第10期 孙体昌等：煤种对红土镍矿中镍选择性还原的影响机理 ·1199· 势，镍的回收率则呈上升趋势：但以石煤为还原剂时 高，但回收率比使用无烟煤时低 镍铁精矿中镍的品位明显高于以无烟煤为还原剂时 3.2不同煤用量时焙烧产物的X射线衍分析 的情况.图1(b)可以看出，铁的品位以及回收率均 为分析不同还原性质的煤对红土镍矿体镍的影 是逐渐升高的.由图中对比可见，两种煤相同用量 响，首先对不同条件下的焙烧产物进行了X射线衍 情况下，使用石煤时镍、铁的品位均比使用无烟煤时 射分析，结果见图2 (a) (bi 石煤20% 无烟煤20% H LH K/J H 石煤15% uHH 无烟煤15% H LH LH HH 石煤10% HBH班 无烟煤10% LH LH K/J 石煤5% H HHH 无烟煤5% LH LH K I K/ K K I K/I 石煤1% 无烟煤1经 H IK 原矿 原品 F 102030405060708090100102030405060708090100 20r 28 A一叶蛇纹石(3Mg02Si02·2H20):B一石英(SiO2):C一镍蛇纹石(Ni3(Si205),(0H),·nH20),D一针铁矿(Fc0(OH)):E一赤铁矿 (Fe0):F一铁橄横石(Fe2SiO4):H一镁橄榄石[Mg,Fe),SiO4]:I一镍纹石(Ni,Fe):J一铁纹石(Fe,Ni):K一金属铁(Fe):L一霞石 [Na(AISiO) 图2石煤(a)、无烟煤(b)不同用量培烧产物的XD图谱 Fig.2 XRD pattems of roasted products obtained by using different dosages of stone coal (a)and anthracite (b) 由图2中原矿的XRD分析可以看出，原矿中含 此时已经出现微弱的金属铁峰.随着无烟煤用量的 镍矿物有镍蛇纹石，含铁矿物有针铁矿、赤铁矿及铁 增加，在无烟煤的质量分数为5%，金属铁峰迅速升 橄榄石.结合原矿的物相分析可知，镍、铁主要以硅 高，当无烟煤的质量分数为10%时镍铁合金就以铁 酸盐形式存在，因此原矿中镍应主要存在于镍蛇纹 纹石的形式存在 石中，铁主要存在于铁橄榄石中.图2还可以看出， 分别使用石煤、无烟煤作为还原剂，不同剂量时 直接还原焙烧产物中生成的镍铁合金有两种形式存 所得镍铁精矿对比如表2所示. 在：一种是镍纹石()，它是由铁和镍构成的合金矿 从表2中可以看出，与无烟煤相比，石煤用量较 物，其中镍含量相对较高：另一种是铁纹石(J),其 少时，镍铁精矿中镍铁合金主要以镍纹石的形式存 中镍含量相对较低. 在，此时镍铁精矿中铁和镍的回收率相对差值大 如图2(a)所示：石煤的质量分数为1%时，没 实验结果与XRD检测结果一致.因此用石煤作为 有金属铁峰出现，此时铁还原量较少；部分镍、铁从 还原剂能够达到选择性还原镍、铁的目的. 原矿中还原出来，生成含镍较高的镍纹石.随着石 造成石煤和无烟煤对镍、铁选择性还原的主要 煤用量的增加，铁大量从原矿中还原出来，当石煤的 因素是两种煤的煤质差别.无烟煤固定碳质量分数 质量分数为5%时，出现金属铁峰.石煤的质量分数 约为石煤固定碳质量分数的1.3倍(84.88/ 大于15%后，镍铁合金以铁纹石的形式存在.如 66.68).因此，单从固定碳含量方面比较，无烟煤的 图2(b)所示：无烟煤的质量分数为1%时，少部分 还原性要比石煤还原性强，这与表2中无烟煤作还 镍、铁从原矿中还原出来，生成含镍高的镍纹石，但 原剂时镍铁回收率高的结果相一致.参考以上实验第 10 期 孙体昌等: 煤种对红土镍矿中镍选择性还原的影响机理 势，镍的回收率则呈上升趋势; 但以石煤为还原剂时 镍铁精矿中镍的品位明显高于以无烟煤为还原剂时 的情况． 图 1( b) 可以看出，铁的品位以及回收率均 是逐渐升高的． 由图中对比可见，两种煤相同用量 情况下，使用石煤时镍、铁的品位均比使用无烟煤时 高，但回收率比使用无烟煤时低． 3. 2 不同煤用量时焙烧产物的 X 射线衍分析 为分析不同还原性质的煤对红土镍矿体镍的影 响，首先对不同条件下的焙烧产物进行了 X 射线衍 射分析，结果见图 2． A—叶蛇纹石( 3MgO·2SiO2·2H2O) ; B—石英( SiO2 ) ; C—镍蛇纹石( Ni3 ( Si2O5 ) x ( OH) y·nH2O) ，D—针铁矿( FeO( OH) ) ; E—赤铁矿 ( Fe2O3 ) ; F—铁橄榄石( Fe2 SiO4 ) ; H—镁橄榄石［( Mg，Fe) 2 SiO4 ］; I—镍纹石( Ni，Fe) ; J—铁纹石( Fe，Ni) ; K—金属铁( Fe) ; L—霞石 ［Na( AlSiO4) ］ 图 2 石煤( a) 、无烟煤( b) 不同用量焙烧产物的 XRD 图谱 Fig． 2 XRD patterns of roasted products obtained by using different dosages of stone coal ( a) and anthracite ( b) 由图 2 中原矿的 XRD 分析可以看出，原矿中含 镍矿物有镍蛇纹石，含铁矿物有针铁矿、赤铁矿及铁 橄榄石． 结合原矿的物相分析可知，镍、铁主要以硅 酸盐形式存在，因此原矿中镍应主要存在于镍蛇纹 石中，铁主要存在于铁橄榄石中． 图 2 还可以看出， 直接还原焙烧产物中生成的镍铁合金有两种形式存 在: 一种是镍纹石( I) ，它是由铁和镍构成的合金矿 物，其中镍含量相对较高; 另一种是铁纹石( J) ，其 中镍含量相对较低． 如图 2( a) 所示: 石煤的质量分数为 1% 时，没 有金属铁峰出现，此时铁还原量较少; 部分镍、铁从 原矿中还原出来，生成含镍较高的镍纹石． 随着石 煤用量的增加，铁大量从原矿中还原出来，当石煤的 质量分数为 5% 时，出现金属铁峰． 石煤的质量分数 大于 15% 后，镍铁合金以铁纹石的形式存在． 如 图 2( b) 所示: 无烟煤的质量分数为 1% 时，少部分 镍、铁从原矿中还原出来，生成含镍高的镍纹石，但 此时已经出现微弱的金属铁峰． 随着无烟煤用量的 增加，在无烟煤的质量分数为 5% ，金属铁峰迅速升 高，当无烟煤的质量分数为 10% 时镍铁合金就以铁 纹石的形式存在． 分别使用石煤、无烟煤作为还原剂，不同剂量时 所得镍铁精矿对比如表 2 所示． 从表 2 中可以看出，与无烟煤相比，石煤用量较 少时，镍铁精矿中镍铁合金主要以镍纹石的形式存 在，此时镍铁精矿中铁和镍的回收率相对差值大． 实验结果与 XRD 检测结果一致． 因此用石煤作为 还原剂能够达到选择性还原镍、铁的目的． 造成石煤和无烟煤对镍、铁选择性还原的主要 因素是两种煤的煤质差别． 无烟煤固定碳质量分数 约为石煤固定碳质量分数的 1. 3 倍 ( 84. 88 / 66. 68) ． 因此，单从固定碳含量方面比较，无烟煤的 还原性要比石煤还原性强，这与表 2 中无烟煤作还 原剂时镍铁回收率高的结果相一致． 参考以上实验 ·1199·