近年来,随着镍资源的持续开发,其开发重点正由硫化镍矿向红土镍矿资源转移,且资源开采的特点趋于低品位化。我国云南地区镍氧化矿具有镍品位低、硅镁含量高等特点,属于典型的腐殖土型低品位红土镍矿;独特的矿物成分以及复杂的矿相结构,导致该矿石不适合于目前主要处理红土镍矿的工艺方法,即RKEF、Caron等经典工艺流程。本文以镁质贫镍氧化矿为实验原料,开展了煤基还原-磁选镍铁工艺的研究,研究结果为镁质贫镍氧化矿的短流程、低成本开发利用提供理论参考。本文首先采用化学分析、X射线衍射、低温液氮吸附等一系列分析方法,对原矿石的成分、物相、孔隙结构以及在程序升温过程中的变化做了详细的研究,确定了矿石中镍的分布特点及规律,结果显示:81.49%的镍以类质同象形式均匀分布于硅酸盐中,矿石中以含结晶水的利蛇纹石为主要物相。其次采用氯化钠作为还原焙烧过程中的促进剂,对氯化还原焙烧过程中各个实验参数,如焙烧温度、时间、氯化钠及无烟煤的用量等,进行了系统研究,以获得该工艺处理镁质贫镍氧化矿的最优实验条件。研究发现,添加10%氯化钠和8%无烟煤,在1200℃下焙烧20 min,随后经过磁选(150 mT)富集,可以从含镍0.82%、铁9.67%的原矿中富集得到含镍、铁品位分别为7.09%,67.90%,对应回收率分别为98.31%,72.08%的镍铁精矿。最后,根据SEM分析结果显示,在添加氯化钠条件下,焙砂中的镍铁合金颗粒分布及大小发生了明显的变化,设计相关实验,研究氯化钠在还原焙烧过程中促进矿石还原的作用机理。研究表明,氯化钠主要可以通过三种作用途径促进矿石氯化还原:(1)氯化钠高温水解产生氯化氢气体,后者直接氯化金属氧化物,随后金属氯化物离析生成金属;(2)氯化钠在高温(>802℃)条件下与金属氧化物发生交互反应,产生金属氯化物;(3)氯化钠破坏镁橄榄石结构,使其与镍氧化物、铁氧化物分离,使游离态的镍、铁氧化物反应生成铁酸镍尖晶石,并在还原气氛下产生镍铁颗粒,促进了镍铁的聚集。