镍金属具有良好的机械强度和延展性、耐高温、化学性质稳定、在空气中不氧化等特征，是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢。近年来，随着不锈钢生产规模的快速扩张，镍资源的需求也日益扩大，同时，国外含镍资源日益控制出口，造成镍资源量日趋紧张。研究开发和利用国内一些品质较差的含镍资源，对于降低不锈钢生产成本具有重要意义。
镍金属的回收工艺多为湿法（浸出）和火法（直接还原等），加工成本高，经济性差。而采用焙烧磁选一反浮选工艺可生产含镍铁精矿产品，通过机械选矿法即可同时回收铁和镍，含镍铁精矿通过烧结冶炼含镍铁水，供不锈钢生产使用。
西北某地镍铁矿是一个以镍为主伴生铁、钴、铬等有益元素的大型多金属新型矿床。分为铁质镍矿、硅质镍矿和镁质镍矿三种类型，其中铁矿中镍含量最高，达到0.5%以上。本研究利用选矿方法，通过焙烧磁选一反浮选工艺回收铁质镍矿（文中称为镍铁矿石）中镍和铁，得到铁、镍金属同时富集的效果，生产出用于不锈钢生产的含镍铁精矿，为镍铁矿石的综合利用提供理论参考，
1 矿石性质
采取三个矿体的矿样，其所代表的矿石储量占矿区总储量的90%以上，按储量比配成综合样，以下称为试验原矿。
1.1 原矿多元素化学分析
首先对矿样进行多元素分析，分析结果见表 1。
由表 1可见，矿石铁品位在38%左右，按铁矿石标准看，属于贫铁矿石，需选矿富集。从镍品位看，含量达到1.10%，达到了回收利用标准。从矿石中单样分析结果看，镍含量与铁品位呈负相关关系，铁品位越高镍含量越低。可见，铁、镍两种元素均为本矿石中的主要回收利用成分。选矿试验也将主要针对这两种元素的矿物进行回收研究。
矿样中伴生的其它有用成分还有钻、铬等，含量也相对较高。钻有一定的回收价值，铬对不锈钢来说属于有益成分，在选矿中无需刻意脱除。
1.2 矿物组成分析
对矿样进行矿物组成分析，发现矿样中有用铁矿物为褐铁矿、赤铁矿和少量磁铁矿、磁赤铁矿。脉石矿物以石英、碧玉、蛋白石为主，黏土矿物次之。试样中未见镍的独立矿物。矿物组成及含量见表 2。
褐铁矿呈大小不一形状不定的块状、松散土状、蜂窝状构造，呈微晶、隐晶、凝胶状、细脉状嵌布于赤铁矿、磁铁矿、石英、蛋白石等矿物周边、颗粒间和裂隙中，疏松不易磨光。其中多包裹有粒度小于10μm的石英、碧玉等脉石颗粒。其集合体嵌布粒度最大1 000μm以上，小的小于10 μm，一般在40 - 70μm。赤铁矿呈块状、条带状构造，半自形、它形粒状、细粒状结构分布于脉石、磁铁矿、褐铁矿中及周边。嵌布粒度不均匀，部分集合体粒度较粗，裂隙发育，大的可达l 000μm以上，小的也有100μm，大多分布在200 - 300μm。
2 流程选择
该矿石中铁矿物以弱磁性的赤、褐铁矿为主，磁性较强的磁铁矿和磁赤铁矿含量较少。若想回收这部分弱磁性铁矿物目前只能通过焙烧一磁选工艺或者强磁选别。焙烧一磁选工艺是将矿石中的赤、褐铁矿等弱磁性铁矿物在一定温度和还原气氛条件下转变为强磁性矿物，然后通过弱磁选别进行回收的一种生产工艺。该工艺在酒钢选烧厂块矿竖炉作业区已有数十年的生产历史，但也存在能耗高、操作较为复杂等缺点。而近几年国内出现了新型高效的强磁选机，如立环脉动高梯度强磁选机等，具有投资小、占地面积小等优点，对此类矿石的回收有一定的积极意义。本文进行了焙烧一磁选和强磁选工艺两种流程的对比试验，寻找处理该矿石的合理方案。
3 焙烧磁选试验
根据矿石性质，首先选择进行了还原焙烧一磁选试验。矿石的还原焙烧在工业生产竖炉中进行，还原剂为高炉煤气。焙烧矿的多元素化学分析结果见表 3。
与表 1中原矿数据对比，矿石焙烧后成分有一定幅度的变化，变化最大的是铁和硅，两者都较大幅度的升高，变化的主要原因是焙烧去除了烧失成分所致。其它成分变化相对较小。
3.1 焙烧矿磨矿细度试验
磨矿细度是影响选别指标的最主要因素，使铁矿物得到充分解离是获得较好选别指标的保证。为此，在磁场强度125 mT 条件下，对原矿进行了磨矿细度磁选管试验，结果见图1。
由图l可见，随磨矿细度变细，精矿铁品位逐步提高，精矿回收率呈下降趋势，尾矿铁品位升高。精矿中镍品位随磨矿细度的变化不大。-74μm 67%以上时，精矿中铁品位变化幅度减小或变化不明显。 糯此磨矿细度即为适宜的磨矿细度，为了减小磨矿细度波动 带来的影响，选择-74μm占70%左右的磨矿细度进行其他条件试验。
从镍品位看，矿样中的镍也在铁精矿中得到富集，且随铁品位的升高而升高，在精矿中的回收率高89%以上。表明本矿石中铁、镍可以同时回收。
3.2 磁场强度条件试验
为了探索磁场强度对精矿有价元素指标的影响规律，利用磁选管进行了磁场强度条件试验，以确定磁选机最佳磁场强度，试验结果见图2。
由图2可见，随磁场强度升高，精矿铁品位呈下降趋势，铁回收率升高。磁场强度过高和过低对镍品位和回收率都不利。从指标看，磁场强度在100-150 mT较为适宜。
3.3 焙烧矿弱磁选试验
根据以上试验结果，在-74μm 70%、场强130mT的条件下进行单一弱磁选试验，试验结果见表 4。
从表 4可见，采用焙烧磁选工艺，可获得精矿铁品位48.59%、镍品位1.38%、铁回收率89.59%、镍回收率88.35%的选别指标，铁品位、镍品位均有较大幅度的提高。
4 弱磁精矿精选试验
对上述试验中精矿的化学分析表明，焙烧磁选精矿中Si02含量偏高，达到 20.73%。不满足冶炼要求。为了进一步降低Si02含量，提高精矿品质，我们进行了反浮选提质降杂精选试验。浮选所用捕收剂为阳离子胺类捕收剂，抑制剂为工业淀粉，不加其它药剂，试验用水为自来水。
4.1 捕收剂用量试验
首先对捕收剂的用量条件进行了试验，流程为一次粗选、一次精选，试验结果见图3。
从图3可见，浮选工艺可有效降低杂质Si02含量，随捕收剂用量增加，精矿中Si02含量明显降低，精矿铁品位、镍品位进一步提高，精矿质量得到改善。综合考虑回收率指标，捕收剂用量选择为150g/t为宜。
4.2 弱磁精矿再磨细度试验
对磁选精矿进行再磨，以进一步提高铁矿物解离度，从而为浮选分离脉石矿物创造有利条件。捕收剂用量150 g/t，在不同的再磨细度下进行浮选试验，试验结果见图4。
从图4可见，随再磨细度变细，精矿铁品位、镍品位进一步提高，杂质Si02含量下降，- 50”m <188. 5%时，Si0_含量由给矿中的18. 90%降低到11%以下，且磨矿细度再增加时，指标变化不明显。因此，确定再磨的磨矿细度为-50 Pm 88%。
4.3 反浮选闭路试验
由于浮选工艺降硅效果明显，为了提供较全面的浮选指标，又进行了浮选闭路流程试验。为同时兼顾品位和回收率，流程中增加了精选和扫选，确定试验流程为一次粗选、一次精选、三次扫选。试验条件：捕收剂用量粗选132 g/t，精选44 g/t，抑制剂用量600 g/t，试验结果见表 5。
4.4 全流程试验结果
从原矿开始计算，流程图见图5，最终试验指标见表 6。
5 强磁选试验
针对原矿中主要铁矿物为弱磁性的褐铁矿、赤铁矿，进行了强磁选对比试验。试验采用高梯度强磁选机进行。影响强磁选指标的因素较多，本次试验中仅对两种主要因素磨矿细度和磁场强度进行选择试验，最终的试验结果见表7。
与焙烧磁选指标相比，强磁选工艺的选别指标较差，精矿品位和回收率低，精矿铁品位仅为41%左右，镍品位也较低，为1.24%。经分析，综合精矿中含有11.2%左右的烧减量，通过烧结去除烧减后，精矿铁、镍品位可分别提高到46.45%、1.40%，与焙烧磁选指标相比，镍品位相近，而铁品位依然偏低 2-3个百分点。同时，强磁选精矿的铁和镍的回收率也远远低于焙烧磁选，这对资源的充分利用极为不利。
6 产品分析
对焙烧磁选和浮选两种精矿分别进行多元素化学分析，以了解相关成分（对冶炼有害成分和伴生成分）的含量。分析结果见表 8。
从表 8中分析数据看，影响精矿品位的主要成分是Si02，焙烧矿精矿中Sioz含量高达19%左右。从对材质和高炉有害的主要元素S、P、K20、Na20含量看，均符合高炉对铁精矿的要求。
伴生有用成分主要为钻、铬，在精矿中都有所富集，由于精矿产率高，其回收率也较高。
7 结论
1)本试验镍铁矿中主要铁矿物为褐铁矿，其次为赤铁矿。大量试验数据表明，本矿石在选矿中铁、镍元素可同时富集到同一精矿产品中，因此可采用选铁工艺来同时回收铁矿物和镍矿物。
2)采用焙烧磁选工艺，磨矿细度-74 pxn占 [72. 8%，经过两段磁选，可获得精矿铁品位 48.59%、镍品位1.38%、铁回收率89.59%、镍回收率88.35%的选别指标。精矿中杂质Si02含量还很高，达到20%左右，该产品用于冶炼在经济上不合理。
3)采用反浮选降硅工艺对焙烧磁选精矿进行再磨再选，可有效降低杂质Sioz含量。当磨矿至-50μm 87%时，经过一次粗选、三次扫选，精矿铁品位可提高到54.08%、镍品位提高到 1.58%，Sio2含量降低到12.51%。
4)采用强磁选工艺不能有效选别矿石中的铁矿物，各项指标远低于焙烧矿
5)从技术角度看，该矿石能够生产出含镍1.38%以上的铁精矿供冶炼用，得到含镍铁水，镍含量达3%左右，可供不锈钢用，经济效益远大于单一选铁或单一回收镍，经济价值较好。
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