元江硅酸镍矿开发新技术半工业试验研究.pdf

2 0 0 7 年第3 期有色金属 选矿部分2 5 元江硅酸镍矿开发新技术半工业试验研究 陈晓呜，张宗华 昆明理工大学国土资源学院，昆明6 5 0 0 9 3 摘要半工业试验是在小型试验的基础上进行的，分别进行了氯化剂种类及用量试验、离析时间试验、还原剂炭 粉用量试验、离析回转窑温度试验，进行了球团离析与不球团离析一磁选试验的比较。最佳条件综合试验得到了镍精矿 品位为1 0 ．3 3 ％、回收率为盯．2 2 ％，钴精矿品位0 ．4 6 ％、回收率8 0 ．2 1 ％的镍钴混合精矿。 关键词硅酸镍；离析；磁选 中图分类号T D 9 5 4 ．文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 7 0 3 - 0 0 2 5 - - 0 4 元江硅酸镍矿主要含镍矿物是绿泥石及镍蛇纹 石，部分分布在其他矿物中，常规的方法无法将镍钴 富集。对硅酸镍矿目前基本处理方法有以下四种，镍 铁熔炼、造硫熔炼、还原焙烧一氨浸出、高压硫酸浸 出，前三种方法镍的品位及回收率低，高压酸浸虽然 有较好的回收率，但是近年来采用加压酸浸工艺投 产的工厂并没有达到预期的理想效果。我们采用新 的离析一磁选工艺进行小型试验取得了较好的选矿 指标，为了验证该工艺转化成工业生产的可能性，需 进行半工业试验研究。 1 矿样 1 ．1 试样化学成分 在现场采取了镁质硅酸镍矿 矿样1 ；考虑生 产中不可能对各矿样单独开采加工，把矿石性质相 近的镁质硅酸盐与铁镁质硅酸盐合成一个样加工作 为矿样2 。为了查清矿样的成分进行了化学分析，结 果见表1 。 表1 T a b l 1 ．2 试样矿物组成及镍钴物相分析 试样主要矿物是蛇纹石、绿泥石、赤褐铁矿、褐 铁矿、少量磁铁矿铬铁矿、高岭石、黏土、石英，少量 的云母、方解石、碳质物等，镍主要存于在镍绿泥石、 镍蛇纹石等硅酸盐矿物中，少部分散存在其它矿物 中，分布极其分散。镍物相分析结果见表2 ，钴物相 分析结果见表3 。 表2镍物相分析结果／％ T a b2 A n a l y s i sr e s u l t so fn i c k e lp h a s e ／％ 镍物件目堡堡堡 巡堡壁墼堡全堡 二二鱼量坌鱼皇盒量坌鱼皇鱼量坌垄皇鱼里坌塑奎 矿样10 ．0 0 9 60 ．7 4O ．1 0 9 58 ．4 21 ．1 8 19 0 ．8 41 ．3 0 0 11 0 0 ．0 矿样20 ．0 0 8 60 ．6 90 ．1 0 2 98 ．3 01 ．1 2 8 49 1 ．0 11 ．2 3 9 91 0 0 ．0 表3钴物相分析结果／％ T a b3 A n a l y s i sr e s u l t so fc o b a l tp h a s e ／％ 钴物相羔器糕淼 矿样10 ．0 0 2 711 ．2 5 0 ．0 11 54 7 ．9 20 ．0 0 9 84 0 ．8 30 ．0 2 4 1 0 0 ．0 矿样20 ．0 0 3 18 ．6 1 0 ．0 1 4 64 0 ．5 6O ．0 1 8 35 0 ．8 30 ．0 3 61 0 0 ．0 矿样化学成分分析结果／％ T h ea n a l y s i sr e s u l t so fc h e m i c a lc o m p o s i t i o no fs a m p l e ／％ 型曼空竖 竺璺盟丝塑曼 旦 坚鲤丝 Q垒 1 ．3 00 ．0 2 42 8 ．4 71 ．9 2O ．6 24 ．1 82 8 ．6 12 9 ．7 40 ．2 80 ．0 1 4 1 ．2 4 0 ．0 2 63 4 ．4 20 ．4 10 ．5 13 ．4 13 0 ．4 22 1 ．6 20 ．7 10 ．0 0 5 矿样1 含量 矿样2 含量 2 离析磁选试验研究 验。嚣耋鬻主霉篆焉激黧嘉差 2 ．1 氯化剂用量试验了矿石粒度为 8 m m ，炭粉添加量5 ％，回转窑高温带 半工业试验的离析设备是我们自己研制的离析 温度9 0 0 。C ，物料在窑内平均停留时间为9 0 r a i n ，试 回转窑，其规格为①8 8 0 c m x l 3 0 0 c m 。验结果见图I 。 收稿日期2 0 0 6 - 1 1 - 1 8 作者简介陈晓呜 1 9 8 1 一 ，女，浙江湖州人，在读博士。 万方数据 2 6 有色金属 选矿部分 2 0 0 7 年第3 期 3 ．5 3 2 ．5 堡2 嚣1 ．5 l O ．5 O 5l O1 5 Z O 2 5 2 号氯化剂用量，％ 图12 号氯化剂用量比例试验结果 F i g 1 T h et e a tr e s u l t so fN o ．2c h l o r i n a t e d a d d i t i v ed o s a g e 1 一镍品位；2 一钴品位；3 一镍回收率；4 - 钴回收率 试验表明，随着离析矿物中2 号氯化剂添加比 例的不断增加，镍、钴的回收率呈不断上升趋势。由 于条件限制且2 号氯化剂用量过大造成实现镍、钴 的回收成本过高是不可取的。增大氯化剂用量试验 未全面进行。 2 ．2 离析时间试验 该试验是在离析回转窑高温带9 0 0 ％、物料粒 度为 S m m 、1 号氯化剂2 0 ％及炭粉2 0 ％的条件进行 的。物料不同焙烧时间试验结果如图2 。 离析时间／r a i n 图2 不同焙烧时间试验结果 F i g2 n et e s tr e s u l t so fd i f f e r e n tr o a s t i n gt i m e 1 一镍品位；2 一钴品位；3 一镍回收率；4 - 钴回收率 试验表明。随着离析时间的延长，镍精矿回收率 呈上升趋势，但超过2 h 后明显下降，说明以9 0 r a i n 为最佳。 2 ．3 炭粉用量试验 离析反应中还原剂的选择使用至关重要，直接 影响金属的还原效率，该试验是在原矿粒度为一8 m m ， 添加1 5 ％的2 号氯化剂，离析窑高温带温度9 0 0 。C ， 物料在离析回转窑中平均停留时间为9 0 r a i n ，试验 结果如图3 所示。 堡 趟 咯 炭粉用量，％ 图3 炭粉用量试验结果 F i g3 n et e s tr e s u l t so fp o w d e r e dc a r b o nd o s a g e 1 一镍品位；2 一钴品位；3 一镍回收率；4 - 钴回收率 从图3 可以看出，随着炭粉用量增加，镍钴回收 率上升，但炭粉加到1 0 ％，镍钴回收率有下降趋势。 2 ．4 离析窑高温带温度试验 离析是一个化学反应的过程，在高温下镍、钴与 氯化剂作用下生成氯化亚镍及氯化亚钴，再被炭粉 还原成镍钴金属。温度是一个关键条件，试验结果如 图4 所示。 高温带温度，℃ 图4 离析回转窑高温带温度试验结果 F i g4 T h et e s tr e s u l t so fd i f f e r e n th i s hr o a s t i n g t e m p e r a t u r ez o n e 1 一镍品位；2 - 钴品位；3 一镍回收率；4 - 钴回收率 通过图4 的数据分析显示，离析回转窑高温带 温度由8 0 0 。C 到1 0 0 0 。C 时，随着温度的升高，离析产 物选矿指标中镍品位、钻品位同时呈上升趋势，与之 相对应的是在镍回收率、钴回收率数据上也是逐步 母、瓣娶匣 钙加鲐∞筋加2 m ，0 ％，醉警凰 ∞药∞笱加2 m ，O 万方数据 2 0 0 7 年第3 期陈晓鸣等元江硅酸镍矿开发新技术半工业试验研究 2 7 的上升的。由于离析回转窑在做温度试验阶段采用 的煤热值较低，再高温度的试验我们没能继续完成。 2 5 团球离析试验 在进行了一系列的试验之后发现，虽然得到了 一系列的数据，但与最终目的镍品位 5 ．0 ％、回收 率 8 5 ％相差太远。与试验室小型试验数据也差别很 大。我们认为采用回转窑系统，且是直接燃烧煤粉的 加热方式，势必需要往回转窑内大量鼓风，由于窑体 狭小，窑内风速较大，与矿物混合的氯化剂、还原剂 被燃烧系统的鼓风机吹出窑体，不能参与离析反应。 另外观察离析产出矿样发现，大部分矿石颗粒只是 在表面发生了离析反应，这是由于物料采用混匀方 式，矿石颗粒粗细不匀，加之氯化剂、还原剂与矿石 原料不能有较良好的反应条件。为了解决矿石与氯 化剂、还原剂的混合状态，减小风力对物料的影响， 采用团球的方式应该是可行的。为了对比团球离析 与前期所作离析工作的差异，分别准备了两组物料 进行离析试验。离析物料采用1 0 ％炭粉，不同比例氯 化剂用量，离析回转窑高温带温度1 0 0 0 0 C ，物料在 离析回转窑内平均停留时间为9 0 m i n 。把相同配比 的物料一份按物料颗粒为一8 r a m 混匀，另一份将矿 石磨粉与氯化剂、炭粉混匀团球。逐一进行离析焙 烧，所得离析产物选矿指标如图5 a 和图5 b 。 蓦 昭 赛 盏 氯化剂用量炀 图5 a 未球团离析试验结果 F i g5 aT h et e s tr e s u l t so fn op e l l e t i z i n gs e g r e g a t i o n - m a g n e t i cs e p a r a t i o nt r i a l 1 一精矿1 镍品位；2 - 精矿2 镍品位；3 一精矿1 镍回收率；4 - - 精矿 、 2 镍回收率；下同 通过对图5 a 、5 b 数据的对比，团球离析效果大 大优于非团球离析。由2 5 ％氯化剂添加量试验数据 比较，未团球离析的离析产物镍品位1 ．4 7 ％，镍回收 率2 5 ．1 9 ％；团球离析的离析产物镍品位l O ．4 6 ％，镍 回收率8 8 ．0 1 ％。 在通过球团离析得到了良好的离析试验指标 后，为了了解球团直径对离析效果的影响，我们对添 堡 褂 擎 回 氯化剂用置／％ 图5 b 团球离析试验结果 F i g5 bT h et e s tr e s u l t so fp e l l e t i z i n gs e g r e g a t i o n - m a g n e t i cs e p a r a t i o nt r i a l 加了1 0 ％炭粉、2 5 ％氯化剂的矿石进行了磨粉团球， 分别分成四个粒级进行离析试验。离析回转窑高温 带温度为1 0 0 0 0 C ，团球在离析回转窑内平均停留时 间为9 0 m i n ，试验过程略，结果表明，所团球的直径大 于1 5 r a m 时，离析反应产物选矿试验指标较为理想。 2 ．6 综合最佳条件试验 在参考前期所做工作，为了能达到既定试验指 标，又尽量降低工业成本，试验确定了最佳的离析试 验条件为原矿磨粉与2 5 ％氯化剂、1 0 ％炭粉团球， 球团直径大于1 5 m m ，离析回转窑高温带温度为 1 0 0 0 E ，球团在离析回转窑内平均停留时间为 9 0 m i n 。进行了三次试验，选矿试验指标见表4 。 表4最佳条件综合试验结果，％ T a b4T h et e s tr e s u l t so ft h eo p t i m a lc o n d i t i o n ／％ 表4 数据显示，通过三次最佳条件重复试验，虽 然在最终选矿精矿产品中镍品位、回收率发生了一 定程度的变化，镍品位最高为1 0 ．3 3 ％，最低为 9 ．6 5 ％，镍回收率最高为8 7 ．2 2 ％，最低为8 6 ．0 3 ％。但 总的来说三次重复试验的选矿指标是接近的，并且 都达到了本试验的目的指标。可以确定离析焙烧法 选别元江硅酸镍矿的工艺是可行的、可靠的。 3 结语 万方数据 2 8 有色金属 选矿部分2 0 0 7 年第3 期 元江硅酸镍矿半工业试验研究取得了理想的试 验指标。采用原矿磨粉添加氯化剂、还原剂团球、离 析焙烧磁选的新工艺，可以得到镍精矿品位 1 0 ．3 3 ％、回收率8 7 ．2 2 ％的镍精矿。由于试验采用原 矿中钴品位比较低，为O ．0 3 ％，虽然试验中原矿离析 焙烧磁选精矿中钴最高品位为0 ．5 2 ％、回收率为 8 2 ．1 5 ％，但由于最佳条件试验中为了降低离析焙烧 成本，选择较小药剂用量，因此最佳条件综合试验数 据中钴品位最好为0 ．4 6 ％、回收率8 0 ．2 1 ％。 参考文献 [ 1 ] 选矿手册编辑委员会．选矿手册第八卷第一分册 [ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 9 ，4 0 9 - - 4 1 9 ． [ 2 ] 冶金工业出版社编．冶金新技术简介[ M ] ．北京冶金 ．工业出版社，1 9 8 4 ，5 9 1 6 0 0 ． [ 3 ] 王成彦．元江贫氧化镍矿的氯化离析[ J ] 矿冶，1 9 9 7 ，6 3 5 5 5 9 ，6 5 ． [ 4 ] 刘大星．从红土镍矿中回收镍、钴技术的进展[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 2 3 6 1 0 ． [ 5 ] 伍鸿九，王立川．有色金属提取手册 铜镍卷 [ M ] ．北京 冶金工业出版社，2 0 0 0 ，5 1 2 5 1 4 ． [ 6 ] 李建华，程威，肖志海．红土镍矿处理工艺综述[ J ] ．湿法冶 金。2 0 0 4 4 1 9 1 1 9 4 ． R E S E A R C HO NS E M I - I N D U S T R A LT R I A LO FN E WT E C H N O L o G YT oD E V E L O P T H EN I C K E LC I L I C A T EI NY U A N J I A N G C 日E ⅣX i a o m i n g ．Z 日么ⅣGZ o n g h u a C o l l e g eo fL a n dR e s o u r c e sE n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， j 【“n m i n 硝0 0 口． A ．q B S T R A C 3 T C h i n a ‘ T h es e m i i n d u s t r i a lt r i a li sc a r r i e do nt h eb a s eo fe x p e r i m e n t a l ．W eh a v e d o n ec h l o r a t i n ga g e n t c a t e g o r ya n dd o s a g et e s t ，r o a s t i n gt i m et e s t ，r e d u e t i v ep o w d e r e dc a r b o nd o s a g et e s t ，s e g r e g a t i o nr o t a r yk i l n t e m p e r a t u r et e s t ．A n dc o m p a r e dp e l l e t i z i n gs e g r e g a t i o nw i t hn o tp e l l e t i z i n gs e g r e g a t i o n - m a g n e t i cs e p a r a t i o n t r i a l ．T h r o u g h o u tt h eo p t i m u mc o n d i t i o no fs y n t h e s i se x p e r i m e n t a lw eo b t a i n e dn i c k e l c o b a l tm i xo r e c o n c e n t r a t ew h o s eN ic o n c e n t r a t eg r a d ei s1 0 ．3 3 ％。t h er e c o v e r yi s8 7 ．2 2 ％，C oc o n c e n t r a t eg r a d ei s 0 ．4 6 ％．a n dt h er e c o v e r yo fc o b a l ta n dn i c k e lc o m b i n e dc o n c e n t r a t ei s8 0 ．21 ％． K E YW o R D S g a r n i e r i t e ；s e g r e g a t i o n ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ， 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 命 岔 骨 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 命 令 偷 令 岔 岔 仓 岔 仓 岔 全国黄金 有色金属 矿山生产新技术、 新产品交流会“ 征文通知 为了全面落实科学发展观，认真贯彻国务院关于加快 发展循环经济的若干意见的精神，广泛交流全国黄金 有 色金属 矿山生产工艺技术及其设备的新进展，推进全国黄 金 有色金属 矿山循环经济的快速发展。总结和推广矿山 企业依靠科技进步促进生产和发展循环经济的成功经验， 研讨新形势下全国黄金 有色金属 矿山面临的主要问题及 循环经济发展的新思路、新举措，积极推广全国黄金 有色 金属 矿山生产新技术、新产品的利用，推进节能降耗，开展 资源综合利用，实现废物资源化和再生资源的回收利用，拟 定于2 0 0 7 年8 月在吉林省长春市召开“全国黄金 有色金 属 矿山生产新技术、新产品交流会”。现面向国内外黄金 有色金属 行业及相关行业的企事业单位、设备厂商、科研 院所、大专院校、社会团体或个人征集会议论文。 l 征文要求 1 论文题目自定，字数以3 0 0 0 5 0 0 0 字为限 包括 图表、参考文献 。 2 论文用A 4 纸打印，并用E m a i l 方式发送至黄 金杂志社信箱 文件最好用w o r d 文档编辑 。 3 文章格式参考黄金杂志；来稿注明“全国黄金 有色金属 矿山生产新技术、新产品交流会征文”字样， 并写清作者的详细联系方式。来稿不退，请自留底稿。 4 收稿截止日期2 0 0 7 年6 月3 0 日。 2 联系方式 地址长春市南湖大路6 7 6 0 号 单‘位黄金杂志社 邮编1 3 0 0 1 2 联系人张继武，金英豪，杨金艳 电话0 4 3 1 8 5 5 1 4 5 8 6 转3 0 6 8 ，0 4 3 1 8 5 5 2 9 8 3 8 传真0 4 3 1 8 5 5 2 1 8 6 1 E - m a i l g g b 3 0 6 8 1 2 6 ．c o r nj o u m a l e e g r i ．c o r n 万方数据