基于红土镍矿的镍铁和不锈钢冶炼工艺装备技术

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1、2016全国有色金属采选冶实用技术与装备大会基于红土镍矿的镍铁、不锈钢冶炼工艺装备技术周建男中国·长沙2016.4.20-22目录1、红土镍矿矿床形成过程及特征2、冶炼镍铁的工艺装备3、冶炼奥氏体不锈钢工艺装备1、红土镍矿矿床形成过程红土镍矿即氧化镍矿，是碱性火山岩风化残积矿石，它含有大量的镁、铁和少量的镍。母岩多为超基性岩体，例如橄榄岩（含镍0.2%）。橄榄岩主要同富镁矿物，如蛇纹石、橄榄石和辉石共生，这三种矿物晶格中的镁可被镍取代，即镍以类质同象形式存在。原因是镍的原子半径（0.69埃）与镁的原子半径（0.66埃）大体相等。一般来讲，风化作用可把富镁

2、矿物的镍富集20～30倍,并且在局部地段形成红土型镍矿体。1、红土镍矿矿床形成过程1、红土镍矿矿床形成过程世界红土镍矿矿床分布及镍储量图1、红土镍矿矿床形成过程1.1红土镍矿类型根据风化阶段，红土镍矿主要可分为两大类：1）硅酸盐类，通常储藏于红土镍矿床的较深层。其镍含在含水Mg-Fe硅酸盐的晶格中，最常用的存在形式是硅镁镍矿，如蛇纹石Mg[SiO](OH)中的可被顶替，64108则成硅镁镍矿（Ni，Mg）SiO(OH)；641082）含镍褐铁矿，通常储藏于红土镍矿床的表层。其中主要含有含水针铁矿FeO(OH)·nHO，高度分散的氧化镍（NiO）和三氧2化二

3、铁即嵌在其中，即为（Fe,Ni）O(OH)·nHO。含镍褐铁矿2（Fe,Ni）O(OH)·nHO中，氧化镍主要是与铁的氧化物组成固2溶体存在。因红土镍矿中的镍常以类质同象分散在脉石矿物中并呈化学浸染状态，且粒度很细，故不能采用已知的物理选矿方法选矿。1、红土镍矿矿床形成过程1.2形成红土镍矿应具备的条件自然界各类岩石中，以超基性岩-橄榄岩含镍最高，但也只有0.2%左右，不具工业意义。要形成具有经济价值的镍矿，必须经天然的富集作用，提高品位。红土镍矿床是特殊地质基础和特定地表环境共同耦合作用的产物。1、红土镍矿矿床形成过程1）富镁超基性岩并出露是形成红土镍矿

4、的物源基础。（地盾、岛弧）2）气候因素是红土化作用的表生营力，它促成镍元素从母矿中活化释放。赤道附近热带气候，温度大致在30℃以上，年降雨量需500～2540mm。气温越高、湿度越大，化学反应越强烈，有利于岩石风化淋滤。3）旱、湿季明显。旱季地下水位下降，湿季上升。由于地下水的上下循环，促使岩石分解、交替。1、红土镍矿矿床形成过程4）靠近海岸地区，由于海水蒸发，使降雨中的氯化钠含量增高，例如南美近海地区降雨中的氯化钠含量每年可达90公斤l公亩。这可提高镍的溶解度，有利于镍的次生富集。5）地形地貌影响镍矿体堆积空间。在地貌上低山平台、山脊、山前丘陵等地貌利于

5、矿体堆积，反之高山和沟谷地貌由于强烈剥蚀不利于矿体堆积。6）地质构造发育为镍元素活化-淋滤-沉淀提供了良好的通道和空间场所。1、红土镍矿矿床形成过程印度尼西亚、菲律宾红土镍矿分布图1、红土镍矿矿床形成过程1.3红土型镍矿垂向分带（岩石学垂向分带）通过探矿发现，红土型镍矿床的风化壳剖面均有带状发育特点。虽然各矿床不尽相同，但可以看出Ni、Fe、SiO、MgO、Cr、AlO从基岩经弱风223化、强风化、最后变成红土一路走来,其中各元素的含量变化规律。超基性岩体顶部的红土风化壳剖面存在三个明显的分化带：即从上到下依次为红土带、腐岩带和基岩带。1、红土镍矿矿床形成

6、过程左图是典型硅酸盐型红土矿床剖面图H-红土带；F-腐岩带；J-基岩带；H1-腐殖土层；H2-红色褐铁矿层；H3-黄色褐铁矿层；F1-黄色粘土层；F2-灰绿色硅镁镍矿层；J-基岩1、红土镍矿矿床形成过程1.4、矿化剖面岩石元素的分布矿物中Ni、Fe、Al、SiO、Mg0元素为主要组分，2Ti、Cr、Mn、Co、Cu和Ca等元素属微量组分。根据印尼中苏拉威西省摩落湾利县镍矿红土风化壳及基岩主要化学成分，可看出矿化剖面元素地球化学分异非常显著，各元素在剖面上下分布有如下规律：A1、Fe、Cr等元素，其含量值呈上高下低；SiO、2Mg0两元素，其含量值呈上低下高

7、；Ca、Ni、Mn、Co等元素，其含量值呈中下部高，而顶部和底部均低。同时，Ni与Al、Fe、Cr、Mn、Co等元素在腐岩下部至地面红土带呈负相关、而与Si0、Mg0正相关。Co2与Mn正相关。1、红土镍矿矿床形成过程1.5矿床形成过程红土型镍矿是超基性岩体风化—淋滤—沉淀的产物，是红土化过程的产物。即出露的基岩经地质作用变成腐岩，腐岩再经进一步作用变成红土，最终形成了一个从上到下依次为红土带→腐岩带→基岩带红土风化壳矿化剖面的矿床，这是一个极其漫长的过程。其产出规模、分布范围、品位高低和矿床类型与母岩类型、气候条件、地形地貌和构造条件具有密切关联。对照红

8、土风化壳矿化剖面基岩带→腐岩带→红土带风化程度的递增现象，成矿的过