鎳金屬具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和延展性、耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、在空氣中不氧化等特征，是一種十分重要的有色金屬原料，被用來(lái)制造不銹鋼、高鎳合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。近年來(lái)，隨著不銹鋼生產(chǎn)規(guī)模的快速擴(kuò)張，鎳資源的需求也日益擴(kuò)大，同時(shí)，國(guó)外含鎳資源日益控制出口，造成鎳資源量日趨緊張。研究開(kāi)發(fā)和利用國(guó)內(nèi)一些品質(zhì)較差的含鎳資源，對(duì)于降低不銹鋼生產(chǎn)成本具有重要意義。
鎳金屬的回收工藝多為濕法（浸出）和火法（直接還原等），加工成本高，經(jīng)濟(jì)性差。而采用焙燒磁選一反浮選工藝可生產(chǎn)含鎳鐵精礦產(chǎn)品，通過(guò)機(jī)械選礦法即可同時(shí)回收鐵和鎳，含鎳鐵精礦通過(guò)燒結(jié)冶煉含鎳鐵水，供不銹鋼生產(chǎn)使用。
西北某地鎳鐵礦是一個(gè)以鎳為主伴生鐵、鈷、鉻等有益元素的大型多金屬新型礦床。分為鐵質(zhì)鎳礦、硅質(zhì)鎳礦和鎂質(zhì)鎳礦三種類型，其中鐵礦中鎳含量最高，達(dá)到0.5%以上。本研究利用選礦方法，通過(guò)焙燒磁選一反浮選工藝回收鐵質(zhì)鎳礦（文中稱為鎳鐵礦石）中鎳和鐵，得到鐵、鎳金屬同時(shí)富集的效果，生產(chǎn)出用于不銹鋼生產(chǎn)的含鎳鐵精礦，為鎳鐵礦石的綜合利用提供理論參考，
1 礦石性質(zhì)
采取三個(gè)礦體的礦樣，其所代表的礦石儲(chǔ)量占礦區(qū)總儲(chǔ)量的90%以上，按儲(chǔ)量比配成綜合樣，以下稱為試驗(yàn)原礦。
1.1 原礦多元素化學(xué)分析
首先對(duì)礦樣進(jìn)行多元素分析，分析結(jié)果見(jiàn)表 1。
由表 1可見(jiàn)，礦石鐵品位在38%左右，按鐵礦石標(biāo)準(zhǔn)看，屬于貧鐵礦石，需選礦富集。從鎳品位看，含量達(dá)到1.10%，達(dá)到了回收利用標(biāo)準(zhǔn)。從礦石中單樣分析結(jié)果看，鎳含量與鐵品位呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，鐵品位越高鎳含量越低。可見(jiàn)，鐵、鎳兩種元素均為本礦石中的主要回收利用成分。選礦試驗(yàn)也將主要針對(duì)這兩種元素的礦物進(jìn)行回收研究。
礦樣中伴生的其它有用成分還有鉆、鉻等，含量也相對(duì)較高。鉆有一定的回收價(jià)值，鉻對(duì)不銹鋼來(lái)說(shuō)屬于有益成分，在選礦中無(wú)需刻意脫除。
1.2 礦物組成分析
對(duì)礦樣進(jìn)行礦物組成分析，發(fā)現(xiàn)礦樣中有用鐵礦物為褐鐵礦、赤鐵礦和少量磁鐵礦、磁赤鐵礦。脈石礦物以石英、碧玉、蛋白石為主，黏土礦物次之。試樣中未見(jiàn)鎳的獨(dú)立礦物。礦物組成及含量見(jiàn)表 2。
褐鐵礦呈大小不一形狀不定的塊狀、松散土狀、蜂窩狀構(gòu)造，呈微晶、隱晶、凝膠狀、細(xì)脈狀嵌布于赤鐵礦、磁鐵礦、石英、蛋白石等礦物周邊、顆粒間和裂隙中，疏松不易磨光。其中多包裹有粒度小于10μm的石英、碧玉等脈石顆粒。其集合體嵌布粒度最大1 000μm以上，小的小于10 μm，一般在40 - 70μm。赤鐵礦呈塊狀、條帶狀構(gòu)造，半自形、它形粒狀、細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)分布于脈石、磁鐵礦、褐鐵礦中及周邊。嵌布粒度不均勻，部分集合體粒度較粗，裂隙發(fā)育，大的可達(dá)l 000μm以上，小的也有100μm，大多分布在200 - 300μm。
2 流程選擇
該礦石中鐵礦物以弱磁性的赤、褐鐵礦為主，磁性較強(qiáng)的磁鐵礦和磁赤鐵礦含量較少。若想回收這部分弱磁性鐵礦物目前只能通過(guò)焙燒一磁選工藝或者強(qiáng)磁選別。焙燒一磁選工藝是將礦石中的赤、褐鐵礦等弱磁性鐵礦物在一定溫度和還原氣氛條件下轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)磁性礦物，然后通過(guò)弱磁選別進(jìn)行回收的一種生產(chǎn)工藝。該工藝在酒鋼選燒廠塊礦豎爐作業(yè)區(qū)已有數(shù)十年的生產(chǎn)歷史，但也存在能耗高、操作較為復(fù)雜等缺點(diǎn)。而近幾年國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了新型高效的強(qiáng)磁選機(jī)，如立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)等，具有投資小、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)此類礦石的回收有一定的積極意義。本文進(jìn)行了焙燒一磁選和強(qiáng)磁選工藝兩種流程的對(duì)比試驗(yàn)，尋找處理該礦石的合理方案。
3 焙燒磁選試驗(yàn)
根據(jù)礦石性質(zhì)，首先選擇進(jìn)行了還原焙燒一磁選試驗(yàn)。礦石的還原焙燒在工業(yè)生產(chǎn)豎爐中進(jìn)行，還原劑為高爐煤氣。焙燒礦的多元素化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表 3。
與表 1中原礦數(shù)據(jù)對(duì)比，礦石焙燒后成分有一定幅度的變化，變化最大的是鐵和硅，兩者都較大幅度的升高，變化的主要原因是焙燒去除了燒失成分所致。其它成分變化相對(duì)較小。
3.1 焙燒礦磨礦細(xì)度試驗(yàn)
磨礦細(xì)度是影響選別指標(biāo)的最主要因素，使鐵礦物得到充分解離是獲得較好選別指標(biāo)的保證。為此，在磁場(chǎng)強(qiáng)度125 mT 條件下，對(duì)原礦進(jìn)行了磨礦細(xì)度磁選管試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖1。
由圖l可見(jiàn)，隨磨礦細(xì)度變細(xì)，精礦鐵品位逐步提高，精礦回收率呈下降趨勢(shì)，尾礦鐵品位升高。精礦中鎳品位隨磨礦細(xì)度的變化不大。-74μm 67%以上時(shí)，精礦中鐵品位變化幅度減小或變化不明顯。 糯此磨礦細(xì)度即為適宜的磨礦細(xì)度，為了減小磨礦細(xì)度波動(dòng) 帶來(lái)的影響，選擇-74μm占70%左右的磨礦細(xì)度進(jìn)行其他條件試驗(yàn)。
從鎳品位看，礦樣中的鎳也在鐵精礦中得到富集，且隨鐵品位的升高而升高，在精礦中的回收率高89%以上。表明本礦石中鐵、鎳可以同時(shí)回收。
3.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)
為了探索磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)精礦有價(jià)元素指標(biāo)的影響規(guī)律，利用磁選管進(jìn)行了磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，以確定磁選機(jī)最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。
由圖2可見(jiàn)，隨磁場(chǎng)強(qiáng)度升高，精礦鐵品位呈下降趨勢(shì)，鐵回收率升高。磁場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高和過(guò)低對(duì)鎳品位和回收率都不利。從指標(biāo)看，磁場(chǎng)強(qiáng)度在100-150 mT較為適宜。
3.3 焙燒礦弱磁選試驗(yàn)
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，在-74μm 70%、場(chǎng)強(qiáng)130mT的條件下進(jìn)行單一弱磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 4。
從表 4可見(jiàn)，采用焙燒磁選工藝，可獲得精礦鐵品位48.59%、鎳品位1.38%、鐵回收率89.59%、鎳回收率88.35%的選別指標(biāo)，鐵品位、鎳品位均有較大幅度的提高。
4 弱磁精礦精選試驗(yàn)
對(duì)上述試驗(yàn)中精礦的化學(xué)分析表明，焙燒磁選精礦中Si02含量偏高，達(dá)到 20.73%。不滿足冶煉要求。為了進(jìn)一步降低Si02含量，提高精礦品質(zhì)，我們進(jìn)行了反浮選提質(zhì)降雜精選試驗(yàn)。浮選所用捕收劑為陽(yáng)離子胺類捕收劑，抑制劑為工業(yè)淀粉，不加其它藥劑，試驗(yàn)用水為自來(lái)水。
4.1 捕收劑用量試驗(yàn)
首先對(duì)捕收劑的用量條件進(jìn)行了試驗(yàn)，流程為一次粗選、一次精選，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。
從圖3可見(jiàn)，浮選工藝可有效降低雜質(zhì)Si02含量，隨捕收劑用量增加，精礦中Si02含量明顯降低，精礦鐵品位、鎳品位進(jìn)一步提高，精礦質(zhì)量得到改善。綜合考慮回收率指標(biāo)，捕收劑用量選擇為150g/t為宜。
4.2 弱磁精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)
對(duì)磁選精礦進(jìn)行再磨，以進(jìn)一步提高鐵礦物解離度，從而為浮選分離脈石礦物創(chuàng)造有利條件。捕收劑用量150 g/t，在不同的再磨細(xì)度下進(jìn)行浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。
從圖4可見(jiàn)，隨再磨細(xì)度變細(xì)，精礦鐵品位、鎳品位進(jìn)一步提高，雜質(zhì)Si02含量下降，- 50”m <188. 5%時(shí)，Si0_含量由給礦中的18. 90%降低到11%以下，且磨礦細(xì)度再增加時(shí)，指標(biāo)變化不明顯。因此，確定再磨的磨礦細(xì)度為-50 Pm 88%。
4.3 反浮選閉路試驗(yàn)
由于浮選工藝降硅效果明顯，為了提供較全面的浮選指標(biāo)，又進(jìn)行了浮選閉路流程試驗(yàn)。為同時(shí)兼顧品位和回收率，流程中增加了精選和掃選，確定試驗(yàn)流程為一次粗選、一次精選、三次掃選。試驗(yàn)條件：捕收劑用量粗選132 g/t，精選44 g/t，抑制劑用量600 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 5。
4.4 全流程試驗(yàn)結(jié)果
從原礦開(kāi)始計(jì)算，流程圖見(jiàn)圖5，最終試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表 6。
5 強(qiáng)磁選試驗(yàn)
針對(duì)原礦中主要鐵礦物為弱磁性的褐鐵礦、赤鐵礦，進(jìn)行了強(qiáng)磁選對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)采用高梯度強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行。影響強(qiáng)磁選指標(biāo)的因素較多，本次試驗(yàn)中僅對(duì)兩種主要因素磨礦細(xì)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行選擇試驗(yàn)，最終的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。
與焙燒磁選指標(biāo)相比，強(qiáng)磁選工藝的選別指標(biāo)較差，精礦品位和回收率低，精礦鐵品位僅為41%左右，鎳品位也較低，為1.24%。經(jīng)分析，綜合精礦中含有11.2%左右的燒減量，通過(guò)燒結(jié)去除燒減后，精礦鐵、鎳品位可分別提高到46.45%、1.40%，與焙燒磁選指標(biāo)相比，鎳品位相近，而鐵品位依然偏低 2-3個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)，強(qiáng)磁選精礦的鐵和鎳的回收率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于焙燒磁選，這對(duì)資源的充分利用極為不利。
6 產(chǎn)品分析
對(duì)焙燒磁選和浮選兩種精礦分別進(jìn)行多元素化學(xué)分析，以了解相關(guān)成分（對(duì)冶煉有害成分和伴生成分）的含量。分析結(jié)果見(jiàn)表 8。
從表 8中分析數(shù)據(jù)看，影響精礦品位的主要成分是Si02，焙燒礦精礦中Sioz含量高達(dá)19%左右。從對(duì)材質(zhì)和高爐有害的主要元素S、P、K20、Na20含量看，均符合高爐對(duì)鐵精礦的要求。
伴生有用成分主要為鉆、鉻，在精礦中都有所富集，由于精礦產(chǎn)率高，其回收率也較高。
7 結(jié)論
1)本試驗(yàn)鎳鐵礦中主要鐵礦物為褐鐵礦，其次為赤鐵礦。大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本礦石在選礦中鐵、鎳元素可同時(shí)富集到同一精礦產(chǎn)品中，因此可采用選鐵工藝來(lái)同時(shí)回收鐵礦物和鎳礦物。
2)采用焙燒磁選工藝，磨礦細(xì)度-74 pxn占 [72. 8%，經(jīng)過(guò)兩段磁選，可獲得精礦鐵品位 48.59%、鎳品位1.38%、鐵回收率89.59%、鎳回收率88.35%的選別指標(biāo)。精礦中雜質(zhì)Si02含量還很高，達(dá)到20%左右，該產(chǎn)品用于冶煉在經(jīng)濟(jì)上不合理。
3)采用反浮選降硅工藝對(duì)焙燒磁選精礦進(jìn)行再磨再選，可有效降低雜質(zhì)Sioz含量。當(dāng)磨礦至-50μm 87%時(shí)，經(jīng)過(guò)一次粗選、三次掃選，精礦鐵品位可提高到54.08%、鎳品位提高到 1.58%，Sio2含量降低到12.51%。
4)采用強(qiáng)磁選工藝不能有效選別礦石中的鐵礦物，各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)低于焙燒礦
5)從技術(shù)角度看，該礦石能夠生產(chǎn)出含鎳1.38%以上的鐵精礦供冶煉用，得到含鎳鐵水，鎳含量達(dá)3%左右，可供不銹鋼用，經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)大于單一選鐵或單一回收鎳，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較好。
佛瑞機(jī)械是專業(yè)的選礦設(shè)備生產(chǎn)廠家，本廠曾為遼寧客戶提供鎳鐵礦回轉(zhuǎn)窯直接還原產(chǎn)物提煉鎳鐵合金的設(shè)備和技術(shù)，通過(guò)實(shí)踐獲得圓滿成功，取代進(jìn)口設(shè)備和金屬，為客戶創(chuàng)造了極大的價(jià)值，本廠對(duì)鎳鐵礦石的選礦，直接還原以及綜合利用有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并設(shè)有試驗(yàn)憑條，可免費(fèi)進(jìn)行選礦試驗(yàn)，設(shè)計(jì)工藝流程和設(shè)備配置，歡迎來(lái)電咨詢，聯(lián)系電話：0371-64588838.