《低品位紅土鎳礦製備高鎳精礦基礎理論與工藝研究》是依託中南大學，由朱德慶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低品位紅土鎳礦製備高鎳精礦基礎理論與工藝研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱德慶
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
硫化鎳礦資源日趨枯竭，而世界上紅土鎳礦探明儲量高達1.6億噸，但是占鎳總儲量70%的低品位紅土鎳礦尚無經濟有效的提取技術。針對從低品位紅土鎳礦製取鎳鐵時原礦處理量大、鎳回收率低、環境污染重及成本高等難題，本項目旨在開發出低品位紅土鎳礦製備高鎳精礦的技術原型，為強化後續鎳冶煉提供優質爐料。主要研究內容有：（1）多功能複合粘結劑的功能設計與合成；（2）高壓輥磨-乾式細磨預處理條件下，機械化學力對紅土鎳礦顆粒表面活性和成球性的作用機制，及其對紅土鎳礦熱分解行為的影響；（3）高熱穩定性、高強度和高還原性球團的製備；（4）複合粘結劑球團直接還原反應動力學模型，及還原過程中金屬相晶粒形成與生長機制；（5）直接還原球團的礦物學特徵及磨礦-磁選工藝參數對鎳精礦的鎳品位和回收率的影響規律。最終實現鎳與脈石礦物有效分離富集，以含鎳1%左右的低品位紅土鎳礦為原料，製備出含鎳大於6-8%的高鎳精礦，鎳回收率高於85%。
結題摘要
本項目針對印尼低品位褐鐵礦型（高鐵型，A礦）、腐殖土型（低鐵型，B礦）紅土鎳礦以及緬甸低品位腐殖土型紅土鎳礦（C礦）進行了還原焙燒-濕式磁選製備高品位鎳鐵精礦工藝及機理研究，主要研究成果如下： （1）低品位紅土鎳礦工藝礦物學研究表明，A礦中針鐵礦含量接近80%，含鎳約在0.87%，矽酸鹽礦物含量在13%左右，含鎳約為1.19%；B礦的矽酸鹽礦物含量在65%左右，含鎳約在1.07%左右，其針鐵礦含量約在30%左右，含鎳量約在1.59%左右；C礦的矽酸鹽礦物含量約為63%，鎳含量在0.90%左右，針鐵礦含量約為22%，含鎳約1.43%。各紅土鎳礦中含鎳礦物結晶程度差，而且含鎳礦物與脈石礦物共生關係複雜，嵌布粒度細，造成鎳的提取難度很大。 （2）原料處理中首次採用節能的高壓輥磨技術取代球磨，獲得合格的造球原料。開發了多功能複合粘結劑Y並套用於紅土鎳礦複合粘結劑球團的製備。球團生長存在成核、母球長大及穩定階段三個過程；複合粘結劑Y降低了生球的生長速率，但適宜的成核及母球長大速率有利於顆粒在生球內的重新排列，形成緻密結構，同時提高生球落下強度和抗壓強度。 （3）緬甸腐殖土型紅土鎳礦（C礦含鎳0.9%）添加11.0%複合粘結劑Y，並配加適量石灰石調節球團鹼度（CaO與SiO2質量比）為0.21， 在1150℃還原80min後，經磨選獲得的鎳鐵精礦鎳品位4.05%，鎳回收率82.40%。 （4）腐殖土型紅土鎳礦複合粘結劑球團直接還原機理研究表明：（1）複合粘結劑Y可以和二氧化矽、蛇紋石高溫脫水形成的鎂橄欖石反應，從而促進鐵、鎳的還原。（2）複合粘結劑Y明顯促進了直接還原球團中鎳鐵晶粒的長大：在還原溫度1200℃、還原時間80min的條件下，鎳鐵顆粒大小由無粘結劑球團中的1.669μm增加到複合粘結劑球團中的3.001μm。（3）動力學研究表明，在球團直徑為10～13mm、還原溫度為900～1050℃、（30% CO+70% N2）混合氣體為還原劑且其在球團表面的流速超過5 cm/s的條件下，球團中鎳、鐵的還原受界面化學反應和內擴散混合控制。（4）直接還原產品的主要礦物組成為鎳鐵合金、鎂橄欖石、石英以及少量的鉻尖晶石，鎳主要富集於鎳鐵合金中，其他礦物中的鎳含量很低。完成了研究內容，取得指標基本達到要求。申請專利2項，授權1項，發表論文5篇，SCI、EI收錄4篇。
