近年来随着世界不锈钢产业的发展,镍的需求量日益上涨。长期以来硫化镍是镍的主要获取原料,但因硫化镍矿的长期开采,储量急剧下降。因此,近些年对红土镍矿研究和开发取得了非常大的成果。红土镍矿主要分为:褐铁矿型和硅镁镍矿型,前者铁高、镍低、硅镁低,宜采用高压酸浸等湿法工艺处理,而后者铁低、镍高、硅镁高,电炉还原熔炼是主流工艺。还有一种介于两种矿型之间的红土镍矿,铁镍含量都非常低。对于这类低铁低镍型红土镍矿,尚未找到合适的利用方法,所以一直未被有效利用。对这类红土镍矿,火法处理时,还原熔炼生产镍铁工艺在处理铁镍含量低的红土镍矿时,所消耗电力及产生的渣量将会非常大;还原硫化熔炼生产镍硫工艺,镍含量越低所需要的硫化剂越高,产生的污染越严重;湿法处理时,还原焙烧-氨浸工艺镍含量越低消耗的化学试剂越多,硫酸加压酸浸工艺建厂投资大,设备腐蚀严重,无法广泛应用。针对这些问题,本课题对低铁低镍型红土镍矿(TFe14.88%,Ni1.47%)开展“直接还原-磁选富集镍铁粉”的相关研究,期望通过研究,探索该类型红土镍矿资源利用的新途径。通过本文研究主要得出如下结论:(1)还原温度、配碳量、时间、熔剂和成球剂的添加量是影响还原过程的重要因素。还原时间相同时,温度对还原效果影响最大,Fe2O3的添加量次之,再者是Al2O3的添加量,C/O的影响最小。温度从1250℃升至1350℃时,铁、镍回收率分别提高了 29.02%和28.74%。Fe2O3的添加量从0%到15%,镍的回收率提高了 33.3%,但是铁的回收率有减小趋势。Al2O3的添加量在7.5%之前,铁镍回收率和品位都有上升趋势,继续添加A12O3,铁镍品位和镍的回收率都开始减小。(2)对还原焙烧产物表面进行EDS能谱分析,结果表明:球状镍铁粒中镍含量很高,其质量分数在5%以上,铁的质量分数都在60%以上。镍铁粒的主要物相为Fe-Ni相,镍、铁基本以合金态存在。基体上非球物质主要成分为Si,O,Mg,Al以及少量的Fe和C,表明基体主要由脉石杂质构成。第三章试验中,铁和镍回收率低的主要原因是杂质元素所占比例太高,脉石未能与金属铁有效分离。(3)经过磁选后的精矿中镍以铁镍合金(Fe,Ni)形式存在,尾矿中主要成分是SiO2、MgO和Al2O3,三者总量在80%以上。通过磁选镍铁与脉石分离比较明显。(4)本试验得到最佳的还原参数:还原温度为1350℃、时间为30min、C/O为1.8,Al2O3的添加量为7.5%,Fe2O3的加入量为15%。精矿中铁的品位高达83.59%,镍品位达5.92%,镍回收率达92.81%,可以直接作为冶炼不锈钢的合金原料加入炉中。(5)本试验通过物料中加入少量的Al2O3和一定量的Fe2O3,明显改善了还原效果并提高镍铁回收率。该方法为处理该类型低品位红土镍矿提供了有效解决方案。