Morowali低品位红土镍矿中通常伴生有一定量的铬铁矿。浸出时,进料浆液中的铬铁矿不仅会增加高压酸浸过程中的酸消耗,还可能导致设备磨损。此外,浸出渣中的铬需要进行后续的废物处理,增加了工艺的整体成本。本文开展了从红土镍矿中分离铬铁矿的选矿研究,研究对象为两个主要的红土矿层:褐铁矿和腐泥土,提出了利用螺旋溜槽、振动台、磁选的联合工艺从Morowali低品位红土镍矿矿石中分离铬铁矿的新工艺,并研究了不同工艺参数对矿物分离的影响。实验所用红土镍矿样品来自印尼青美邦新能源材料公司（以下简称“QMB”）,并制备了褐铁矿和腐泥土作为具体研究对象。首先确定矿石的矿物学特征,并进行样品制备。将矿石筛分到一定范围（细颗粒＜0.149 mm,中间颗粒0.149-0.3 mm,粗颗粒0.3-0.8mm）。超大矿石将被进一步研磨。称量200 g干燥的矿石用于螺旋溜槽实验,研究了粒径和螺旋溜槽水流因素对预浓缩矿的影响。选取螺旋溜槽最佳工艺参数制得的产品进行振动台实验。振动台进料量为150 g,在不同的水流流速下进行振动台实验。随后将振动台得到的最优条件参数应用于制备磁选给料。预先将进料与水混合搅拌成浆料,浆料密度固定为20%,搅拌速度200 rpm,搅拌40分钟。收集每次实验的产品,在110°C下干燥8小时,最后对每个产品级分进行称重并送至测试中心以测量成分。原料矿物学研究对Morowali低品位红土镍矿的矿物学和选矿工艺研究,揭示了红土镍矿的矿物学特征及其对选矿工艺的影响。首先对矿石进行矿物学特征分析,以选择合适的选矿工艺。结果表明,红土镍矿属于典型的风化沉积变质氧化矿,主要有价金属成分为镍、钴、铬、铁。QMB项目的目标矿层为褐铁矿,但在褐铁矿开采过程中,仍可能出现腐泥土和过量层。腐泥土的掺入比例也很重要,可混合比例最大约为10.23%左右。因此,在本实验中,Morowali红土镍矿样品分为褐铁矿和腐泥土两种类型。褐铁矿样品（密度2.49 g/cm~3;含水率35.79%）为风化沉积变质氧化矿石,呈红褐色块状粘土状,疏松多孔。腐泥土（密度3.03 g/cm~3;含水率为28.51%）呈灰黄色至灰绿色的岩石结构,岩石和土壤发生部分和完全的变化。样品矿物成分比较复杂,主要有针铁矿、蛇纹石、铬铁矿、磁铁矿、赤铁矿etal脉石矿物,不存在游离的镍钴矿物。其中,针铁矿是含镍褐铁矿样品中的主要矿物相,腐泥土主要由蛇纹石和水合硅酸镁矿物组成。铬的富集程度主要取决于红土镍矿中铬铁矿的含量,应重点关注。螺旋溜槽选矿铬铁矿的研究红土镍矿中的铬铁矿采用螺旋溜槽进行选矿。研究了红土镍矿、褐铁矿和腐泥土在螺旋槽中的铬铁矿分离行为。通过研究不同粒径（-0.8+0.3 mm、-0.3+0.149 mm、-0.149 mm）和不同水流速（10-22LPM）对螺旋溜槽分离效率的影响。在每个红土层上观察到了不同的现象。研究了螺旋溜槽处理对褐铁矿中铬铁矿选矿的影响。一般来说,精矿（褐铁矿）的铬品位随着粒度的减小而增大。随着水流的增加,所有粒径也都出现了一个峰值（在16-19 LPM）。同时,精矿中铬的回收率随着粒度的减小而降低。螺旋溜槽处理后的铁品位为42-48%,每个粒度的镍品位都超过了给矿的镍品位,其中,粗、中、细粒度最大镍品位分别为1.41%、1.39%、1.39%。另一方面,铁和镍的回收率几乎相同,明显地依赖于粒度。此外,铁和镍的回收率随着水流的增大而降低。在所有粒径和水流量条件下,经螺旋溜槽处理后的Cr/Fe比值变化趋势与铬品位相似。用阈值评估富集率以确定选矿效果。粗颗粒样品中没有超过阈值的产品,其他粒度颗粒均存在超过阈值的产品。尾矿中镍品位稳定。三种粒径的铬品位随水流量增加而变化。研究了螺旋溜槽处理对腐泥石中铬铁矿选矿的影响。精矿中铬的品位与褐铁矿相似,均为粒度越小,品位越高。同时对铬的回收率进行了研究,结果表明,相对于其他粒径的回收率,中间粒径的回收率更高。所有水流量条件的回收率均大于65%,在最高回收率（81%）结果下的最大收率为61%。在所有水流变量下,每个颗粒类别的铁品位均低于进料矿石。铁和镍品位总体上显示出类似的结果,即品位随着水流量的增加而降低。与铬相似,中间粒度的铁和镍回收率优于其他粒度。随着水流的增加,两种元素在所有粒径下的回收率都逐渐降低。随着水流的增加,Cr/Fe在某一点出现峰值。在所有水流量条件下,各粒径的富集比均超过富集阈值,中etal粒径的富集比其他粒径低。尾矿中铬、镍的品位在不同水流量条件下呈现不同的变化。另一方面,铬和镍的回收率随着水流量的增加而增加。从螺旋溜槽处理对褐铁矿和腐泥土的影响结果可以看出,品位和回收率与粒径和水流密切相关。粒度和密度对颗粒沉降速率有重要影响。颗粒沉降速率是影响螺旋溜槽性能的重要因素之一。直径小于50μm的颗粒被视为粘液,影响螺旋分离器的分离效率。这是由于它们具有大的表面积,会影响纸浆的粘度,而粘度的增加会影响分离行为。因此,粘液的含量超过5-10%时有害。影响螺旋溜槽实验的另一个因素是水流流速。洗涤水的主要作用是释放被困在致密颗粒的高堆积密度床中的轻质和中etal颗粒。洗涤水的增加会导致精矿品位的增加,但最终会导致回收率的降低。在运行过程中,随着水流的增大,尾矿出口箱可能会发生溢流。溢流会脉石矿物回流,最终降低铬品位。此外,螺旋溜槽厂家（机组手册指南）建议,水流的最佳速度应限制在1 m3/h,相当于16.67 LPM。高的洗涤水流速会使密集的颗粒远离浓缩孔或分流器,扰乱分离流型,从而干扰分离机制,导致重新混合,对分离产生不利影响。洗涤水的另一个作用是稀释浓浆以保证内部浓缩带的流动性。由于内部浓缩带含水较少,容易沉淀,移动缓慢。水流的定向引流可以确保适当的流动性。综上所述,从螺旋溜槽实验可以得出两个结论;褐铁矿采用中etal粒径和10 LPM（Cr品位2.63%;Cr回收率82.39%）的水流为最佳条件;腐泥土的最佳工艺条件为中etal粒径和16 LPM（Cr品位1.63%;Cr回收率78.6%）的水流流速。然而,这种分离方法没有显著提高铬的品位。它清理了原矿表面的粘泥,但仅靠螺旋溜槽无法生产出令人满意的精矿。因此,需要进一步的富集方法才能达到目标铬品位。振动台选铬矿的研究对螺旋溜槽实验的最佳工艺进行了振动台试验。实验输入的物料是来自螺旋溜槽最佳条件的预浓缩矿石,以螺旋溜槽精矿中的褐铁矿和腐泥土两种预选矿石为实验对象进行研究。每种预精矿的工艺参数均为水流流速,控制在10~22 LPM之间。对褐铁矿预选矿的振动台处理产品进行了研究。与其他馏分相比,浓缩馏分明显存在高铬产品,具有优异的回收率。在22 LPM时,精矿馏分中铬的最大品位值为30.75%。在13 LPM时,精矿中的铬回收率提高至60.87%。与其他馏分相比,精矿馏分中的铁品位相对较低。铁品位一般随着水流增加而下降,同时,精矿中铁的回收率也随着水流的增加而下降,最低回收率为2.47%。与中尾矿馏分相比,精矿馏分的镍品位相对较低。品位随水流增量变化不大。精矿馏分的镍回收率非常低,不超过3%。此外,精矿和中馏分中的Cr/Fe比均随水流流速的增加而增加,尾矿的Cr/Fe比保持在较低水平。精矿中的Cr/Fe比在所有流速中均超过了富集阈值。腐泥土的预浓缩矿石也在振动台上进行了实验,并对产品进行了检测。精矿馏分中的铬品位随水流增量呈下降趋势,在22 LPM的水流中最高,铬品位为16.58%。中级馏分和精矿中的铬的回收率均随着水流的增加而下降。精矿馏分中铬的最高回收率为81.19%。尾矿馏分中铁品位最高可达15.85%,且随水流增量呈下降趋势。另一方面,浓缩馏分在22 LPM时的回收率最低（2.28%）。精矿中最低的镍品位为0.27%。回收率方面,尾矿馏分的回收率为82.07%（19 LPM）,而精矿品位的镍回收率仅为0.41%（22 LPM）。随着精矿和中馏分水流量的增加,Cr/Fe比增加。在所有水流中,精馏分的富集率都超过了富集阈值。水流明显影响精矿馏分中的铬富集。水流的作用分析可以很好地解释铬铁矿选矿的结果。水流会明显影响精矿馏分中的铬富集。有研究计算了水流与铬品位增加之间的相关性。他们使用分离效率计算将水流增量转化为浓缩部分的产水量。随着水流量的增加,浓缩部分的产水量也增加。因此,产水量与分离效率成正比关系。观察分离效率的变化趋势,发现与Cr/Fe比的变化趋势相同。由于Cr/Fe比可以作为质量的评价指标,因此可以认为分离效率（与水流量和产水量密切相关）与铬的提质成正比关系。分别选择样品WF 14（19 LPM;Cr品位29.93%;Cr回收率58.33%）和WF 22（13 LPM;Cr品位7.89%;Cr回收率80.97%）作为褐铁矿和腐泥土的最佳工艺参数。WF 14满足QMB铬品位要求,铬铁矿分离效率最高,回收率更好。对于WF 22,很难确定该样品为最佳工艺条件,但考虑到回收值和Cr/Fe比,该样品优于WF21样品。铬铁矿的磁选研究本实验有望完成铬铁矿的分离。该阶段利用不同的磁化率来促进矿物分离,从精矿中去除磁铁矿。以螺旋溜槽精矿和振动台精矿中褐铁矿和腐石矿两种类型的精矿为试验对象进行了试验。各类型精矿的参数条件相同,即磁性强度,范围为309~2197 Gs。利用褐铁矿精矿进行磁选试验,成功制备出非磁性和磁性组分,并对产品进行了观察。非磁性组分的铬品位变化趋势波动较大,磁性强度的增加会增加磁选精矿中铬的品位,其中1676 Gs的磁化强度时,非磁性组分中的铬品位最高。两种组分中铬的回收率呈明显的反比关系,且铁品位变化趋势相似,即随着磁性强度的增加,铁品位下降,1676 Gs的磁选强度时,非磁性组分的铁品位和回收率最低。非磁性镍和磁性镍的品位变化趋势相似,在577 Gs时增加,然后逐渐降低,2197 Gs磁选后的镍品位和回收率最低。Cr/Fe和富集比随磁性强度的增加波动。铬铁矿中Cr/Fe含量的理论阈值和富集阈值是评价铬含量的两个阈值。磁性强度在1000 Gs以上的样品超过了理论Cr/Fe含量阈值,但只有磁性强度在1500~1900 Gs的样品超过了富集阈值。对腐泥土精矿的磁选产物进行了研究。非磁性组分的铬品位在577 Gs磁强度处达到峰值,随后下降。而磁性部分中铬的回收率则呈相反的关系。在非磁性组分中,铬的最大品位和回收率分别为10.01%（577 Gs）和99.39%（309 Gs）。两个组分的铁品位呈现相似的趋势:随着磁强的增加,铁品位下降。对于铁回收率,非磁性部分的最低铁品位和最低回收率是通过在2197 Gs的磁强度实现的。非磁性和磁性部分的镍品位表现出不同的趋势。磁性组分中镍品位随着水流增加而逐渐降低,而非磁性组分磁选后的最低镍品位和回收率分别为0.281%（1112 Gs）和86.58%（2197 Gs）。Cr/Fe比和富集比随着磁强度增量变化不大。磁强超过309 Gs的样品超过富集阈值,但没有样品超过理论Cr/Fe阈值。综上所述,随着磁性强度的提高,磁性组分中的铬品位增加。铬铁矿的磁化率会随着场强的增加而增加的原因是铬铁矿具有顺磁性,顺磁性沿磁力线被吸引到场强较大的点。另一种可能性是,由于解离不完全,小部分的铬铁矿与较高部分的磁铁矿的同一粒或颗粒包裹在一起。分别选择样品CM 14（1676 Gs;Cr品位28.45%;Cr回收率97.64%）和CM 21（309 Gs;Cr品位9.06%;Cr回收率99.39%）作为褐铁矿和腐泥土的最佳参数。CM 14满足QMB的铬品位要求,铬铁矿理论Cr/Fe、分离效率最高,回收率更好。对于CM 21,很难将该样品确定为最佳条件,但考虑到回收值和Cr/Fe比,该样品优于CM 22样品。建议的铬铁矿选矿方法总结本文详细介绍了褐铁矿选矿工艺流程中各设备的最优参数,与QMB此前的工作相比有了改进。该研究使铬的品位和回收率分别提高了18%和40%,表明该方法能够成功分离褐铁矿中铬铁矿,对公司的研究工作有促进作用。本文还介绍了在每台设备上使用所有最佳参数进行腐泥土选矿试验的流程图。非磁性产品中铬铁矿的最终品位未能达到QMB的目标品位,仅为22%。其不成功的过程首先是由于铬在腐泥土中的分布:均匀分布使铬与基体分离变得困难。尽管铬的分离没有成功,但从回收率可以高达63%来看,该方法仍有改进空间。尽管使用不经济的进料矿石（腐泥土）进行选矿,但与QMB之前的工作相比,回收率提升了一倍。此外,它为同一研究领域的其他研究人员提供了腐泥土选矿的参考。本文还介绍了不同选矿方法对铬品位和回收率的比较。由于磁选分离机制简单,使用磁分离的单次分离通常表现出更高的回收率。磁选也常用于高品位铬铁矿的选矿或中端选矿。重磁选联合选矿工艺的回收率最低,但在后续选矿过程中容易出现物料损失。本研究属于重磁选法。与其他方法相比,褐铁矿的研究结果具有优势,最终产品中分离出的铬铁矿满足工业要求。另一方面,研究的腐泥土的铬品位和回收率很低,这是由于原矿中铬品位低、分布较为均匀,难以分离。因此,本方法不适用于腐泥土的选矿。