利用红土镍矿冶炼镍铁合金及不锈钢
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1.2 红土镍矿资源

镍矿在地壳中的含量为0.01%,已知含镍矿物约50余种。海底的锰结核中镍的储量很大,是镍的重要远景资源。镍矿床主要分为两大类:岩浆型硫化镍矿和风化型红土镍矿(氧化镍矿)。

硫化镍矿主要以镍黄铁矿[(Fe,Ni)9S8]、紫硫镍铁矿(Ni2FeS4)、针镍矿(NiS)等游离硫化镍形态存在,有相当一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中。Ni2+具强烈亲硫性。在岩浆结晶早期,在镍含量一定的前提下,镍在岩石中的富集程度取决于硫的逸度。当有足够的硫时,镍与硫及似硫物(砷、锑)形成含镍硫化物,在硅酸矿物结晶前分离出来,形成镍的硫(或砷)化物(如针镍矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、红砷镍矿、砷镍矿、镍华)。也即含镍的铁高、镁高、硅低的辉长岩类以岩浆形式并入地表,与紧密伴生的硫化物一起,冷凝形成硫化镍矿床。硫化镍矿床普遍含铜,常称含铜硫化镍矿床。除铜外,一般常伴生有铁、铬、钴、锰、铂族金属、金、银及硒和碲等元素。硫化镍矿床的矿石按硫化率,即呈硫化物状态的镍(SNi)与全镍(TNi)之比将矿石分为:原生矿石SNi/TNi>70%;混合矿石SNi/TNi为45%~70%;氧化矿石SNi/TNi<45%。硫化镍矿石按镍含量可分为下列三个品级:特富矿石Ni≥3%;富矿石1%≤Ni<3%;贫矿石0.3%≤Ni<1%。富矿石及贫矿石需经选矿,特富矿石可直接入炉冶炼。

红土(型)镍矿(Nickel Laterites)是指热带或亚热带气候条件下,超基性岩遭受强烈化学风化作用,镍从含镍的硅酸盐矿物中分解出来,随地表水往下渗透,并在风化壳中新生成富含镍的次生矿物,使原来呈分散状态的镍得到富集,从而形成可供工业利用的风化壳型镍矿床。红土镍矿主要可分为两大类:硅酸盐类(最常用的存在形式是硅镁镍矿)和含镍褐铁矿。氧化镍矿石按氧化镁含量分为:铁质矿石MgO<10%;铁镁质矿石MgO为10%~20%;镁质矿石MgO>20%。

世界镍资源主要有来源于硫化物型矿和红土型矿。其中前者主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国和南非等国;后者主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚以及多米尼加等国。

1.2.1 世界红土镍矿资源

关于报道世界镍资源总量的文献较多,各文献统计数据差异较大。据美国地质调查局(USGS)的统计数据显示(表1-7),2008年世界镍储量为7000万吨,储量基础为1.5亿吨。

表1-7 2004~2008年世界镍储量和储量基础

注:数据来源于美国地质调查局(USGS)。

根据Ashok D Dalvi等学者2004年在加拿大勘探开发者协会年会(PDAC)上发布的资料,全球陆地已查明的镍储量为22300万吨,其中硫化镍矿为6200万吨(平均品位0.58%),占27.8%;红土镍矿(氧化矿)的储量占世界陆基镍资源总量的72.2%,约为16100万吨(平均品位1.28%)。世界红土镍矿资源分布情况见表1-8。储量大小与镍的边界品位有密切关系,当边界品位取值低时,其资源量将会成指数倍增。

表1-8 世界红土镍矿资源分布情况

用红土镍矿生产的镍金属年产量占世界原生镍年产量在逐年增加(表1-9),目前大于50%。随着硫化镍矿资源的日趋枯竭,红土矿将是未来镍的主要来源。

表1-9 1950~2010年世界用红土镍矿原生镍年产量的比例变化

根据红土镍矿床的地理分布,可将世界红土镍矿大致分为大洋洲、东南亚、中南美洲、非洲、欧洲和乌拉尔等6个成矿区。大洋洲成矿区内已探明红土镍矿(金属量)超过5800万吨,其中大部分产于新喀里多尼亚和澳大利亚,巴布亚新几内亚、所罗门群岛及新西兰有少量分布;东南亚成矿区内已探明红土镍矿(金属量)超过5200万吨,其中大部分产于印度尼西亚、菲律宾,部分产于缅甸,少量产于马来西亚;中南美洲成矿区内已探明红土镍矿(金属量)约3000万吨,主要分布于古巴、巴西、危地马拉、多米尼加、波多黎各、哥伦比亚和委内瑞拉等赤道与近赤道国家,其中又以古巴、巴西、危地马拉等国最为丰富;非洲成矿区内已探明红土镍矿(金属量)约1300多万吨,主要分布于非洲西部、中部、北部地区及东南部马达加斯加岛。该区红土镍矿多数只有次经济意义,具有开发价值的只有科特迪瓦、布隆迪、埃及、喀麦隆和马达加斯加的少数几个矿床;欧洲成矿区内已探明红土镍矿(金属量)约400多万吨,主要分布于希腊、塞尔维亚、波兰、阿尔巴尼亚等国及毗邻的西亚土耳其;乌拉尔成矿区内已探明红土镍矿(金属量)约200多万吨,主要分布于俄罗斯乌拉尔中部和南部,少量分布在北哈萨克斯坦。

1.2.2 中国红土镍矿资源

中国镍矿资源比较丰富,主要有两种类型:硫化铜镍矿和红土镍矿。截至1997年,中国已探明的镍金属储量和基础储量为873.14万吨,约占全球陆地上累计探明的镍金属储量和基础储量的3.95%,位居世界第9位(美国地质调查局,2009年),但是以硫化铜镍矿为主,约占全国总量的86%,红土镍矿占14%,储量较少。

我国镍矿分布就大区来看,主要分布在西北、西南的甘肃、新疆、四川、云南和青海5省(区),其保有储量占全国总储量的比例分别为95%。其中甘肃储量最多,占全国镍矿总储量的70%,其次是新疆、云南、吉林、湖北和四川。而红土镍矿主要分布在云南省,如元江中型红土镍矿、潞西市邦滇寨小型红土镍矿床,部分分布在青海省和海南省。