红土镍矿化学成分的相关性探析

孙成才，徐兴启，吕有成，李福华，王琳

(山东省第八地质矿产勘查院，山东 日照　276826)

红土镍矿化学成分的相关性探析

孙成才，徐兴启，吕有成，李福华，王琳

(山东省第八地质矿产勘查院，山东 日照276826)

红土镍矿进口量大、成分复杂、差异性大。为全面了解红土镍矿中各化学成分的相关性，以日照港为主，连云港、天津港为辅，从2013年1月—12月，按进港量多少，每月抽取11～25个样本，共228个。通过元素分析，检出主要元素19个，逐对分析相关性。发现地质作用造成的多元素共生关系，也有外部环境风化-淋滤后的弱相关、不相关，甚至有风化-淋滤过程中形成的强相关。

红土镍矿；进口；化学成分；测试方法；相关性

引文格式：孙成才，徐兴启，吕有成，等.红土镍矿化学成分的相关性探析[J].山东国土资源，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

红土镍矿为硫化镍矿岩体风化-淋滤-沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30°以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带—亚热带地区。是目前可供人类开发利用的两种镍矿资源之一，其储量约占70%。

一直以来，由于受选冶技术限制和生产成本偏高的制约，没有很好的开发利用。随着技术发展，我国不锈钢企业2006年第四季度在红土镍矿生产工艺上取得重大突破[1-3]，生产成本大大降低，红土型镍矿得到了很好的应用，已成为我国乃至全球工业生产用镍的重要来源。

经过多年开采，我国硫化镍矿急剧减少[4]，氧化镍矿储量少且品位低、难提取，与国外氧化镍矿储量大、品位高的国家相比，缺乏竞争力。为此中国有色金属企业积极在全球范围内开发红土镍矿资源。

自2006年6月第一船红土镍矿从菲律宾运往中国以来,进口量迅速增长。2012年，提供33%的市场供给,生产了60%的不锈钢。我国镍资源自给率逐渐下降，供需缺口持续扩大。因此，对镍矿资源开展深入的矿石特性研究势在必行[5-6]。

红土镍矿进口量大、成分复杂、差异性大。为了全面了解进口红土镍矿化学成分的相关性，以日照港为主，连云港、天津港为辅，从2013年1月—12月，按进港量多少，每月抽取11～25个样本，共228个。通过元素分析，讨论元素之间的相关性，为相关从业者提供参考。

1　方法部分

1.1仪器

等离子体发射光谱仪：Icap 6000，美国Thermo。X射线荧光光谱仪：Axios，荷兰PANalytical。压样机：ZHY401A，北京众合。

1.2试剂

浓硝酸：分析纯。氢氟酸：分析纯。高氯酸：分析纯。浓盐酸：分析纯。SnCl2：分析纯。HgCl2：分析纯。浓硫酸：分析纯。浓磷酸：分析纯。重铬酸钾：分析纯。

1.3测试过程

1.3.1镍测试

称取0.2000g样品，放入聚四氟乙烯坩埚，加少量蒸馏水润湿；加10mL浓盐酸、5mL浓硝酸、5mL氢氟酸，电热板上蒸干；再加3mL高氯酸，蒸干；加10mL浓盐酸、适量蒸馏水，加热至澄清；冷却，定容于250mL容量瓶。用等离子体发射光谱仪测试。

1.3.2铁测试

称取0.2000g样品，放入聚四氟乙烯烧杯，加少量蒸馏水润湿；加10mL浓硝酸、5mL氢氟酸，电热板上蒸干；再加3mL高氯酸，蒸干；加10mL浓盐酸、适量蒸馏水，加热，用SnCl2还原至无色，再过量两滴；冷却，加入10mL饱和HgCl2，10mL硫磷混合酸，用重铬酸钾滴定。

1.3.3其他元素测试

称取3.0g样品，用硼酸压制成片，用X荧光光谱仪测试。

1.4数据处理

检出率大于35%的元素共19个，选取任意两个，一个含量对另一个含量作图，观察其相关性。重复以上操作，完成所有171对组合。

2　结果与讨论

在红土镍矿贸易中，人们通常认为镍和铁是负相关的，并将其分为低镍高铁和高镍低铁等不同品种。然而，从图1中可以发现，镍和铁虽然有负相关性，但趋势并不十分明显，仍有很多样品游离于这个趋势之外。在图2中，可以发现铬和铁具有正相关性，而且趋势非常明显，没有样品脱离大趋势。在该文中，将类似于镍-铁、不很明显的相关性称为弱相关，将类似于铬-铁、明显的相关性称为强相关，将没有任何相关性称为不相关。按照这个规律，将19种元素、171对组合的相关性结论列于图3。

图1　镍与铁的相关性

图2　铬与铁的相关性

图3　十九元素间的相关性

2.1强相关性

在图3可以看出，14对元素之间具有强相关；其中8对正相关，6对负相关；共涉及8个元素；铬的强相关性最突出，存在6对。

硅、铁、氧是红土镍矿的基体元素，含量高。其相关性由化合物中元素比例的反映。铁和硅都以氧化物存在，具有竞争关系，负相关；而在氧化硅中氧元素所占的比例高，因此硅氧正相关，铁氧负相关。锰、铬、钴含量较低，相互之间以及与铁之间的6对强相关都是正的，与硅、氧之间的4对强相关都是负的，因此，可以推测锰、铬、钴与铁共生。铝钛之间是正的强相关，应该是共生关系。

2.2元素差异

从图3可知，19种元素之间共有69对相关。12个元素相关性较多，分别与9～13个元素相关，它们分别是镍、铁、氧、硅、镁、铝、铬、锰、钴、锌、硫、钒。硫化镍矿岩体在风化-淋滤-沉积形成红土镍矿过程中，有些元素(2.1中前6种)的相关性没被破坏、表现明显；而另一些受到外力破坏，但并不完全，表现出广泛的弱相关。

其余7种元素与其他元素相关性很差。其中，氯、铜、磷与任何元素都不相关，钾和钠只在含量较高时有一定正相关，钙和钛也仅与3个元素相关。这些元素大多易溶于水。在风化-淋滤-沉积形成红土镍矿过程中，流失严重，破坏了与其他元素的相关性。钛、铝之间正的强相关，应该是在风化-淋滤-沉积过成中形成的。

2.3总体规律

在19种元素中，除了无相关性的氯、铜、磷和极少相关性的钾、钠外，其余14种元素可以分为两类，一类为镍氧硅镁钙，第二类为铁铝铬锰钴锌钛硫钒。在图3中可以发现，凡是一类元素与二类元素之间存在的相关性都是负的，凡是同类元素之间存在的相关性都是正的。

3　结语

红土镍矿是经历了复杂的地质和外部环境共同作用而形成的。成分之间的关系十分复杂。既包含地质作用形成的多元素共生关系，也包括外部环境风化-淋滤后的弱相关、不相关，甚至在风化-淋滤过程中形成的强相关。要深入了解红土镍矿，还需进一步研究。

[1]昆明贵金属研究所.不同类型红土镍矿的还原-磨选处理方法[P].中国专利：101073790A,2007-11-21.

[2]昆明贵金属研究所.一种转底炉-电炉联合法处理红土镍矿生产镍铁方法[P].中国专利：101020958A,2007-08-22.

[3]昆明贵金属研究所.一种转底炉快速还原含碳红土镍矿球团富集镍的方法[P].中国专利：101020957A,2007-08-22.

[4]刘明宝，印万忠.中国硫化镍矿和红土镍矿资源现状及利用技术研究[J].有色金属工程,2011，(3)：25-28.

[5]李建华，程威，肖志海.红土镍矿处理工艺综述[J].湿法冶金，2001，(4)：191-194.

[6]刘大星.从镍红土矿中回收镍、钴技术的进展[J].有色金属(冶炼部分)，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；编辑：曹丽丽

孙成才(1981—)，男，山东无棣人，工程师，主要从事地质实验测试及管理工作，E-mail：sunchengcai002@163.com

P578.4

B