刘晓民等：金川镍沉降渣的工艺矿物学 ·353· 三种元素主要赋存在背散射图中白色颗粒中（铜镍铁 参考文献 硫化物)，另结合前述分析，有价成分N只分布在铜镍 [1]He X W,Shi JJ,Li J,et al.Leaching characteristics of heavy 铁硫化物中，其他矿相成分中未检测到，因此铜镍铁硫 metals from nickel.Chin J Environ Eng,2014,8(8):3385 化物是该镍渣中唯一的有用矿物，是有价成分回收的 (何绪文，石靖靖，李静，等。镍渣的重金属浸出特性.环境 工程学报，2014,8(8)：3385) 对象. Cao Z M,Sun G S,Richter K,et al.Microstructure and metal 2.5渣中有价元素的可回收性探讨 distribution in Jinchuan nickel smelting slag.Unin Sci Technol 由前面分析可知，金川镍沉降渣中有价成分包括 Beijing,2001,23(4):316 Fe、Ni和Cu,其他成分含量较少.Fe主要赋存在以橄 (曹战民，孙根生，K Richter,等.金川镍闪速熔炼渣的物相 榄石为主的硅酸盐矿物中，与其他学者的研究一 与铜镍分布.北京科技大学学报，2001,23(4)：316) 致.镍渣中磁铁矿含量较少，因此很难通过磁选等 B] Rozendaal A,Hom R.Textural,mineralogical and chemical char- 方法将含铁矿物进行有效富集分离回.Ni、Cu主要赋 acteristics of copper reverb fumace smelter slag of the Okiep cop- per district,south africa.Miner Eng,2013,52:184 存在铜镍铁硫化物中，铜镍铁硫化物颗粒呈星散状无 [4] Wang W,Huang ST,Yang L M,et al.Analysis on properties of 规律分布在整个硅酸盐基质矿物中，与周围矿物紧密 scrap copper smelting slag and leaching results.Chin Rare Met, 结合在一起，嵌布粒度微细，多小于5um,实现单体解 2013,37(6):968 离非常困难，常规的物理方法难以选别，这也是此种类 (王巍，黄松涛，杨丽梅，等.废杂铜治炼渣性质与浸出实验 型渣长期以来难以回收利用其中有价成分的主要原因 结果分析研究.稀有金属，2013,37(6)：968) 之一.刘伟波@通过在镍渣中加入复合还原剂，高温 [5]Yu Z J.The Study of Theory and Technology of Recovery of Co, Ni,and Cu from Nickel Conrerter Slag [Dissertation].Changsha: 下镍渣中95%铁可被直接还原，铜、钴、镍的还原率也 Central South University,2006 高于90%，实现了渣中有价成分的综合回收利用：倪 (喻正军.从镍转炉渣中回收钴镍铜的理论与技术研究[学位 文等对镍渣采用深度还原一磁选工艺，获得了铁品 论文].长沙：中南大学，2006) 位89.84%，回收率93.21%的铁精矿.采用深度还原 [6]Ni W.Jia Y,Zheng F,et al.Comprehensive utilization of iron 技术，使渣中有价成分发生相转变，再结晶，通过磁选 recovery from Jinchuan nickel residue.J Uni Sci Technol Beijing, 等常规方法使渣中有价成分得到分离利用，这是该类 2010,32(8):975 (倪文，贾岩，郑斐，等.金川镍弃渣铁资源回收综合利用 型渣中有价成分再利用重要途径.除还原焙烧处理 北京科技大学学报，2010,32(8)：975) 外，利用硫酸等试剂选择性浸出渣中有价组分的湿法 ] Han Y X,Ma S B,Gao Y,et al.Study on growth characteristics 治金技术也是处理这类有色治金渣的有效途径 of metallic phase in deep reduction of a nickel smelting slag.Min Metall,2015,24(1):26 3结论 (韩跃新，马松勃，高盈，等.某镍治炼渣深度还原过程中铁 (1)化学成分分析表明，金川镍沉降渣主要由铁 的成长特性研究.矿治，2015,24(1)：26) 氧化物、硅氧化物、镁和钙的氧化物组成，其他成分含 [8]Li KQ,Feng L,Gao J.Preparation of cementitious materials for backfilling by using nickel slag.Chin J Eng,2015.37(1):1 量较少，属于F0-SiO2系渣.沉降渣的矿物成分主 (李克庆，冯琳，高术杰.镍渣基井充填用胶凝材料的制 要由铁镁橄榄石和玻璃质组成，其他成分如硫铁镍 备.工程科学学报，2015,37(1)：1) 矿、辉铜矿、磁铁矿的含量较少，镍是其中主要的有 [9] Guo Y F,Dong H G,Jiang T,et al.Recovering magnetite from 价成分. nickel metallurgical residue by selective flocculation-magnetic (2)镍渣结构单一，主要为固溶体分离结构，橄榄 separation.J Cent South Univ Sci Technol,2006,37(4):680 石主要以柱状晶体形式存在，玻璃体充填在柱状橄榄 (郭宇峰，董海刚，姜涛，等.选择性絮凝一磁选回收镍冶金 渣中的磁铁矿.中南大学学报（自然科学版），2006,37(4)： 石晶体间，无固定形态，微细粒的金属硫化物呈星散状 680) 无规律地分布在硅酸盐基质中，金属矿物的粒度极细， [10]Liu W B.Tentative Study of Extracting Iron from Nickel Slag at 一般在5m以下，与周围非金属矿物紧密嵌布在一 Jinchuan Corporation [Dissertation].Xian:Xl'an University of 起，单体解离困难 Architecture and Technology,2001 (3)镍渣中的Fe主要赋存在铁镁橄榄石中，Ni和 (刘伟波.金川炼镍渣提铁的实验研究[学位论文].西安： C主要赋存在铜镍铁硫化物中，Co在橄榄石和玻璃 西安建筑科技大学，2001) 质及铜镍铁硫化物中都有赋存，铜镍铁硫化物是回收 [11]Xiao J B,Xia J B,Chen J L.Recovery of value metals from waste residue from nickel metallurgy.Hydrometall China,2014. 有价成分镍的对象. 33(2):124 (4)金川镍沉降渣的工艺性质研究表明，渣中有 (肖景波，夏娇彬，陈居玲.从炼镍废渣中综合回收有价金 价金属的回收可考虑用深度还原法或湿法浸出工艺 属.湿法治金，2014,33(2)：124)刘晓民等: 金川镍沉降渣的工艺矿物学 三种元素主要赋存在背散射图中白色颗粒中( 铜镍铁 硫化物) ，另结合前述分析，有价成分 Ni 只分布在铜镍 铁硫化物中，其他矿相成分中未检测到，因此铜镍铁硫 化物是该镍渣中唯一的有用矿物，是有价成分回收的 对象． 2. 5 渣中有价元素的可回收性探讨 由前面分析可知，金川镍沉降渣中有价成分包括 Fe、Ni 和 Cu，其他成分含量较少． Fe 主要赋存在以橄 榄石为 主 的 硅 酸 盐 矿 物 中，与 其 他 学 者 的 研 究 一 致［7--8］． 镍渣中磁铁矿含量较少，因此很难通过磁选等 方法将含铁矿物进行有效富集分离［9］． Ni、Cu 主要赋 存在铜镍铁硫化物中，铜镍铁硫化物颗粒呈星散状无 规律分布在整个硅酸盐基质矿物中，与周围矿物紧密 结合在一起，嵌布粒度微细，多小于 5 μm，实现单体解 离非常困难，常规的物理方法难以选别，这也是此种类 型渣长期以来难以回收利用其中有价成分的主要原因 之一． 刘伟波［10］通过在镍渣中加入复合还原剂，高温 下镍渣中 95% 铁可被直接还原，铜、钴、镍的还原率也 高于 90% ，实现了渣中有价成分的综合回收利用; 倪 文等［6］对镍渣采用深度还原--磁选工艺，获得了铁品 位 89. 84% ，回收率 93. 21% 的铁精矿． 采用深度还原 技术，使渣中有价成分发生相转变，再结晶，通过磁选 等常规方法使渣中有价成分得到分离利用，这是该类 型渣中有价成分再利用重要途径． 除还原焙烧处理 外，利用硫酸等试剂选择性浸出渣中有价组分的湿法 冶金技术也是处理这类有色冶金渣的有效途径［11］． 3 结论 ( 1) 化学成分分析表明，金川镍沉降渣主要由铁 氧化物、硅氧化物、镁和钙的氧化物组成，其他成分含 量较少，属于 FeO--SiO2 系渣． 沉降渣的矿物成分主 要由铁镁橄榄石和玻璃质组成，其他成分如硫铁镍 矿、辉铜矿、磁铁矿的含量较少，镍是其中主要的有 价成分． ( 2) 镍渣结构单一，主要为固溶体分离结构，橄榄 石主要以柱状晶体形式存在，玻璃体充填在柱状橄榄 石晶体间，无固定形态，微细粒的金属硫化物呈星散状 无规律地分布在硅酸盐基质中，金属矿物的粒度极细， 一般在 5 μm 以下，与周围非金属矿物紧密嵌布在一 起，单体解离困难． ( 3) 镍渣中的 Fe 主要赋存在铁镁橄榄石中，Ni 和 Cu 主要赋存在铜镍铁硫化物中，Co 在橄榄石和玻璃 质及铜镍铁硫化物中都有赋存，铜镍铁硫化物是回收 有价成分镍的对象． ( 4) 金川镍沉降渣的工艺性质研究表明，渣中有 价金属的回收可考虑用深度还原法或湿法浸出工艺． 参 考 文 献 ［1］ He X W，Shi J J，Li J，et al． Leaching characteristics of heavy metals from nickel． Chin J Environ Eng，2014，8( 8) : 3385 ( 何绪文，石靖靖，李静，等． 镍渣的重金属浸出特性． 环境 工程学报，2014，8( 8) : 3385) ［2］ Cao Z M，Sun G S，Ｒichter K，et al． Microstructure and metal distribution in Jinchuan nickel smelting slag． J Univ Sci Technol Beijing，2001，23( 4) : 316 ( 曹战民，孙根生，K Ｒichter，等． 金川镍闪速熔炼渣的物相 与铜镍分布． 北京科技大学学报，2001，23( 4) : 316) ［3］ Ｒozendaal A，Hom Ｒ． Textural，mineralogical and chemical char￾acteristics of copper reverb furnace smelter slag of the Okiep cop￾per district，south africa． Miner Eng，2013，52: 184 ［4］ Wang W，Huang S T，Yang L M，et al． Analysis on properties of scrap copper smelting slag and leaching results． Chin J Ｒare Met， 2013，37( 6) : 968 ( 王巍，黄松涛，杨丽梅，等． 废杂铜冶炼渣性质与浸出实验 结果分析研究． 稀有金属，2013，37( 6) : 968) ［5］ Yu Z J． The Study of Theory and Technology of Ｒecovery of Co， Ni，and Cu from Nickel Converter Slag［Dissertation］． Changsha: Central South University，2006 ( 喻正军． 从镍转炉渣中回收钴镍铜的理论与技术研究［学位 论文］． 长沙: 中南大学，2006) ［6］ Ni W，Jia Y，Zheng F，et al． Comprehensive utilization of iron recovery from Jinchuan nickel residue． J Univ Sci Technol Beijing， 2010，32( 8) : 975 ( 倪文，贾岩，郑婓，等． 金川镍弃渣铁资源回收综合利用． 北京科技大学学报，2010，32( 8) : 975) ［7］ Han Y X，Ma S B，Gao Y，et al． Study on growth characteristics of metallic phase in deep reduction of a nickel smelting slag． Min Metall，2015，24( 1) : 26 ( 韩跃新，马松勃，高盈，等． 某镍冶炼渣深度还原过程中铁 的成长特性研究． 矿冶，2015，24( 1) : 26) ［8］ Li K Q，Feng L，Gao S J． Preparation of cementitious materials for backfilling by using nickel slag． Chin J Eng，2015，37( 1) : 1 ( 李克庆，冯琳，高术杰． 镍渣基矿井充填用胶凝材料的制 备． 工程科学学报，2015，37( 1) : 1) ［9］ Guo Y F，Dong H G，Jiang T，et al． Ｒecovering magnetite from nickel metallurgical residue by selective flocculation-- magnetic separation． J Cent South Univ Sci Technol，2006，37( 4) : 680 ( 郭宇峰，董海刚，姜涛，等． 选择性絮凝--磁选回收镍冶金 渣中的磁铁矿． 中南大学学报( 自然科学版) ，2006，37( 4) : 680) ［10］ Liu W B． Tentative Study of Extracting Iron from Nickel Slag at Jinchuan Corporation ［Dissertation］． Xi'an: XI'an University of Architecture and Technology，2001 ( 刘伟波． 金川炼镍渣提铁的实验研究［学位论文］． 西安: 西安建筑科技大学，2001) ［11］ Xiao J B，Xia J B，Chen J L． Ｒecovery of value metals from waste residue from nickel metallurgy． Hydrometall China，2014， 33( 2) : 124 ( 肖景波，夏娇彬，陈居玲． 从炼镍废渣中综合回收有价金 属． 湿法冶金，2014，33( 2) : 124) · 353 ·