第36卷第11期 北京科技大学学报 Vol.36 No.11 2014年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing NoV.2014 红土镍矿原矿性质及其对直接还原焙烧的影响机理 刘志国，孙体昌，蒋曼，许言，高恩霞，刘真真 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:sunte(@ces.usth.cdu.cn 摘要以两种红土镍矿为研究对象，通过光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射等手段对试样进行了分析，对比其异同点，并 进行选择性还原焙烧实验，研究红土矿原矿性质对其还原焙烧的影响.结果发现，两种试样所含主要矿物相同，载镍矿相同， 镍在原矿中分布规律也相似，但由于F、Sⅰ和Mg含量的差异造成其选择性还原培烧一磁选结果有很大差异.其原因可能是焙 烧过程中铁、镁、钙等阳离子和硅氧离子形成不同硅酸盐，影响了焙烧矿的熔融性和镍的反应活性 关键词红土镍矿：矿物学；直接还原：焙烧：添加剂：硅酸盐 分类号TD952:TF815 Laterite ore properties and their influence mechanism on direct reduction roasting LIU Zhi-guo,SUN Ti-chang,JIANG Man,XU Yan,GAO En-xia,LIU Zhen-zhen School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:sunte@ces.ustb.edu.cn ABSTRACT Two types of nickel laterite ores were chosen as the object of study.Optical microscopy,scanning electron microscopy and X-ray diffraction were used to analyze the similarity and difference between the two ores.Both the ores were beneficiated by a se- lective reduction roasting-magnetic separation method for studying the influence of ore properties on direct reduction roasting.It is found that the main minerals,nickel-bearing minerals and nickel distribution are very similar in the two ores.But due to the difference in content of iron,silicon and magnesium,the beneficiation results using the selective reduction roasting-magnetic separation are quite different.This is probably the reason that in the roasting process,iron,magnesium and calcium cations react with silicate anions to form different silicates,affecting the melting properties of roasting ores and the reactivity of nickel. KEY WORDS laterite ore;mineralogy:direct reduction:roasting:additives:silicates 镍资源按地质成因主要划分为两大类：岩浆型 铁、镍和钴会有不同的迁移行为.硅、镁、镍等元素 硫化镍矿床和风化型红土镍矿床.资料表明，镍矿 表生迁移能力强而铁的迁移能力较差，导致其风化 资源的60%属于红土型镍矿床，40%属于岩浆型硫 形成的红土镍矿有明显的分层.一般情况下矿化剖 化物矿床.由于硫化镍矿选矿比较容易，目前60% 面自上而下分别是红土层（又称褐铁矿层）、腐岩层 以上的镍产量来源于硫化镍矿口.随着治金等行 和基岩层B-.在红土层主要的载镍矿物是针铁 业，特别是不锈钢工业的快速发展，镍的需求不断增 矿，镍以吸附的形式被针铁矿捕获，镍的质量分数在 加，而世界可供开发的硫化镍资源逐渐短缺.因此， 1%左右.在腐岩层主要的载镍矿物是镍蛇纹石、镍 从储量丰富的红土矿中提取镍成为了研究的热点. 绿泥石等含镍的硅酸盐矿物，镍一般以类质同象的 红土镍矿是超基性岩暴露在表生环境后受到氧 形式存在于含镍硅酸盐中，镍的质量分数一般大于 化、水解、碳酸等作用，经长期风化沉积形成的回. 1.5%. 在风化沉积过程中，超基性岩的造岩元素如硅、镁、 针对不同性质的红土矿有不同的镍回收方法 收稿日期：2013-09-03 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20130006110017) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.11.004;http:/journals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 11 期 2014 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 11 Nov． 2014 红土镍矿原矿性质及其对直接还原焙烧的影响机理 刘志国，孙体昌，蒋 曼，许 言，高恩霞，刘真真 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: suntc@ ces． ustb． edu． cn 摘 要 以两种红土镍矿为研究对象，通过光学显微镜、电子显微镜、X 射线衍射等手段对试样进行了分析，对比其异同点，并 进行选择性还原焙烧实验，研究红土矿原矿性质对其还原焙烧的影响． 结果发现，两种试样所含主要矿物相同，载镍矿相同， 镍在原矿中分布规律也相似，但由于 Fe、Si 和 Mg 含量的差异造成其选择性还原焙烧--磁选结果有很大差异． 其原因可能是焙 烧过程中铁、镁、钙等阳离子和硅氧离子形成不同硅酸盐，影响了焙烧矿的熔融性和镍的反应活性． 关键词 红土镍矿; 矿物学; 直接还原; 焙烧; 添加剂; 硅酸盐 分类号 TD 952; TF 815 Laterite ore properties and their influence mechanism on direct reduction roasting LIU Zhi-guo，SUN Ti-chang ，JIANG Man，XU Yan，GAO En-xia，LIU Zhen-zhen School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: suntc@ ces． ustb． edu． cn ABSTＲACT Two types of nickel laterite ores were chosen as the object of study． Optical microscopy，scanning electron microscopy and X-ray diffraction were used to analyze the similarity and difference between the two ores． Both the ores were beneficiated by a se￾lective reduction roasting-magnetic separation method for studying the influence of ore properties on direct reduction roasting． It is found that the main minerals，nickel-bearing minerals and nickel distribution are very similar in the two ores． But due to the difference in content of iron，silicon and magnesium，the beneficiation results using the selective reduction roasting--magnetic separation are quite different． This is probably the reason that in the roasting process，iron，magnesium and calcium cations react with silicate anions to form different silicates，affecting the melting properties of roasting ores and the reactivity of nickel． KEY WOＲDS laterite ore; mineralogy; direct reduction; roasting; additives; silicates 收稿日期: 2013--09--03 基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目( 20130006110017) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 11． 004; http: / /journals． ustb． edu． cn 镍资源按地质成因主要划分为两大类: 岩浆型 硫化镍矿床和风化型红土镍矿床． 资料表明，镍矿 资源的 60% 属于红土型镍矿床，40% 属于岩浆型硫 化物矿床． 由于硫化镍矿选矿比较容易，目前 60% 以上的镍产量来源于硫化镍矿［1］． 随着冶金等行 业，特别是不锈钢工业的快速发展，镍的需求不断增 加，而世界可供开发的硫化镍资源逐渐短缺． 因此， 从储量丰富的红土矿中提取镍成为了研究的热点． 红土镍矿是超基性岩暴露在表生环境后受到氧 化、水解、碳酸等作用，经长期风化沉积形成的［2］． 在风化沉积过程中，超基性岩的造岩元素如硅、镁、 铁、镍和钴会有不同的迁移行为． 硅、镁、镍等元素 表生迁移能力强而铁的迁移能力较差，导致其风化 形成的红土镍矿有明显的分层． 一般情况下矿化剖 面自上而下分别是红土层( 又称褐铁矿层) 、腐岩层 和基岩层［3 － 4］． 在红土层主要的载镍矿物是针铁 矿，镍以吸附的形式被针铁矿捕获，镍的质量分数在 1% 左右． 在腐岩层主要的载镍矿物是镍蛇纹石、镍 绿泥石等含镍的硅酸盐矿物，镍一般以类质同象的 形式存在于含镍硅酸盐中，镍的质量分数一般大于 1. 5% ． 针对不同性质的红土矿有不同的镍回收方法．