·1200· 北京科技大学学报 第33卷 结果，当无烟煤的质量分数为7.5%、石煤的质量分 分质量分数分别为0.60%和2.83%，考察灰分对镍 数为10%时，两种煤所含固定碳质量分数相同，灰 铁还原的影响，实验结果如表3所示 表2石煤，无烟煤不同用量时所得镍铁精矿对比 Table 2 Comparison of the roasted products after using different dosages of stone coal and anthracite 石煤 无烟煤 煤质量 Ni品 Ni回收 镍铁合金 Ni回收 分数/% Fe品 Fe回收 Ni品 Fe品 Fe回收 镍铁合 位1% 率/% 位/% 率/% 存在形式 位/% 率/% 位1% 率/% 金形式 2.5 9.70 59.40 52.95 31.45 镍纹石 5.78 65.51 46.93 51.65 镍纹石 5.0 8.65 66.45 55.67 41.53 镍纹石 5.66 70.67 48.68 64.20 镍纹石 10.0 7.14 75.01 60.98 62.21 镍纹石 4.48 79.51 51.77 88.83 铁纹石 15.0 5.97 81.00 64.84 73.57 铁纹石 4.35 84.74 58.47 90.45 铁纹石 表3固定碳质量分数相同时，分别采用无烟煤和石煤时镍铁精矿镍、铁品位及回收率比较 Table 3 Comparison of nickel,iron grades and recovery in Ni-Fe concentrate obtained using stone coal and anthracite coal containing same content of fixed carbon 煤中灰分质量分数/% 煤种和用量 Ni品位/% Ni回收率/% Fe品位I% Fe回收率/% 0.60 添加质量分数为7.5%无烟煤 4.92 77.74 50.44 77.39 2.83 添加质量分数为10%的石煤 7.14 75.01 60.98 62.21 由表3可见，添加两种不同的还原剂使固定碳 如图4所示.从图4中可以看出，随着无烟煤用量 含量相同时，所得到的镍铁精矿中镍、铁品位却都相 的增加，焙烧后产物图中亮白色的镍铁合金增多，这 差很大.因此，两种还原剂所含成分中除了固定碳 一规律与采用石煤作还原剂时相同.从图4中可以 影响焙烧过程以外，灰分也是一个重要的影响因素 看出，镍铁合金中铁峰逐渐增强.图4(a)中1处镍 由以上分析可见，由于石煤中所含固定碳以及 的质量分数为21.09%，铁的质量分数为78.91%； 灰分的作用，采用石煤作还原剂时可以有效控制铁 图4(b)中2处镍的质量分数12.68%，铁质量分数 的还原程度，并通过控制石煤用量，使还原产物中主 87.32%:图4(c)中3处镍的质量分数为3.13%，铁 要以镍纹石形式存在，从而实现镍、铁的选择性还 的质量分数为93.87%. 原.原矿中的铁橄榄石转变成为镁橄榄石，加入到 对比图3、图4得出，煤用量相同时，无烟煤作 原矿中的助熔剂与原矿中的铝、硅元素生成霞石. 还原剂的焙烧产物中镍铁合金的总量相对多.但 3.3不同煤用量时焙烧产物的扫描电镜分析 是，对比能谱分析图可以看出，在石煤作还原剂的焙 为了进一步分析煤种对红土镍焙烧过程中的影 烧产物中，生成的镍铁合金中镍含量高，铁含量低， 响，对石煤的质量分数分别为1%、5%和20%的焙 而无烟煤则相反.该分析结果进一步证实了还原性 烧产物进行了电镜分析，结果如图3所示 较差的石煤相对于无烟煤，对还原镍、铁更具有选 从图3可以看出，随着石煤用量的增加，焙烧后 择性. 产物中亮白色的镍铁合金逐渐增多，这是因为随着 4结论 石煤用量的增加，大量镍、铁从原矿中被还原出来 从能谱图中可以看出，随着石煤用量的增加，镍铁合 (1)采用石煤和无烟煤进行的对比实验表明， 金中镍的比例逐渐降低，而铁的比例逐渐升高. 用石煤作还原剂所得镍铁精矿中镍、铁品位均高于 图3(a)中1处镍质量分数为70.21%，铁的质量分 相同用量的无烟煤所得到的镍、铁品位，但镍、铁的 数为29.79%：图3(b)中2处镍的质量分数为 回收率比相同用量的无烟煤要低 52.98%,铁的质量分数为47.02%；图3(c)中3处 (2)XRD分析及SEM观察表明：以石煤为还原 镍的质量分数为6.13%，铁的质量分数为93.87%. 剂，培烧产物中的镍主要以镍纹石的形式存在；而以 分别取无烟煤质量分数1%、5%和20%三个无 无烟煤为还原剂时，焙烧产物中的镍主要以铁纹石 烟煤用量相差大的焙烧产物进行电镜观察，电镜图 的形式存在.同时以石煤为还原剂时金属铁的生成北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 结果，当无烟煤的质量分数为 7. 5% 、石煤的质量分 数为 10% 时，两种煤所含固定碳质量分数相同，灰 分质量分数分别为 0. 60% 和 2. 83% ，考察灰分对镍 铁还原的影响，实验结果如表 3 所示． 表 2 石煤、无烟煤不同用量时所得镍铁精矿对比 Table 2 Comparison of the roasted products after using different dosages of stone coal and anthracite 煤质量 分数/% 石煤 无烟煤 Ni 品 位/% Ni 回收 率/% Fe 品 位/% Fe 回收 率/% 镍铁合金 存在形式 Ni 品 位/% Ni 回收 率/% Fe 品 位/% Fe 回收 率/% 镍铁合 金形式 2. 5 9. 70 59. 40 52. 95 31. 45 镍纹石 5. 78 65. 51 46. 93 51. 65 镍纹石 5. 0 8. 65 66. 45 55. 67 41. 53 镍纹石 5. 66 70. 67 48. 68 64. 20 镍纹石 10. 0 7. 14 75. 01 60. 98 62. 21 镍纹石 4. 48 79. 51 51. 77 88. 83 铁纹石 15. 0 5. 97 81. 00 64. 84 73. 57 铁纹石 4. 35 84. 74 58. 47 90. 45 铁纹石 表 3 固定碳质量分数相同时，分别采用无烟煤和石煤时镍铁精矿镍、铁品位及回收率比较 Table 3 Comparison of nickel，iron grades and recovery in Ni-Fe concentrate obtained using stone coal and anthracite coal containing same content of fixed carbon 煤中灰分质量分数/% 煤种和用量 Ni 品位/% Ni 回收率/% Fe 品位/% Fe 回收率/% 0. 60 添加质量分数为 7. 5% 无烟煤 4. 92 77. 74 50. 44 77. 39 2. 83 添加质量分数为 10% 的石煤 7. 14 75. 01 60. 98 62. 21 由表 3 可见，添加两种不同的还原剂使固定碳 含量相同时，所得到的镍铁精矿中镍、铁品位却都相 差很大． 因此，两种还原剂所含成分中除了固定碳 影响焙烧过程以外，灰分也是一个重要的影响因素． 由以上分析可见，由于石煤中所含固定碳以及 灰分的作用，采用石煤作还原剂时可以有效控制铁 的还原程度，并通过控制石煤用量，使还原产物中主 要以镍纹石形式存在，从而实现镍、铁的选择性还 原． 原矿中的铁橄榄石转变成为镁橄榄石，加入到 原矿中的助熔剂与原矿中的铝、硅元素生成霞石． 3. 3 不同煤用量时焙烧产物的扫描电镜分析 为了进一步分析煤种对红土镍焙烧过程中的影 响，对石煤的质量分数分别为 1% 、5% 和 20% 的焙 烧产物进行了电镜分析，结果如图 3 所示． 从图 3 可以看出，随着石煤用量的增加，焙烧后 产物中亮白色的镍铁合金逐渐增多，这是因为随着 石煤用量的增加，大量镍、铁从原矿中被还原出来． 从能谱图中可以看出，随着石煤用量的增加，镍铁合 金中镍的比例逐渐降低，而铁的比例逐渐升高． 图 3( a) 中 1 处镍质量分数为 70. 21% ，铁的质量分 数为 29. 79% ; 图 3 ( b) 中 2 处镍的质量分数为 52. 98% ，铁的质量分数为 47. 02% ; 图 3( c) 中 3 处 镍的质量分数为 6. 13% ，铁的质量分数为 93. 87% ． 分别取无烟煤质量分数 1% 、5% 和 20% 三个无 烟煤用量相差大的焙烧产物进行电镜观察，电镜图 如图 4 所示． 从图 4 中可以看出，随着无烟煤用量 的增加，焙烧后产物图中亮白色的镍铁合金增多，这 一规律与采用石煤作还原剂时相同． 从图 4 中可以 看出，镍铁合金中铁峰逐渐增强． 图 4( a) 中 1 处镍 的质量分数为 21. 09% ，铁的质量分数为 78. 91% ; 图 4( b) 中 2 处镍的质量分数 12. 68% ，铁质量分数 87. 32% ; 图 4( c) 中 3 处镍的质量分数为 3. 13% ，铁 的质量分数为 93. 87% ． 对比图 3、图 4 得出，煤用量相同时，无烟煤作 还原剂的焙烧产物中镍铁合金的总量相对多． 但 是，对比能谱分析图可以看出，在石煤作还原剂的焙 烧产物中，生成的镍铁合金中镍含量高，铁含量低， 而无烟煤则相反． 该分析结果进一步证实了还原性 较差的石煤相对于无烟煤，对还原镍、铁更具有选 择性． 4 结论 ( 1) 采用石煤和无烟煤进行的对比实验表明， 用石煤作还原剂所得镍铁精矿中镍、铁品位均高于 相同用量的无烟煤所得到的镍、铁品位，但镍、铁的 回收率比相同用量的无烟煤要低． ( 2) XRD 分析及 SEM 观察表明: 以石煤为还原 剂，焙烧产物中的镍主要以镍纹石的形式存在; 而以 无烟煤为还原剂时，焙烧产物中的镍主要以铁纹石 的形式存在． 同时以石煤为还原剂时金属铁的生成 ·1200·