紅土鎳礦化學(xué)成分的相關(guān)性探析

孫成才，徐興啟，呂有成，李福華，王琳

(山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 日照　276826)

紅土鎳礦化學(xué)成分的相關(guān)性探析

孫成才，徐興啟，呂有成，李福華，王琳

(山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 日照276826)

紅土鎳礦進(jìn)口量大、成分復(fù)雜、差異性大。為全面了解紅土鎳礦中各化學(xué)成分的相關(guān)性，以日照港為主，連云港、天津港為輔，從2013年1月—12月，按進(jìn)港量多少，每月抽取11～25個樣本，共228個。通過元素分析，檢出主要元素19個，逐對分析相關(guān)性。發(fā)現(xiàn)地質(zhì)作用造成的多元素共生關(guān)系，也有外部環(huán)境風(fēng)化-淋濾后的弱相關(guān)、不相關(guān)，甚至有風(fēng)化-淋濾過程中形成的強(qiáng)相關(guān)。

紅土鎳礦；進(jìn)口；化學(xué)成分；測試方法；相關(guān)性

引文格式：孫成才，徐興啟，呂有成，等.紅土鎳礦化學(xué)成分的相關(guān)性探析[J].山東國土資源，2015,31(4)：50-52. SUN Chengcai, XU Xingqi, LV Youcheng, etc.Relationship between Chemical Components of Laterite Nickel Deposit[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(4):50-52.

0　引言

紅土鎳礦為硫化鎳礦巖體風(fēng)化-淋濾-沉積形成的地表風(fēng)化殼性礦床，世界上紅土鎳礦分布在赤道線南北30°以內(nèi)的熱帶國家，集中分布在環(huán)太平洋的熱帶—亞熱帶地區(qū)。是目前可供人類開發(fā)利用的兩種鎳礦資源之一，其儲量約占70%。

一直以來，由于受選冶技術(shù)限制和生產(chǎn)成本偏高的制約，沒有很好的開發(fā)利用。隨著技術(shù)發(fā)展，我國不銹鋼企業(yè)2006年第四季度在紅土鎳礦生產(chǎn)工藝上取得重大突破[1-3]，生產(chǎn)成本大大降低，紅土型鎳礦得到了很好的應(yīng)用，已成為我國乃至全球工業(yè)生產(chǎn)用鎳的重要來源。

經(jīng)過多年開采，我國硫化鎳礦急劇減少[4]，氧化鎳礦儲量少且品位低、難提取，與國外氧化鎳礦儲量大、品位高的國家相比，缺乏競爭力。為此中國有色金屬企業(yè)積極在全球范圍內(nèi)開發(fā)紅土鎳礦資源。

自2006年6月第一船紅土鎳礦從菲律賓運往中國以來,進(jìn)口量迅速增長。2012年，提供33%的市場供給,生產(chǎn)了60%的不銹鋼。我國鎳資源自給率逐漸下降，供需缺口持續(xù)擴(kuò)大。因此，對鎳礦資源開展深入的礦石特性研究勢在必行[5-6]。

紅土鎳礦進(jìn)口量大、成分復(fù)雜、差異性大。為了全面了解進(jìn)口紅土鎳礦化學(xué)成分的相關(guān)性，以日照港為主，連云港、天津港為輔，從2013年1月—12月，按進(jìn)港量多少，每月抽取11～25個樣本，共228個。通過元素分析，討論元素之間的相關(guān)性，為相關(guān)從業(yè)者提供參考。

1　方法部分

1.1儀器

等離子體發(fā)射光譜儀：Icap 6000，美國Thermo。X射線熒光光譜儀：Axios，荷蘭PANalytical。壓樣機(jī)：ZHY401A，北京眾合。

1.2試劑

濃硝酸：分析純。氫氟酸：分析純。高氯酸：分析純。濃鹽酸：分析純。SnCl2：分析純。HgCl2：分析純。濃硫酸：分析純。濃磷酸：分析純。重鉻酸鉀：分析純。

1.3測試過程

1.3.1鎳測試

稱取0.2000g樣品，放入聚四氟乙烯坩堝，加少量蒸餾水潤濕；加10mL濃鹽酸、5mL濃硝酸、5mL氫氟酸，電熱板上蒸干；再加3mL高氯酸，蒸干；加10mL濃鹽酸、適量蒸餾水，加熱至澄清；冷卻，定容于250mL容量瓶。用等離子體發(fā)射光譜儀測試。

1.3.2鐵測試

稱取0.2000g樣品，放入聚四氟乙烯燒杯，加少量蒸餾水潤濕；加10mL濃硝酸、5mL氫氟酸，電熱板上蒸干；再加3mL高氯酸，蒸干；加10mL濃鹽酸、適量蒸餾水，加熱，用SnCl2還原至無色，再過量兩滴；冷卻，加入10mL飽和HgCl2，10mL硫磷混合酸，用重鉻酸鉀滴定。

1.3.3其他元素測試

稱取3.0g樣品，用硼酸壓制成片，用X熒光光譜儀測試。

1.4數(shù)據(jù)處理

檢出率大于35%的元素共19個，選取任意兩個，一個含量對另一個含量作圖，觀察其相關(guān)性。重復(fù)以上操作，完成所有171對組合。

2　結(jié)果與討論

在紅土鎳礦貿(mào)易中，人們通常認(rèn)為鎳和鐵是負(fù)相關(guān)的，并將其分為低鎳高鐵和高鎳低鐵等不同品種。然而，從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，鎳和鐵雖然有負(fù)相關(guān)性，但趨勢并不十分明顯，仍有很多樣品游離于這個趨勢之外。在圖2中，可以發(fā)現(xiàn)鉻和鐵具有正相關(guān)性，而且趨勢非常明顯，沒有樣品脫離大趨勢。在該文中，將類似于鎳-鐵、不很明顯的相關(guān)性稱為弱相關(guān)，將類似于鉻-鐵、明顯的相關(guān)性稱為強(qiáng)相關(guān)，將沒有任何相關(guān)性稱為不相關(guān)。按照這個規(guī)律，將19種元素、171對組合的相關(guān)性結(jié)論列于圖3。

圖1　鎳與鐵的相關(guān)性

圖2　鉻與鐵的相關(guān)性

圖3　十九元素間的相關(guān)性

2.1強(qiáng)相關(guān)性

在圖3可以看出，14對元素之間具有強(qiáng)相關(guān)；其中8對正相關(guān)，6對負(fù)相關(guān)；共涉及8個元素；鉻的強(qiáng)相關(guān)性最突出，存在6對。

硅、鐵、氧是紅土鎳礦的基體元素，含量高。其相關(guān)性由化合物中元素比例的反映。鐵和硅都以氧化物存在，具有競爭關(guān)系，負(fù)相關(guān)；而在氧化硅中氧元素所占的比例高，因此硅氧正相關(guān)，鐵氧負(fù)相關(guān)。錳、鉻、鈷含量較低，相互之間以及與鐵之間的6對強(qiáng)相關(guān)都是正的，與硅、氧之間的4對強(qiáng)相關(guān)都是負(fù)的，因此，可以推測錳、鉻、鈷與鐵共生。鋁鈦之間是正的強(qiáng)相關(guān)，應(yīng)該是共生關(guān)系。

2.2元素差異

從圖3可知，19種元素之間共有69對相關(guān)。12個元素相關(guān)性較多，分別與9～13個元素相關(guān)，它們分別是鎳、鐵、氧、硅、鎂、鋁、鉻、錳、鈷、鋅、硫、釩。硫化鎳礦巖體在風(fēng)化-淋濾-沉積形成紅土鎳礦過程中，有些元素(2.1中前6種)的相關(guān)性沒被破壞、表現(xiàn)明顯；而另一些受到外力破壞，但并不完全，表現(xiàn)出廣泛的弱相關(guān)。

其余7種元素與其他元素相關(guān)性很差。其中，氯、銅、磷與任何元素都不相關(guān)，鉀和鈉只在含量較高時有一定正相關(guān)，鈣和鈦也僅與3個元素相關(guān)。這些元素大多易溶于水。在風(fēng)化-淋濾-沉積形成紅土鎳礦過程中，流失嚴(yán)重，破壞了與其他元素的相關(guān)性。鈦、鋁之間正的強(qiáng)相關(guān)，應(yīng)該是在風(fēng)化-淋濾-沉積過成中形成的。

2.3總體規(guī)律

在19種元素中，除了無相關(guān)性的氯、銅、磷和極少相關(guān)性的鉀、鈉外，其余14種元素可以分為兩類，一類為鎳氧硅鎂鈣，第二類為鐵鋁鉻錳鈷鋅鈦硫釩。在圖3中可以發(fā)現(xiàn)，凡是一類元素與二類元素之間存在的相關(guān)性都是負(fù)的，凡是同類元素之間存在的相關(guān)性都是正的。

3　結(jié)語

紅土鎳礦是經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)和外部環(huán)境共同作用而形成的。成分之間的關(guān)系十分復(fù)雜。既包含地質(zhì)作用形成的多元素共生關(guān)系，也包括外部環(huán)境風(fēng)化-淋濾后的弱相關(guān)、不相關(guān)，甚至在風(fēng)化-淋濾過程中形成的強(qiáng)相關(guān)。要深入了解紅土鎳礦，還需進(jìn)一步研究。

[1]昆明貴金屬研究所.不同類型紅土鎳礦的還原-磨選處理方法[P].中國專利：101073790A,2007-11-21.

[2]昆明貴金屬研究所.一種轉(zhuǎn)底爐-電爐聯(lián)合法處理紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵方法[P].中國專利：101020958A,2007-08-22.

[3]昆明貴金屬研究所.一種轉(zhuǎn)底爐快速還原含碳紅土鎳礦球團(tuán)富集鎳的方法[P].中國專利：101020957A,2007-08-22.

[4]劉明寶，印萬忠.中國硫化鎳礦和紅土鎳礦資源現(xiàn)狀及利用技術(shù)研究[J].有色金屬工程,2011，(3)：25-28.

[5]李建華，程威，肖志海.紅土鎳礦處理工藝綜述[J].濕法冶金，2001，(4)：191-194.

[6]劉大星.從鎳紅土礦中回收鎳、鈷技術(shù)的進(jìn)展[J].有色金屬(冶煉部分)，2002，(3)：6-10.

Study on Relationship between Chemical Components of Laterite Nickel Deposit

SUN Chengcai, XU Xingqi, LV Youcheng, LI Fuhua，WANG Lin

(No.8 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Rizhao 276826, China)

Laterite nickel deposit has the characterisitcs of large imports, complex compositions and high differences. In order to fully understand the correlation between chemical compositions of laterite nickel ore, taking Rizhao Port as the main study area, supplemented by Lianyungang port and Tianjin port, from January to December in 2013, according to the amount of monthly arrivals, extracting 11～25 samples every month and the 228 samples in total, through element analysis, the correlation between 19 major elements has been analyzed. It is found that there are symbiotic relationship between many elements caused by geological effects, weak correlation or no correlation caused by external environment weathering leaching, even strong correlation caused by weathering and leaching.

Laterite nickel deposit; import; test method; chemical components; relationship

2014-05-16；

2014-09-11；編輯：曹麗麗

孫成才(1981—)，男，山東無棣人，工程師，主要從事地質(zhì)實驗測試及管理工作，E-mail：sunchengcai002@163.com

P578.4

B