赣南某红土镍矿工艺矿物学研究及选矿方案论证.pdf

第6 3 卷第2 期 20I 1 年5 月 有色金属 N o n 忙r m u sM e t a I s V o L6 3 ．No ．2 M a v2 0ll D o I l O ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 ∞lj 0 2 lI ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 4 7 赣南某红土镍矿工艺矿物学研究及选矿方案论证 周晓文1 ’2 ，龚恩毅1 ，陈江安1 1 ．江西理工大学，江西赣州3 4 1 0 0 0 ； 2 ．钨资源高效开发及应用技术教育部工程研究中心，江西赣州3 4 1 0 0 0 摘 要为了查清矿石性质，制定合理的选矿方案，本研究采用荷兰P H I L l P Sx L 3 0 0 型扫描电镜 s E M 、电子探针、电子显微 镜等先进测试仪器对赣南某红土镍矿进行r 详细的工艺矿物学研究，研究表明，该矿石矿物组成复杂。矿物种类繁多，其巾镍矿物 多呈分散状态分布于钻镍蛇纹石、含钻镍磁铁矿、含镍铬铁矿中，独立镍矿物仅有红砷镍矿、斜方砷镍矿，含胃甚微，且粒度很细， 不能用机械选矿方法予以富集，只能采用化学选矿或冶炼富集方法来提取镍，综合分析提出采用酸浸工艺进行提镍。 ，关键词红土镍矿；工艺矿物学；化学选矿；酸浸 中图分类号T D 9 1 ；T D 9 5 4文献标识码A文章编号l o o l 0 2 l l 2 0 1 1 0 2 一0 1 9 4 一0 5 镍是国防工业和民用工业不可缺少的原料，在 国民经济中具有极其重要的作用。随着我国现代化 建设的飞速发展，社会对镍的需求量也愈来愈大，随 着硫化镍矿资源的日趋枯竭，红土镍矿的开发利用 开始得到国内外关注也3 。本研究对赣南某红土镍 矿进行了详细的工艺矿物学研究，并对选矿方案进 行了探讨，目的是为该种类型矿产资源的开发制定 技术路线提供原始依据。 l 矿石物质组成 1 ．1 试样X 荧光分析 试样x 荧光分析结果见表l 。 表l 试样多元素分析结果 T a b l elT h ea n a l y s i sm u l “_ e l e m e n tr e s u l t o fs a m p l e／％ 从表l 中可以看出，试样中的镍含量为 0 ．7 0 ％，是主要的I Ⅱl 收元素。 1 ．2 矿石矿物组成及矿物相对含量 矿石矿物组成及矿物相对含量见表2 。 表2 试样矿物相对含量 T a b l e2T h er e l a “v ec o n t e n to fs a m p l e／％ 童坠； ； 一 垡兰一堡堡一 竺 一 ；竺些 矿物名称橄榄f i刚起透c l | f i绿泥打金云母滑f i绢云母 含吐 3 2 ．0 02 8 ．0 02 ．0 04 ．0 0 0 ．5 0傲 从表2 可以看出，矿石矿物组成复杂，矿物种类 繁多，但许多矿物含量甚微。其中金属矿物有红砷 镍矿、斜方砷镍矿、含镍磁铁矿、含镍铬铁矿、含镍黄 收稿日期2 0 I o 一∞一嘶 基金项目江西省教育厅青年科学基金项目 c J J l l l 3 6 作者简介周晓文 1 9 8 3 一 ，男，工程研究院、钨资源高效开发及应 用技术教育部工程研究中心助教。． 铁矿、含镍蛇纹石、毒砂、黄铜矿、闪锌矿、褐铁矿等。 非金属矿物有透闪石、阳起石、橄榄石、辉石、叶 蛇纹石、绢云母、方解石、滑石、金云母、磷灰石、石 墨、锆石、石英、绿泥石、皂石等。 ● 2 矿石结构与构造 2 ．1 构造 块状构造金属矿物与脉石矿物组成致密块状。 万方数据 第2 期 周晓史等赣m 某红J 。镍矿1 。岂矿物学研究及选矿打案论址 9 5 网状构造橄榄石、辉石、透闪石被蛇纹石鳞片 状集合体交代、交叉呈网状构造。 星点状构造一些金属矿石如红砷镍矿、含镍黄 铁矿、黄铜矿、含镍铬铁矿呈性点状分布于岩石中。 2 ．2 结构 鳞片变晶结构含镍蛇纹石、绿泥石、滑石呈鳞 片变晶集合体交代于岩石中。 交代残余结构橄榄石等被网状蛇纹石交代残 留。 交代结构铬铁矿被磁铁矿、黄铁矿等交代。 镶边结构铬铁矿被磁铁矿包含、包裹呈镶边。 3 主要矿物嵌布特征 含镍磁铁矿呈粒状、条状的集合体，成群、成带 或成星点状分布。见图1 、2 ；有的包裹铬铁矿呈镶 边；有的分布于橄榄石裂纹中．与蛇纹石伴生。普遍 含不等量的镍。 含镍铬铁矿呈粒状，粒径大小0 ．1 ～O ．3 m m ． 半自形一自形晶，零星分布于橄榄石、透闪石、蛇纹 石中或粒问；有的铬铁矿边缘有磁铁矿镶边，见图 3 、4 ；有的铬铁矿裂纹中有黄铁矿分布，见图4 、5 。 电子探针分析结果如下N i0 ．4 5 ％～0 ．6 6 ％，c o 0 ．9 2 ％．C r2 2 ．8 0 ％～4 3 ．4 6 ％．F e2 4 ．0 3 ％～ 4 2 ．1 1 ％。 含镍蛇纹石蛇纹石是一种层状硅酸盐矿物，其 结构层是由一层硅氧四面体与一层氢氧镁石八面体 结合而成的双层。蛇纹石呈各种程度不同的绿色， 如浅绿、黄绿、暗绿色及黑绿，也有呈灰白色。其颜 色随所含杂质成分不同而变化，含绿泥石呈黄绿色， 含磷铁矿、铬铁矿色黑．含褐铁矿为褐红色。解离平 行{ o o l } 完全。块状具贝壳状或参差状断口。硬度 2 3 ．5 ，相对密度2 ．5 2 ．6 2 ，蛇纹石相对密度为 2 ．4 2 ．5 。含镍蛇纹石中镍部分置换镁或呈固溶体 形式存在，使镍与镁两者含量变化的范围相当大，其 化学式一般用 N i ，M g s i 0 ，n H O 表示。蛇纹石 是一种高镁矿物，其化学式为M s i 。0 ．。 O H 。， 其中含M 9 04 3 ．6 ％，s i 0 24 3 ．3 ％，H2 01 3 ．1 ％，有时 混入少量的F e O 、F e O ，、N i O 等成分。矿物学中把 蛇纹石作为蛇纹石族矿物的总称，这族矿物呈鳞片 状集合体组成网状沿橄榄石裂纹充填交代，并有磁 铁矿、黄铁矿等伴生。电子探针分析结果如下N i 0 ．7 2 ％一1 ．7 8 ％，C o 1 ．4 4 ％，M g l 9 ．2 9 ％一2 3 ．6 6 ％， S i2 1 ．4 5 ％一2 7 ．9 3 ％。 红砷镍矿含量甚微，粒度为0 ．0 2 一O ．0 5 m m ． 卜。 辔，√ 图1 含镍磁铁矿呈条栅集合体充填于脉石间 铬铁矿呈自形碎粒状．局部集中 反光x 8 0 n g ．1 T h em 8 9 n e m eo fn i c k e li sn l l e di “g a “g u ei n f o r mo fb a 。g r a ““ga g g r e g a t e ．t h ec h 圳l e i si nt h ef 0 硼o fg r a n u l a j 8 9 m e n t ， a n dl o c a lc o n c e n I m t l o n r e n e c t o r ，8 0 图2 含镍磁铁矿呈条状定向分布于 脉石粒问 反光x 8 0 F i g ．2 T h em 8 9 n e “t e0 fn i c k e li sd i 把c t i o n a l I yt h e d i s l r i b u t e di n 也eB a “g u e mt h ef o r mo fb a r s r e n e c t o r ．8 0 个别达到0 ．1 m m 。由于含量甚微，而且细小．见图 7 、8 。经过淘洗富集的综合样磨制的砂光片中未见 到。 斜方砷镍矿仅在砂光片中偶尔见到．粒度在 0 ．0 3 m m 左右。 含镍钴黄铁矿呈微细粒状，零星分布于脉石矿 物粒问与裂纹中。电子探针分析结果如下N i 1 ．0 5 ％，C o 1 ．2 8 ％，S3 2 ．9 4 ％一4 9 ．7 9 ％，F e4 0 ．8 8 ％ ～5 8 ．3 9 ％。 含钴镍毒砂电子探针分析结果为，N i0 ．3 0 ％ 一0 ．3 7 ％．C o O ．5 4 ％，S1 7 ．9 1 ％～2 4 ．8 I ％．F e 3 1 ．6 3 ％一3 1 ．8 5 ％．A s4 0 ．8 6 ％一4 45 l ％． 万方数据 有色金属第6 3 卷 圈3 镍矿物包于铬铁矿中，铬铁矿被磁铁矿 包裹呈镶边 反光，8 0 F i g3 T h en l c k e ll sl I I ⋯h r o m t t e ，t h ec h r o m i t e l s I nt h em a g ”e l l kI nt h ef o ⋯rI “I l l r e n c c I o r ．8 0 图4 含镍钴铬铁矿电子探针测试结果 F 唔4 T h eeJ e c t r o np m b ㈨a l y 8 b 删l I so fc h r o m i t e w h i c hc o n t e n t sn i c k e la n dc o b a l t 4 选矿方案论证 由于该红土镍矿巾独立的镍矿物含量甚微，多 呈分散状态分布于含钻镍蛇纹石、含钴镍磁铁矿、含 镍铬铁矿巾，独立镍矿物仅有红砷镍矿、斜方砷镍 矿，含量甚微，且粒度很细，因此不能川机械选矿方 法予以富集，只能采用化学选矿或冶炼富集方法来 提取镍。对氧化镍矿的化学选矿或冶炼寓集方法， 义有火法和湿法两大类。前者分造锍熔炼、镍铁法 与粒铁法，后者又有碱法和酸法等由于火法富集 法在炼制镍、镍铁时，需采用高温处理矿石．而需要 大量的热能．因此湿法提镍得到研究者重视。湿法 提镍一般认为采用碱液浸出能获得高的浸出率，但 大多需要还原等预处理和高温加压设备，使用酸浸 图5镍矿物呈微细星点状局部分布于 脉石中 反光．8 0 F 1 9 5T h en l c k e li 5 p a n i a I l yd l s Ir i bL I I e l nt h cg a n g u ei nI h ef o m ll i k P1 1 “ys t a r r e n e c t 1 r ，x8 0 窭捧踊戮童阻 ■，一一糯r ■■_删 o 正 4 ‘j ●i _ 0 圈日■酿置 l 嘶Ⅳ 。1 ‘h ’ 耀瞄匹霹鲻 0 坼 ⋯i ‘ l _ 二v z 嚣，1 翻 S J 七 1 1 ，i 二 S Ⅳ ’J 二j ■ ■ ■■L ●■‘- r ⋯ c r x川1 二 M n xr ⋯I l ， n 正u 0 瑚 Ⅱ茁_ _ 14 4 ～ ‘．． _ 图6 含镍蛇纹石电子探针测试结果 F i g6 r h ee I e c I m “p r o b ea n a l y s 讧r e s u l t so f s e r D e n t i I ew h l c h 咖t e n I sn j c k e l 出可比较容易获得较高的浸出率3 “1 ，建议对该类 型矿石采用酸浸工艺进行回收研究。 5结论 本研究采用荷兰P H I L I P sx L 3 0 0 型扫描电镜 s E M 、电子探针、电子显微镜等先进测试仪器对 赣南某红土镍矿进行了详细的[ 艺矿物学研究，研 究表明 1 试样中矿物组成种类繁多，金属矿物以含 镍磁铁矿为主．次有铬铁矿．其它金属甚微，而且嵌 布粒度微小。 2 镍的赋存状态．独立的镍矿物含量甚微，多 呈分散状态分布于含钴镍蛇纹石、含钴镍磁铁矿、含 镍铬铁矿- p 独正镍矿物仪有红砷镍矿、斜方砷镍 万方数据 第2 期 川晓义等滴| 十i 粜红镰矿1 ．艺∥物‘。7 堋f 究肢选矿山颦I 图7 红砷镍矿在铬铁矿裂纹中分布 反光．8 0 r i g7 D j s t r j b u t i ⋯fn l ㈨I i t el n c h r o m i t e r e n e t o r ．8 0 图8 红砷镍矿与磁铁矿呈不规则连生 I 反光。x 8 0 F 酶8 N l ⋯l i 协a dm 8 9 n e t ；t el n c m c k sf 0 珊o f i r m g u l a r8 d h e s i o n r e n e c t o r ，8 0 卜二趣户∥ ．， 一√、’、～∥ 吨，0 旷 I ．。≥ 图9 含镍钴黄铁矿不规则粒状分布于 脉石粒间 反光，x 8 0 F i g ．9P y r i t e tI I n I n j n i “gn i c k e l8 n dc o } a I Id i s I r i b u I e I li n g a “g L l ei n f 0 Ⅲ0 fi r r e g u l a ‘g 。且n u l a r r e n e ‘n o r ．x8 【 矿，含量甚微，仪见于综合样的砂光片I { I 。 3 由于该红土镍矿中独立的镍矿物含培甚 微，多啦分散状态分邪于含钻镍蛇纹石、含钻镍磁铁 图1 0 备镍钴黄铁矿电子探针测试结果 F ‘g1 0E l e c l r o “p r o b ea n a l y s i ㈣u l I so fp y n t e c o n l a i n i n gn i c k e la n dc o h a I t 图1 1 含镍毒砂重砂矿物的电子显微镜形貌特征 F 1 9l lE l e c t r o n m l c r o s c o p em o ’p h o l o g yc h a r a c t e r l 8 l i c o fa f s e n o p y i I ec o n t i n i n gn i c k e l 图1 2 舍镍毒砂电子探针测试结果 F i s ．12E I e c t r o “p r o b ea n a l y s i 8r e 8 u l t s o r H r s e n ‘ I ’y r l I eI - t nL a i n l “Bn i ‘’k e I 矿、含镍铬铁矿。h 独盘镍矿物仪有红砷镍矿、斜方 砷镍矿，含最甚微，『【粒度很细，阏此不能用机械选 矿方法r 以富集．只能采用化学选矿或冶炼富集方 法来提取镍．建议采川酸没工艺进行川收研究。 万方数据 1 9 8有色金属 第6 3 卷 参考文献 [ 1 ] 朱训．中国矿情 第二卷 [ M ] ．北京科学出版社，1 9 9 9 9 5 9 9 ． [ 2 ] 彭容秋．镍冶金[ M ] ．长沙中南大学出版社，2 0 0 5 7 1 1 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c a lm i n e m l o g yo ft h el a t e r i t en i c k e l o r ei ns o u t ho fG a n z h o uw i t l lS E M ， e l e c t f o np r o b ea n de l e c t r o n m i c r o s c o p e ． T h er e s e a r c hs h o w st l l a tt h em i n e m lh a sac o m p l e xc o m p o n e n ta n dag r e a tv 8 r i e t y ， m o s t l yo ft h e n i c k e l sa r es c a t t e r e di nt h es e r p e n t i n e ，c h r o m i t ea n dm a g n e t i t e ， i n d e p e n d e n tn i c k e l sa r eo n l ys c a t t e r e di nt h e k u p f e m i c k e la n ds 枷o r i t e ，b u ti t sc o n t e n ti 8v e I yl i t t l ea n dp a r t i c l es i z ei sf i n e ． T h en i c k e lc a nn o tb ee n r i c h e d w i t hm e c h a n i c a lb e n e f i c i a t i o n ，o n l yc a nb ee n r i c h e dw i t hc h e m i c a lo rs m e l t i n gm e t h o d ． B a s e do nt h e8 y n t h e t i c a l a n a l y s i s ，a c i dl e a c h i n gt oe n r i c h n i c k e li sd i s e u s s e da tt l l ee n do ft I l ep a p e L K e y w o r d s l a t e r i t e n i c k e l ；m i n e m l o g r ；c h e m i c a lm i n e m lp m c e s s i n g ；a c i dl e a c h i n g 责任编辑朱穗玲 万方数据