残积型红土镍矿低温金属化还原－磁选镍铁新技术基础理论及系统集成

72% of global nickel resources are from nickel laterite ores, however, over 50% of the global nickel extract from the sulfide ores. In order to solve the problems of the traditional laterite ores treatments, such as low resource utilization, high reagent costs, high energy consumption, numerous facilities, high capital investment and serious environmental pollution, etc, this study investigates a new low-temperature reduction - milling - magnetic separation technology as follow: 1)The influences of accelerators on the minerals surface structures, interface characteristics and interface reactions are studied, plus the mechanisms of structure failure and the dynamics of phase recombination; 2)Based on different thermal fields and accelerators, the nickel-iron high-temperature reduction mechanism, nickel-iron ions diffusion regulation, nickel-iron codeposition and grains growth behavior are studied; 3)On the basis of the influences of accelerators on the gas-solid, solid-solid transformation, process intensification and separation, and based on above, the technology is integrated and optimized. Focusing on eluvial laterite ores, a theory foundation on the low-temperature metallic reduction roasting-milling-magnetic separation technology is developed to promote the industrial application of this original technology, which is also suitable for phosphosiderite and titanomagentite. The development of this new technology provides a new way for complicated metal mineral resources in our country with the advantages of short process, low costs and efficient utilization, moreover, it also offers reliable technical guarantee for reducing the risks of overseas investment projects.

红土镍矿储量占全球镍资源的72%，目前约有50%的金属镍是从硫化矿中提取。针对红土镍矿传统处理工艺存在的资源利用率低、试剂消耗和能耗高、配套设施多、投资大、环境污染重等问题，本项目将围绕低温金属化还原焙烧－球磨－磁选新技术的关键科学问题：①促进剂作用下的矿物表面结构、界面性质及界面反应的演变规律和矿物结构破坏机制及矿相重构动力学调控机制；②基于不同温度场和促进剂作用下镍/铁的高温还原机制、镍铁离子的扩散迁移规律、镍铁合金的聚合共沉积和晶粒长大行为；③基于促进剂作用下的气/固、固/固转化及过程强化和分离原理基础上的技术集成和优化。以残积型红土镍矿为主要研究对象，构建低温金属化还原焙烧－球磨－磁选新技术的理论基础，促进该原创性新技术的工程化应用，进而推广应用于含磷铁矿及钒钛磁铁矿的处理，为我国多金属复杂矿产资源的短流程、低成本高效利用和降低我国企业的海外投资风险提供技术保证。

红土镍矿储量约占全球镍资源的72%，目前约有50%的金属镍是从硫化矿中提取。针对红土镍矿传统处理工艺存在的资源利用率低、试剂消耗和能耗高、配套设施多、投资大、环境污染重等问题，本项目提出了低温金属化还原焙烧－球磨－磁选新技术分离富集镍铁精矿的新技术体系。本项目就该新技术的核心工序——残积型红土镍矿较低温金属化还原过程的关键科学问题展开系统研究。研究结果表明：（1）残积型红土镍矿的主要组成矿物为蛇纹石为主的硅酸盐矿物，镍主要赋存在这类矿物中，铁则分布于铁氧化物/氢氧化物中；（2）热力学研究表明残积型红土镍矿煤基较低温金属化还原完全可行，但未加入促进剂新生的铁合金相，除少数粒径大于10 μm外其余均在5 μm以下，无法通过磁选分离富集；（3）加入促进剂CaF2有利于镍铁合金的生成和聚合，镍铁固溶体由原来颗粒状变为带状，最长达150 µm，最短20 µm以上，聚集效果明显。可有效地改善磁选精矿镍、铁品位和镍、铁回收率；（4）红土镍矿较低温金属化还原过程，新生镍铁合金“就地还原、结晶”，加入促进剂CaF2可促使金属态质点发生迁移、聚合或生成镍尖晶石完成镍和铁的聚集，之后被金属化还原。促进剂的加入对红土镍矿煤基金属化过程起到了极大的促进作用，实现了较低温度下（1200 ℃）镍和铁的富集与分离；（5）动力学研究表明红土镍矿较低温度下金属化还原过程受化学反应控制；（6）回转窑中开展的半工业实验取得了与实验室小型实验相似的结果，表明该技术可成功实现工业应用。以残积型红土镍矿为主要研究对象，构建了低温金属化还原焙烧－球磨－磁选新技术的理论基础，促进了该原创性新技术的工程化应用，并推广应用于含磷铁矿及钒钛磁铁矿的处理，为我国多金属复杂矿产资源的短流程、低成本高效利用和降低我国企业的海外投资风险提供了技术保证。在本项目的资助下，申请国家发明专利4项，授权3项；在国内外期刊及会议上发表论文23篇，其中SCI、EI收录13篇；培养硕士研究生1名，在读博士研究生1名。