冶金工程市場分析精選(九篇)

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第1篇：冶金工程市場分析范文

關鍵詞：鎳 紅土鎳礦 水萃 水萃爐渣 冶煉爐渣 磁選 浮選 硅酸鹽水泥

YANG Yongliang,GAO Suoshan,GAO Zhankui

Abstract:Summary:This paper analyzes and summarizes the laterite nickel ore smelting slag recycling semi-industrial testing, industrial testing and industrial production, exploration and research and application. Describes a suitable laterite smelting slag recycling and effective method for non-ferrous and ferrous metal smelting slag recycling research to provide some reference.

Keywords:nickel ; laterite nickel ore; water extract; water extraction slag; slag; magnetic separation; flotation; Portland cement

概述

在自然界中，鎳主要以硫化鎳礦（30%）和氧化鎳礦（70%）存在。由于鎳元素親氧及親硫性的差異，在熔融巖漿中，當有硫元素存在時，鎳能優(yōu)先形成硫化礦物，并富集形成硫化礦床；而氧化鎳礦是含鎂鐵硅酸鹽礦物的超基性鹽經長期風化形成的礦石，在風化過程中鎳自上層浸出而后在下層沉淀，NiO取代了相應硅酸鹽氧化鐵礦晶格中的MgO和FeO。如何利用紅土鎳礦資源是當下各研究機構及鎳行業(yè)企業(yè)需要考慮和面對的，而目前國內外紅土鎳礦利用主要以火法工藝、濕法工藝及火濕結合工藝。隨著火法冶煉技術的不斷提高及除塵技術及工藝的不斷完善，近年來紅土鎳礦采用火法工藝利用的企業(yè)不斷增加，但由于火法工藝在生產過程中，冰鎳項及渣項層難以準確把握，難免導致爐渣中流入部分冰鎳熔融體，再者爐渣長期堆放形成的淋溶現(xiàn)象將嚴重污染周邊環(huán)境。針對紅土鎳礦資源的現(xiàn)實利用情況，本文闡述了采用磁―浮聯(lián)合工藝處理紅土鎳礦冶煉爐渣的方法及過程（已投入工業(yè)化生產，并獲得良好的經濟效益和環(huán)境效益），展望了紅土鎳礦冶煉爐渣綜合循環(huán)利用的研究方法及思路，

1、冶煉爐渣的現(xiàn)狀說明

北鑫、東鑫、利鑫及鑫源四個冶煉廠是昊天集團下屬企業(yè)，加工處理從菲律賓和印度尼西亞購買的紅土礦。經過近4年的生產建設及完善，爐型規(guī)格由原有的1m2改為2m2、2.8m2、9m2、18.4m2等，爐性結構及除塵收咽系統(tǒng)也都做了相應改進，并獲得了良好的冶煉技術經濟指標。按2.8m2爐床規(guī)格統(tǒng)計共有鼓風爐約120臺，滿負荷生產日產冶煉爐渣約4957噸（根據技術水平、鎳市場及供求關系綜合考慮，現(xiàn)鑫源和利鑫技改為鎳鐵冶煉，但無論加工任何產品，冶煉爐渣的日產量大約是相當?shù)模绱艘?guī)模的紅土礦冶煉在當今國內外同行業(yè)中都是令人驚嘆的。但其所產出的爐渣僅堆存問題就牽制的企業(yè)的進一步發(fā)展。為此，如何將紅土礦冶煉爐渣變廢為寶、綜合利用將是公司長期而艱巨的一個系統(tǒng)工程，也正是我饌寫本論文的意義所在。

2、建設選礦系統(tǒng)的意義

根據公司長遠發(fā)展戰(zhàn)略，紅土礦冶煉板塊和選礦板塊是相輔相承、互為補充密的。選礦如何依托冶煉，對紅土礦冶煉廢棄爐渣資源進行利用和優(yōu)化配置，對冶煉工藝進行有效補充，形成具有特色優(yōu)勢的冶煉、選礦循環(huán)網絡，將對公司快速發(fā)展起到積極的作用。

使爐渣中有價單質、礦物及化合物分離和再次富集，充分回收利用廢棄資源，增加公司新的經濟增長點，增強公司市場競爭能力；浮選精礦產品可作為冶煉返爐渣原料，既可提高入爐原料鎳品位，穩(wěn)定入爐原料成分，還能降低冶煉原料成本； 緩解爐渣堆放難題，進一步改善冶煉廠周邊環(huán)境；為硅酸鹽水泥工業(yè)生產準備合格組分和粒級的原料。

3、建設選礦系統(tǒng)的依據

3.1 紅土礦冶煉爐渣成分分析

冶煉造渣是根據“熱力學原理”、“動力學原理”及“物質結構學原理”反應的過程。經對紅土礦和冶煉爐渣物相分析，公司采購紅土礦成分為αNi=1.35～1.90%、αFe=12～15%、αSiO2=30～42%、αMgO=20～25%、水分18～25%；爐渣成分為αNi=0.15～0.30%、αFeO=10～15%、αMgO=18～20%，αSiO2=35～45%，αCaO=10～18% ,αAl2O3=1～3%及其它，圖1表示爐渣成分與爐渣含鎳關系曲線，圖2表示爐渣含鎳與冰鎳含鎳關系曲線。

圖1 爐渣成分與冰鎳含鎳關系曲線

圖2 渣含鎳與冰鎳含鎳關系曲線

3.2 選礦工藝流程方案試驗探索

紅土礦冶煉爐渣分析表明，該爐渣含SiO2、MgO、CaO較高，F(xiàn)eO次之，Al2O3較少，含鎳0.15～0.30%。考慮到爐渣成分組成復雜，影響因素較多，為充分探索或摸索爐渣回收利用可能性，分析爐渣能否回收利用的內在因素。因此，試驗方案確定與常規(guī)選礦試驗有所不同，即不僅考慮選擇合理的試驗工藝流程（浮選及磁―浮聯(lián)合工藝）；還將從爐渣試樣上就加以控制分析（同一批次試樣分兩批進行試驗，即爐渣水萃樣和爐渣未水萃樣）。試驗樣從利鑫冶煉廠爐渣料場選取，采用汽運方式運至北鑫公司小選廠（即規(guī)模為50噸/日金礦選礦廠），共采取爐渣試樣2645噸。

3.2.1 試樣磨礦細度試驗

磨礦是選礦流程中的一個重要環(huán)節(jié)，磨礦細度是否適宜直接影響到選礦指標的好壞。由于紅土礦冶煉爐渣是在約1450℃熔煉過程中造渣形成的，其組成成分復雜，含鎳礦物的嵌布粒度較細，而且含鎳礦物之間以及它們與脈石礦物或渣相共熔體之間的關系緊密，因此，磨礦粒度對爐渣中含鎳礦物或單質的回收及品位的提高有很大影響。

3.2.1.1 試樣篩分分析（如表1）。

3.2.1.2 磨礦細度試驗

采用CMC作為抑制劑，BX作為捕收劑，BK206作為起泡劑進行了磨礦細度試驗研究，試驗結果見圖3和圖4。

圖3 水萃樣磨礦細度選礦實驗結果關系曲線

圖4 原渣樣磨礦細度選礦試驗結果關系曲線

3.2.1.3 試樣磨礦細度分析

經過對冶煉爐渣水萃試樣和原渣試樣的粒級篩分分析，水萃試樣和原渣試樣中含鎳礦物主要集中在-0.104～+0.04粒級之間，該粒級區(qū)間的鎳品位均高于試樣渣鎳品位，且兩種試樣含鎳礦物分布差別不大，該粒級范圍所含鎳礦物采用常規(guī)選礦方法提取條件是具備的、可行的。圖3和圖4磨礦試驗結果表明，隨著磨礦細度的增加鎳品位逐漸增加，但過細均對鎳回收率有影響，因此，水萃樣磨礦細度以-74um占78%為宜，原渣樣磨礦細度以-74um占75%為宜。

3.2.2 試樣渣選礦試驗

紅土礦冶煉爐渣是在高溫下經過復雜的物理化學過程而形成的，其結構復雜、含鎳礦物或含鎳共熔體構造變化較大，渣型及成分受外界的影響因素較多；另外，造渣過程其實就是冰鎳共熔體和爐渣共熔體形成的過程，兩共熔體在爐缸中融合并分離是一個動態(tài)連續(xù)的過程，其液相分離層在兩液相分離過程中或分離放渣、放冰鎳瞬間性質及穩(wěn)定性均會發(fā)生變化，導致放渣時難以避免會有一定量的冰鎳包裹在爐渣中，爐渣在冷卻過程中其成分及性質也會發(fā)生相應的變化，尤其是包裹在其間的塊狀或粒狀冰鎳較為明顯，不僅緊密地包裹在爐渣固相中，還與爐渣固相形成一層較薄的冰鎳包裹層。結合上述試樣性質及特點制定出以下四套工藝流程方案展開試驗研究。

3.2.2.1 試樣渣浮選試驗

本試驗以水萃樣和原渣樣兩組平行對比試驗進行研究，共選取水萃樣215噸，原渣樣396噸，水萃樣鎳品位αNi=0.277%，原渣樣鎳品位αNi=0.281%。藥劑制度選取采用CMC作為抑制劑，BX作為捕收劑，BK206作為起泡劑，加藥點及加要方式等均嚴格按常規(guī)試驗進行。

3.2.2.1.1 浮選工藝流程

圖5 試樣渣浮選工藝流程圖

3.2.2.1.2 浮選實驗結果(如表2）。

表2

3.2.2.1.3 浮選試驗結果分析

通過兩種試樣的平行對比試驗分析，水萃樣及原渣樣采用浮選方法均能得到一定程度的分析和富集。水萃樣當CMC用量為860g/t、BX用量為120g/t、C125用量為160g/t時浮選指標達到最佳狀態(tài)，獲得精礦鎳品位βNi=2.897%、鎳回收率εNi=40.30%；原渣樣當CMC用量為800g/t、BX用量為125g/t、C125用量為158g/t時浮選指標達到最佳狀態(tài),獲得精礦鎳品位βNi=3.594%、鎳回收率εNi=52.92%(如圖6-11）。

3.2.2.2 試樣渣磁―浮聯(lián)合試驗

經過對試樣渣浮選試驗得知，水萃渣和原樣渣采用浮選方法均能得到一定程度的回收和利用，從藥劑制度及選別指標上看原樣渣獲得的技術指標遠遠好于水萃樣，根據冶煉過程及爐渣特性推斷，該差距可能是由于爐渣在水萃過程中爐渣組分發(fā)生了較大的變化，尤其是爐渣中所含的Ni3S2-FeS-Ni-Fe親鐵冰鎳在爐渣溫度急劇變化過程中發(fā)生了反應和重新分布。因此，本試驗主要以原渣樣展開研究，共處理原渣樣1568噸，原渣樣綜合鎳品位αNi=0.268%。

3.2.2.2.1 磁―浮聯(lián)合工藝流程

圖12 試樣渣磁―浮聯(lián)合工藝流程圖

3.2.2.2.2 磁―浮聯(lián)合試驗結果(如表3，如圖13-14）

表3

圖13 原渣樣浮選關系曲線試驗結果

圖14 原渣樣磁選關系曲線試驗結果

3.2.2.2.3 磁―浮試驗結果分析

經磁―浮聯(lián)合工藝選別可獲得綜合產品平均βNi=3.389%，鎳回收率εNi=57.14%的較理想指標。即磁選鎳產品βNi=6.500%，鎳回收率εNi=15.08%；磁選尾礦進入浮選加工處理可獲得浮選精礦βNi=2.890%，鎳回收率εNi=49.22%。

3.2.3 選礦試驗結果總結分析

本次選礦試驗共處理紅土礦冶煉爐渣2179噸，爐渣原礦平均鎳品位αNi=0.271%。經對試樣渣浮選試驗、磁―浮聯(lián)合試驗及結合爐渣中所含的Ni3S2-FeS-Ni-Fe親鐵冰鎳在爐渣溫度急劇變化過程中發(fā)生了反應和重新分布情況綜合剖析，確定了紅土礦冶煉爐渣回收利用需注意的問題和方法。即在紅土礦冶煉爐渣回收利用中切記水萃處理，避免爐渣固相中的Ni3S2-FeS-Ni-Fe親鐵冰鎳和爐渣固相組成成分再次發(fā)生化學物理變化，不利于磁選作業(yè)的選別；采用磁―浮聯(lián)合選別可獲得綜合產品平均βNi=3.389%，鎳回收率εNi=64.3%的較理想指標。即兩種品級差別較大的鎳產品，其中獲得磁選親鐵產品鎳品位βNi=6.500%，鎳回收率εNi=15.08%，磁尾入浮選后可獲得鎳精礦βNi=2.890%，鎳回收率εNi=49.22%。

3.3 鎳資源儲量及市場分析

目前，全球已探明的鎳資源儲量約為1.6億噸，其中硫化鎳礦約占30%，紅土礦約占70%，而近20年來硫化鎳礦新資源勘探上沒有重大突破，保有儲量急劇下降。如以年產鎳量120噸計算，則相當于2年采完一個加拿大伊灣鎳礦床、5年采完金川。因此，全球硫化鎳礦資源已出現(xiàn)資源危機，且傳統(tǒng)的幾個硫化鎳礦礦山的開采深度加深，礦山開采難度加大。為此，全球鎳行業(yè)將資源開發(fā)的重點瞄準儲量豐富的紅土鎳礦資源――紅土鎳礦資源為硫化鎳巖體風化―淋濾―沉積形成的地表風化殼性礦床，世界上紅土鎳礦分布在赤道線南北30度以內的熱帶國家，集中分布在環(huán)太平洋的熱帶――壓熱帶地區(qū)，主要有：美洲的古巴、巴西；東南亞的印度尼西亞、菲律賓；大洋洲的澳大利亞、新咯里多尼亞、巴布亞新幾內亞等。我國鎳礦資源儲量中70%集中在甘肅，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陜西和青海和湖北7個省，合計保有儲量占全國鎳資源總儲量的27%。我國鎳礦類型主要為硫化銅鎳礦和紅土礦。我國的紅土礦主要從菲律賓進口。由于自1970年起日本與菲律賓開始進行合作，成立合資礦業(yè)公司開采含鎳2%以上的高品位鎳礦，運送回新日鐵和住友商社進行冶煉，導致菲律賓的高品位鎳礦砂被日本企業(yè)壟斷，而我國只能進口鎳含量在0.9――1.1%的低品位鎳礦砂。

針對國內外鎳資源儲量狀況和現(xiàn)有對其開發(fā)利用的技術水平及結合社會高度快速發(fā)展而對鎳資源的需求綜合分析，鎳金屬價格出現(xiàn)不符合市場規(guī)律的瘋狂暴漲，導致菲律賓與印度尼西亞漫山遍野不值錢的黃泥――紅土鎳礦從200元/噸猛漲至1800元/噸，在此，我想表達的是這種現(xiàn)象是由國際資金操縱及鎳礦進口商的進口經營權壟斷而引起的。因此，我認為比較理性的鎳市場行情是24萬元/噸。針對這個理性客觀的市場價格，對我要提出的建設冶煉爐渣處理系統(tǒng)還是有很大的利潤空間的。

4、工業(yè)生產說明

在前期半工業(yè)試驗的基礎上，北鑫公司用規(guī)模為300噸/日的北鑫選礦廠組織了工業(yè)生產，期間共處理紅土礦冶煉爐渣38062噸，爐渣原礦αNi=0.271%，選別獲得綜合磁選作業(yè)產出鎳產品βNi=6.650%的塊狀親鐵冰鎳251.3噸，鎳回收率εNi=16.2%；磁選尾礦αNi=0.229% 經浮選作業(yè)產出βNi=3.120%的鎳精礦1338.1噸，鎳回收率εNi=48.2%。

5、經濟概算

為使此經濟概算具有較強的戰(zhàn)略指導意義，在概算中重點體現(xiàn)了當前鎳市場行情及今后較理性、穩(wěn)定、客觀的鎳市場。計劃依據為磁選碎礦作業(yè)3.19元/噸，浮選系統(tǒng)為70元/噸，為此，磁―浮聯(lián)合選別經濟平衡點為11.911萬元。當前市場價17.5萬元，磁選利潤為46.29元/噸爐渣，浮選為負利潤-2.39元/噸爐渣；當市場價為22.0萬元時，磁選利潤為59.01元/噸爐渣，浮選利潤為14.99元/噸爐渣；當市場價為26.0萬元時，磁選利潤為70.32元/噸爐渣，浮選利潤為30.44元/噸爐渣。詳細結果見表4：

6、基礎設施及其它分析

經過長期的建設，集團下屬各冶煉廠已形成一定規(guī)模，具備建設選礦系統(tǒng)的基礎條件（主要指建設場地），另外， 各冶煉廠在地方已具有一定影響，加之，選礦系統(tǒng)的建設主要是針對廢棄資源回收再利用，形成有利的資源循環(huán)加工網。這對公司自身發(fā)展、環(huán)境保護都是有利，為此，可以得到地方政府的大力支持。

6.1 建設選礦系統(tǒng)規(guī)模

探索廢物資源開發(fā)產業(yè)鏈，挖潛其利潤空間，追加新的經濟增長點，真正實現(xiàn)資源最優(yōu)培配置，達到企業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護相協(xié)調，特色形成具有特色優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢的自由開發(fā)利用網絡，將是公司的一個工作重點和方向。為此，以上三個步驟進行規(guī)劃為宜，即破碎系統(tǒng)――浮選系統(tǒng)（包括降鎂作業(yè)）――硅酸鹽水泥系統(tǒng)。

6.1.1 破碎系統(tǒng)建設

一期工程（破碎系統(tǒng)）以產出鎳品位為7-8%的塊狀低冰鎳為主，零風險（經濟平衡點2.05萬元/噸），利潤空間很大，應進行快速建設。

6.1.2 浮選系統(tǒng)（包括降鎂作業(yè)）建設

二期工程（浮選系統(tǒng)）建設主要有兩個目的，即獲取浮選利潤和為硅酸鹽水泥生產準備合格原料，存在一定風險（經濟平衡點21.8萬元/噸）,利潤空間不大，可緩建。

6.2 硅酸鹽水泥系統(tǒng)建設

三期工程（硅酸鹽水泥系統(tǒng)）建設主要取決于水泥生產技術和鎳市場（因為鎳市場決定二期工程）。

6.2.1 冶煉爐渣主要成分說明

紅土礦（鎂質硅酸鎳礦）礦床的上部，由于風化淋濾作用的結果，導致鐵多、硅少、鎂少、鎳較低、鈷稍高的特點；而隨著開采的深入，風化再次富集，導致硅多、鎂多、鐵低、鎳較高、鈷較低的特點。結合公司紅土礦原料的來源情況及其礦床特點等信息推斷：該紅土礦原料主要來源于含鎳褐鐵礦及變質橄欖巖礦床中。經化驗分析，綜合氧化鎂品位mgo=17%,氧化鈣品位cao=4-7%，二氧化硅品位sio大于30%。

6.2.2 硅酸鹽水泥原料

從冶煉爐渣主要成分可以看出，該爐渣在很大程度上適宜做硅酸鹽水泥原料。

石灰質原料：主要提供cao，采用石灰?guī)r、凝灰?guī)r和貝殼等；粘土質原料：主要sio2、al2o3及fe2o3。采用粘土、黃土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等；輔助原料：鐵礦粉等；生料中個組分百分含量：CaO:62～67%,SiO2:20～24%,Al2O3:4～7%,Fe2O3:2.5～6.0%.

6.2.3 硅酸鹽水泥生產過程

把硅酸鹽水泥的生產技術簡稱為兩磨一燒，其生產工藝可簡略表示為圖15：

圖15 硅酸鹽水泥生產工藝流程圖

7、結語

通過上述半工業(yè)試驗及工業(yè)生產數(shù)據研究，可以得出以下結論：

紅土礦冶煉爐渣采用浮選方法選別時不能將爐渣水萃；紅土礦冶煉爐渣采用磁―浮聯(lián)合選別方法能獲得較理想的技術指標，具有較好的經濟效益和環(huán)境效益；紅土礦冶煉爐渣通過磁―浮聯(lián)合流程選別的尾礦在硅酸鹽水泥生產中同樣具有不可忽視的價值，應該引起同行的重視，深入探索和研究。

參考文獻

[1]孫倬等.重有色金屬冶煉設計手冊.冶金工業(yè)出版社,1996.

[2]郭學益,昊展,李棟.鎳紅土礦處理工藝的現(xiàn)狀和展望[J].金屬材料與冶金工程,2009.