f e e ds i z eo f0 ．0 9 ～O ．1 2m m ，r e d u c t a n td o s a g eo f 3 ％，a d d i t i v ed o s a g eo f2 ．5 ％，r e d u e t i o nt e m p e r a t u r eo f13 0 0 ℃a n dr e d u c t i o nt i m eo f3 ．0h ．A f t e raf u n h e rb a l l m i l l i n ga n dm a g n e t i cs e p a r a t i o n ，aN i F ea 1 1 0 yw i t hN ic o n t e n ta n dr e c o v e r yo fo v e r7 ％a n do v e r8 7 ％，r e s p e c t i v e l y ， c a nb eo b t a i n e d ， s h o w i n gt h a t i tc a nb ea c h i e v e dt oI ．e c o V e rN i F ef r o ml o w g r a d en i c k e l i f e r o u sl a t e r i t ew i t hh i g h m a g n e s i u mc o n t e n t ． K e yw o r d s l o w g r a d en i c k e l i f e r o u sl a t e r i t ew i t hh i g hm a g n e s i u mc o n t e n t ；r e d u c t i o n ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；N i F ea l l o y D o w d e r 镍是重要的战略金属元素之一，在国防军工、航 空、机械制造、冶金、化工及新材料等领域具有广泛的 用途。随着全球经济的快速发展，镍消耗量增大，随着 大规模开采，镍资源储量逐渐减少，特别是硫化矿资源 越来越少。近年来，全球镍生产企业都在关注红土镍 矿资源开发。关于红土镍矿资源开发工艺较多，有硫 酸加压浸出。4J 、常压堆浸∞J 、常压搅浸6 | 、生物浸 出。7 。8 1 、电化学浸出‘9J 、硫酸化焙烧一水浸‘1 ⋯、还原．氨 浸卜住] 、火法炼镍铁‘1 3 一引、还原．磨选‘1 6 93 等工艺。 选择这些工艺处理红土镍矿，要根据红土镍矿资源特 点及当地电力供应、煤资源、环保政策等综合考虑。本 文针对云南省元江县红土镍矿资源特点，提出了还原一 磨选工艺处理该矿，重点研究还原制度对镍直收率和 品位的影响，旨在提供一种红土镍矿处理工艺。 1 原料及实验方法 1 ．1 原料分析 实验原料为云南元江红土镍矿，其化学成分见表 l ，红土镍矿中铁、镍物相分析结果见表2 。 表1红土镍矿化学成分分析结果 质量分数 ／％ ①收稿日期2 0 1 2 拼_ 0 7 7 作者简介范兴祥 1 9 7 4 一 ，男，云南建水人，博士，副研究员，研究方向为有色冶金新技术。 通讯作者汪云华 1 9 7 2 一 ，男，四川苍溪人，博士，高级工程师，研究方向为选矿、冶金。 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 表2 镍、铁物相分析结果 还原温度对镍直收率的影响，结果见图2 。 由表1 ～2 可知，该红土镍矿镍含量低，仅为 o ．8 ％，镁含量高达2 0 ．1 5 ％，属于高镁低品位红土镍 矿；矿石中铁以磁铁矿、半假象赤铁矿、磁黄铁矿、赤 褐 铁矿、硅酸铁、黄铁矿形式存在，磁铁矿、半假象 赤铁矿、赤 褐 铁矿、硅酸铁的分布率接近9 0 ％；镍以 硅酸镍、铁酸镍、硫化镍形式存在，主要以硅酸镍形式 存在，其次为铁酸镍。 1 ．2 工艺流程及实验方法 本研究所采用的工艺流程见图1 。按实验方案， 称取具有代表性的红土镍矿样品，配入还原剂、添加 剂、粘结剂，充分混匀后，用球蛋成型机制成1 5m m 1 5m m 1 8m m 的球团，烘干，置于还原炉中进行还 原，还原产物进行球磨、磁选，获得镍铁合金粉。 堡选垒绁垦堕 图1 工艺流程图 添加剂 粘结剂 2 结果及讨论 实验固定磨选制度磨矿粒度一o ．0 7 4m m 粒级占 1 0 0 ％，磁场强度1 0k A ／m 。主要研究还原温度、还原 时间、原料粒度区间、还原剂用量、添加剂用量等因素 对镍直收率的影响。 2 ．1 还原温度对镍直收率的影响 在原料粒度为0 ．0 9 ～0 ．1 2m m 、还原剂用量3 ％、 添加剂用量2 ．5 ％，还原时间3 ．0h 的条件下，研究了 墨 ＼ 矮r 擎 栅 涨 1 0 0 0 1 0 5 01 1 0 01 1 5 01 2 0 0 1 2 5 0 1 3 0 0 还原温度／℃ 图2 还原温度对镍直收率的影响 从图2 可以看出，镍直收率随着还原温度升高而 提高，当温度达到13 0 0 ℃，镍直收率达到8 8 。5 6 ％，此 时镍精矿品位达到7 ．0 1 ％，尾矿中的镍含量降到 0 ．2 5 ％。因此，确定适宜的还原温度为13 0 0 ℃。 2 ．2 还原时间对镍直收率的影响 在原料粒度为0 ．0 9 ～0 ．1 2m m 、还原剂用量3 ％、 添加剂用量2 ．5 ％，还原温度13 0 0 ℃的条件下，研究 了还原时间对镍直收率的影响，结果见图3 。 零 ＼ 静 擎 矧 醛 还原时间／h 图3还原时间对镍直收率的影响 由图3 可知，镍直收率随着还原时间延长而提高， 当还原时间达到3 ．0h ，镍直收率达到8 8 ．2 9 ％，再延 长还原时间，镍直收率提高不明显，反而增加能耗。因 此，确定适宜的还原时间为3 ．0h 。 2 ．3 原料粒度对镍直收率的影响 在还原剂用量3 ％、添加剂用量2 ．5 ％，还原时间 3 ．0h ，还原温度l3 0 0 ℃的条件下，研究了原料粒度区 间对镍直收率的影响，见图4 。从图4 可以看出，在同 等还原条件下，原料粒度越细，镍直收率越高，当粒度 区间超过O ．0 9 ～0 ．1 2m m ，原料粒度对镍直收率的影 响不明显。因此，确定适宜的原料粒度范围为0 ．0 9 ～ 0 ．1 2m m 。 2 ．4 还原剂用量对镍直收率的影响 在原料粒度O ．0 9 0 ．1 2m m 、添加剂用量2 ．5 ％， 万方数据 第5 期范兴祥等还原一磨选从高镁低品位红土镍矿中回收镍铁 4 9 还原时间3 ．0h ，还原温度l3 0 0 ℃的条件下，研究了 还原剂用量对镍直收率的影响，结果见图5 。图5 表 明，还原剂用量对镍直收率影响显著。但当还原剂用 量超过3 。0 ％时，还原剂用量对镍直收率影响不大，说 明还原剂用量为3 ．0 ％适宜，用量过高，给选矿带来困 难，反而增加成本，也影响镍精矿品位。因此，确定适 宜的还原剂用量为3 ．0 ％。 零 ＼ 祷 馨 枷 器 零 ＼ 胬 擎 Ⅻ 醛 o ．1 2 棚．1 30 ．0 9 o ．1 20 ．0 7 o ．0 90 ．0 6 ∞．孵 粒度／m m 图4 粒度对镍直收率的影响 还原剂配比／％ 图5 还原剂配比对镍直收率的影响 2 ．5 添加剂用量对镍直收率的影响 在原料粒度0 ．0 9 ～0 ．1 2m m 、还原剂用量3 。0 ％， 还原时间3 ．0h ，还原温度13 0 0 ℃的条件下，研究了 添加剂用量对镍直收率的影响，结果见图6 。从图6 可以看出，添加剂用量对镍直收率影响不明显，用量过 高，并没有提高镍直收率，反而增加成本。因此，确定 添加剂用量为2 ．5 ％较为适宜。 謇 ＼ 辟 擎 蜘 醛 添加剂用量／％ 图6 添加剂配比对镍直收率的影响 2 ．6 综合试验 原料粒度为0 ．0 9 0 ．1 2m m ，还原剂用量3 ％，添加 剂用量2 ．5 ％，还原温度13 0 0 ℃，还原时间3h ，还原产 物经球磨至一O ．0 7 4m m 粒级占1 0 0 ％，经1 0k A ／m 磁 选，可获得镍品位为7 ．2 ％，镍直收率8 8 ％的镍精矿。 3 结论 对某高镁低品位红土镍矿进行了试验研究，结果 表明，合适的还原制度为原料粒度区间0 ．0 9 ～0 ．1 2 m m 、还原剂用量3 ％、添加剂用量2 ．5 ％，还原温度 13 0 0 ℃，还原时间3 ．0h 。还原产物经球磨、磁选后， 获得镍品位为7 ．0 ％以上的镍铁合金粉，镍直收率 8 7 ％以上，实现了从高镁红低品位土镍矿中回收镍铁 的目的。由于本工艺对红土镍矿原料没有化学成分等 特殊要求，不失为一种红土镍矿处理共性技术，将为处 理其它的红土镍矿资源提供一条新的途径。 参考文献 [ 1 ]w h i t l i n g t o nBI ，J o h n s o nJA ．P r e s s u r ea c j dl e a c h i “go fa d r e g i o n n i c k e ll a t e r i t eo r e ，P a n ⅢE f k c to fp m c e s sw a t e ro nn i c k e ll o s s e si n t I l er e 8 i d u e [ J ] ．H y d r o m e t a l l u 。g _ ，2 0 0 5 ，7 8 2 5 6 2 6 3 ． [ 2 ]J o h n s o nJA ，M c D o n a l dRG ，M u i rDM ，e ta 1 ．P r e s s u r ea c i dk a c h i n go fa r i d r e g i o nn i c k e ll a t e 而t eo r eP a r t ⅣE f f e c to fa c i d1 0 a d i n g a n da d d i t i v e sw i t hn o n t m n i t eo r e s [ J ． H y d m m e t a l l u r g y ，2 0 0 5 ，7 8 2 6 4 2 7 0 ． [ 3 ] ，w h i t t i n 垂0 nBI ，J o h n s o nJA ，Q u a nLP ，e ta L I h s s u r ea c i d1 e a c h i n gD fa r i d - r ℃g i o nn i c k e ll a c e r i t eo r e ．P a n ⅡE 自f e c to fo r el y p e [ Jj ． H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 0 3 ，7 0 4 7 6 2 ． [ 4 ] R u b i s o vDH ，P a p a n g e l a k i sV G ．s u l p h u r i ca c i dp r e s s u r el e a c h i n go f 1 a t e 而t e s s p e c i a t i o na n dp r e d i c t i o no fm e t a ls 0 1 u b 订i t i e s “a lt e m p e r a - l u r e ”[ J ] ．H y d m m e t a l l u r g y ．2 0 0 0 ，5 8 1 3 2 6 ． [ 5 ] s t e l l aA g a t z i n i L e o n a r d o u ，I o a n n i sG ．z a 6 r a t o s ． B e n e 6 c i a l i o no fa C r e e ks e r p e n t i n i cn i c k e l i f e r o u so r e ．P a r t ⅡS u I p h u r i ca c i dh e 8 pa n d a 蓟a l i o nl e a c h i n g [ J ] ．H y d m m e t a l l u r g 『，2 0 0 4 ，7 4 2 6 7 2 7 5 ． [ 6 ] s t e l l aA g a t z i n i - k o n a r d o u ，I o 粕n i sGz a f i r a t o s ，D i o n y s i o ss p a t h i s ．B e n d i c i a t i o n0 faG r e e ks e r p e n t i n i cn i c k e l i f e r o u so r e ．P a nI M i n e r a l p r o c e s s i “g [ J ] ．H y d m m e t a l l u r g y ，2 0 0 4 ，7 4 2 5 9 2 6 5 ． [ 7 ] I J eL ，T 锄gJ ，R y a nD ，e ta 1 ． B i o l e a c h i “gn i c k e a t e r i t e o r e 8u s i “g m u l t i m e t a l 【o l e r a n tA s p e 昭i l l u sf o e t i d u so 疆a n i s m [ J ] ．M i n e r a l sE “g i n e e r i n g ，2 0 0 6 ，1 9 1 2 5 9 一1 2 6 5 ． [ 8 ] V a l i xM ，u s a iF ，M a l i kR ．F u n g a lb i o - 1 e a c h i n go fl o wg r a d el a t e r i t e o r e s [ J ] M i n e r a I sE n g i n e e r i n g ，2 0 0J ，1 4 2 1 9 7 2 0 3 ． [ 9 ] H w aY o u n gL e eT ，s u n gG y uK i m ，J o n gK e e0 h ，E k c t r o c h e m i c a l l e a ch i n go fn i c k e lf m mI o w g r a d el a t e r i l e s [ J ] ． H y d r o m e l a l l u r 科， 2 0 0 5 ，7 7 2 6 3 2 6 8 ． [ 1 0 ] K a rBB ，s w a m yYV ，M u r t h yBVR ．D e s i g no fe 。p e r i r n e n t st o s t u d ym ee x t r a c t i o no fn i c k e lf m ml a t e r i t i co r eb ys u l p h a t i z a l i o nu - s i n gs u l p h u r i ca c l d [ J ] ．H y d m m e t a Ⅱu 。g y ，2 0 0 0 ，5 6 3 8 7 3 9 4 ． [ 1 1 ]周全雄．氧化镍矿开发工艺技术现状及发展方向[ J ] ．云南冶 金，2 0 0 5 ，3 4 6 3 3 3 6 ． 下转第5 3 页 万方数据 第5 期刘辉等z K B 型直线振动筛优化设计与仿真分析 5 3 3 结语 针对筛分设备存在的生产效率不高、强度低、使用 寿命短、噪声大、共振振幅大等问题，通过振动动力学 理论分析研究，利用M a t l a b 与A N s Y s 进行优化与仿 真分析，对振动筛结构参数进行了进一步设计优化，从 而提高了振动筛生产效率、降低动力消耗，通过有效避 开共振区，提高振动筛使用可靠性并延长其使用寿命。 采用M a t I a b 与A N S Y S 进行优化与仿真分析，有效减 少了物理样机的数量与试机次数，缩短了产品开发周 期，为振动筛的设计提供了一种有效的设计思路与 方法。 参考文献 [ 1 ] 段志善，郭宝良我国振动筛分设备的现状与发展方向[ J ] ．矿 山机械，2 0 0 9 。3 7 4 1 4 ． [ 2 ] 赵环帅，王振年．国内外高频振动筛的现状与发展趋势[ J ] ．金 属矿山，2 0 0 9 1 1 1 0 5 1 6 1 ， [ 3 ] 郭年琴，匡永江．振动筛国内外研究现状及发展[ J ] ．世界有色 金属，2 0 0 9 5 2 6 2 7 ． [ 4 ] 刘习军，贾启芬．工程振动理论与测试技术[ M ] ．北京高等教育 出版社，2 0 0 4 ． [ 5 ]张建勋，王辉，周明，等．z K B 2 4 6 0 直线振动筛的设计[ J ] ． 煤矿机械，2 0 0 2 1 2 1 6 1 8 ． [ 6 ] 张翠萍，魏少强，郭勤淘，等．振动筛设计规范[ M ] ．北京机械工 业部机械标准化研究所，1 9 9 9 ． [ 7 ]任玉杰．数值分析及其M A T L A B 实现[ M ] ．北京高等教育出版 社．2 0 0 7 ． [ 8 ]杨善国．基于M A T I A B 的直线振动筛优化设计[ J ] ．煤矿机械， 2 0 0 5 5 6 7 ． [ 9 ] 盛和太，喻海良，范训益，等．A N s Y s 有限元原理与工程应用实例 大全[ M ] ．北京清华大学出版社，2 0 0 6 ． [ I O ]毛会庆．基于有限元法大型直线振动筛动态性能的分析[ D ] ， 青岛青岛科技大学机电工程学院，2 0 l O ． 上接第4 9 页 [ 1 2 ]何焕华．氧化镍矿处理工艺述评[ J ] ．中国有色冶金，2 0 0 4 6 1 2 一1 5 ． [ 1 3 ]陈景友，谭巨明．采用红土镍矿及电炉生产镍铁晶粒技术探讨 [ J ] ．铁合金，2 0 0 8 3 1 3 一1 5 ． [ 1 4 ] 李建华，程威，肖志海．红土镍矿处理工艺综述[ J ] ．湿法冶 金，2 0 0 4 ，2 3 4 1 9 1 1 9 2 ． [ 1 5 ]范兴祥，汪云华，顾华祥，等．一种转底炉一电炉联合法处理红土 镍矿生产镍铁晶粒方法中国，z L2 0 0 6 1 0 1 6 3 8 3 4 ．x [ P ] ． [ 1 6 ]汪云华，范兴祥，顾华祥，等．不同类型红土镍矿的还原- 磨选处 理方法中国，z L2 0 0 6 1 0 1 6 3 8 3 1 ．6 [ P ] ． [ 1 7 ]范兴祥，汪云华，顾华祥，等．一种转底炉快速还原含碳红土镍矿 球团富集镍的方法中国，z L2 0 0 6 1 0 1 6 3 8 3 2 ．0 [ P ] ． [ 1 8 ] 汪云华、范兴祥、关晓伟，等．一种从红土镍矿中富集镍及联产铁 红的方法中国，2 0 0 8 1 0 0 5 8 0 8 2 ．x [ P ] ． [ 1 9 w a n gY u n - h u a ，F a nx i n g - x i a n g ．Ap m c e s sf o rc o n c e n t r a c i o no fn i c k e l a n dj o i mp r o d u c t i o no fi r 。nf e df r o mn i c k e ll a t e r i t e C h i n a ， 2 0 0 8 2 3 7 5 6 9 『P ] ． 万方数据