鎳冶煉工藝摘抄

1、火法* % U" a% A/ " u/ u+ N: P* s, k" f: H1、還原熔煉鎳鐵工藝, g; Y* d2 p/ S. f& t0 M- V    還原熔煉鎳鐵工藝是用得最多的火法處理工藝。目前有十多家規(guī)模較大的工廠使用該工藝，產(chǎn)量(按鎳計)超過25 t。具有代表性的生產(chǎn)廠家有法國鎳公司的新喀里多尼亞多尼安博冶煉廠、哥倫比亞塞羅馬托莎冶煉廠、日本住友公司的八戶冶煉廠。9 D9 w9 H4 m+ N4 j9 # K$ 6 u/ R# # , ( M. m3 Q    還原熔煉鎳鐵工藝得到的產(chǎn)品中含鎳的質(zhì)量分

2、數(shù)為20%一30%，鎳回收率為90%一95% 。就還原熔煉的設(shè)備而言，較大生產(chǎn)規(guī)模的工廠大都采用電爐熔煉，小廠則采用鼓風(fēng)爐熔煉。鼓風(fēng)爐熔煉生產(chǎn)鎳鐵的優(yōu)點是投資小、能耗較低，適合規(guī)模小、電力供應(yīng)困難以及含鎳較低的紅土礦區(qū)，其缺點是對礦石適應(yīng)性差，對鎂含量有較嚴(yán)格的要求，另外不能處理粉礦，對入爐爐料也有嚴(yán)格的要求。電爐熔煉適合處理各種類型的氧化鎳礦，依據(jù)原料的供應(yīng)情況、礦石的貯量等決定，生產(chǎn)規(guī)模則可大可小，對入爐爐料的粒度也沒有嚴(yán)格的要求，粉料以及較大塊料都可直接處理，但缺點是能耗太大。  ! X. i& D+ a/ D- R2、還原硫化熔煉鎳梳工藝5 n1 C- p3

3、 l! r/ J% , x$ i- c3 o    锍即人工熔合的簡單(低價態(tài))硫化物，其組成除了熔煉中要提取的金屬硫化物外，通常存在鐵的硫化物，锍的熔點遠低于組成該锍的單獨硫化物的熔點，另外其密度在4.5一6 g/cm3之間，易于與渣分離。還原硫化熔煉處理氧化鎳礦生產(chǎn)鎳梳工藝是最早用來處理氧化鎳礦的，早在上世紀(jì)二三十年代就得到了工業(yè)應(yīng)用。當(dāng)時采用的是鼓風(fēng)爐熔煉，該工藝與鼓風(fēng)爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵的工藝存在相同的缺點。上世紀(jì)70年代以后建設(shè)的大型工廠均采用了電爐熔煉的技術(shù)來處理氧化鎳礦生產(chǎn)鎳锍。目前幾個最大的、年產(chǎn)鎳量大于4萬t的工廠分別在印度尼西亞和新喀里多尼亞，全世界由氧化

4、鎳礦生產(chǎn)鎳梳的鎳量在12萬t左右。高鎳硫產(chǎn)品一般鎳的質(zhì)量分數(shù)為79%，硫質(zhì)量分數(shù)為19%左右，全流程鎳回收率約70%。4 R8 Y3 P  t: P6 V% l& h7 W, L2 I6 B: c3 r1 M5 F2 f% W    還原硫化熔煉的硫化劑可供選擇的有黃鐵礦( FeS2 )、石膏(CaS04·2H2O)、硫磺或含硫的鎳原料。選擇的原則是來源方便、充足、價格合理以及氧化鎳礦造渣成分的含量等因素。采用硫磺作硫化劑的優(yōu)點是簡單易行，而且對熔煉過程不產(chǎn)生負面影響(即不影響渣成分、處理能力，不增加電耗)，但價格較貴，硫的有效利用率不

5、高，而且還需要有一套硫磺熔化和輸送噴灑的設(shè)施。國際鎳公司(INCO)所屬的印度尼西亞、新喀里多尼亞的工廠均采用硫磺作硫化劑。將硫磺熔化后，有控制地噴灑在回轉(zhuǎn)窯焙燒的處于一定溫度下的焙砂上，使鐵、鎳轉(zhuǎn)化為硫化物，而后送人電爐熔煉生產(chǎn)高鎳锍。9 J9 Z' - - g* b$ i' c還原硫化熔煉鎳锍工藝的產(chǎn)品高鎳锍，具有很大的靈活性:經(jīng)焙燒脫硫后的氧化鎳可直接還原熔煉生產(chǎn)用于不銹鋼的通用鎳;也可以作為常壓撥基法精煉鎳的原料生產(chǎn)鎳丸和鎳粉;由于高鎳锍中不含銅，還可以直接鑄成陽極板送硫化鎳電解精煉的工廠生產(chǎn)陰極鎳。  a( h1 b& y; X$ D4 l

6、# J6 J7 |6 s2 m+ K    火法工藝能耗高，金屬綜合回收效果差，為保證礦石處理的經(jīng)濟性，通常要求礦石達到一定品位;所以，在開始熔煉前，首先需對風(fēng)化程度低、品位較低的礦石篩除;但是，火法工藝適合處理硅鎂鎳類型礦(即礦床下部硅、鎂的含量比較高、鐵含量較低、鉆含量也較低的礦石)。9 G# y6 $ 9 G$ & o! * # U/ X% x/ N6 r$ z4 v$ S( W! Y% k" ( A4 x/ p4 X6 y3 e5 1 G0 S+ s( y  S% I: |% T/ H9 濕法+ i  F7

7、L3 m, R. I% I: 4 X 7 U. S: & J/ R2 0 I) 2 R- R1、氨浸工藝, 8 q- C% . w) A    濕法工藝處理氧化鎳礦的工業(yè)始于20世紀(jì)40年代，最早采用的就是氨浸工藝，又稱為Canon工藝，其代表性的工廠是美國建設(shè)的古巴尼加羅鎳廠。氧化鎳礦經(jīng)干燥、還原焙燒后得到的焙砂進行多段常壓氨浸，還原焙燒的目的是使硅酸鎳和氧化鎳最大限度地被還原成金屬，鎳、鈷及部分鐵被浸出進人液相，與氨不溶性脈石分離。% M/ h/ s& H& H7 s6 Z/ H4 5 # w* g0 j, m. G9 v8 u  &#

8、160; 金屬鐵呈鐵氨絡(luò)合物進人溶液后再氧化成Fe3+，水解生成氫氧化鐵沉淀，氫氧化鐵沉淀時會造成較大的鈷損失。6 + H) a0 h$ 5 2 . B# V  _; T4 q# Y8 X& f    氨浸液通過蒸氨得到堿式碳酸鎳，然后煅燒得到NiO。 NiO可以作為產(chǎn)品出售，也可以加氫還原得到金屬Ni。鈷從蒸氨尾液中用H2S沉淀得到硫化鈷。尹飛等人采用選擇性還原焙燒-氨浸工藝，從低品位紅土鎳礦中綜合提取鎳、鈷、鐵，得到了最佳的氨浸工藝條件為:NH3/CO2為90:60，焙砂粒度為0.074 mm,占80%，液固比L/S為2，浸出溫度為25，浸出

9、終點電位大于-100 mV，鎳、鈷浸出率分別為89.9%和62.2%，浸出劑可以循環(huán)使用。; f" x2 a" u: ; N. ?5 ?* p. R1 Z. 5 I( 2 A! D    20世紀(jì)80年代末年澳大利亞昆士蘭鎳公司(QNI)的雅布魯廠(Yabula)對傳統(tǒng)的還原焙燒-氨浸工藝作了很大的改進，主要是氨浸液采用了Lix84-1萃取，反萃得到的硫酸鎳溶液電積即可以得到高質(zhì)量的陰極鎳，而鈷存在于萃余液中，用硫化物沉淀可得到硫化鈷。1997年以前該廠出售硫化鉆，現(xiàn)在已經(jīng)建了鈷精煉廠，生產(chǎn)能力為5.5萬t/a鎳和2000t/a鈷。: k* o6 c1

10、V) d8 a$ p$ D4 l5 G* ' V. W# C;     還原焙燒-氨浸工藝處理氧化鎳礦，其產(chǎn)品可以是鎳鹽、燒結(jié)鎳、鎳粉、鎳塊等。氨浸法處理工藝不適合處理含銅和含鈷高的氧化鎳礦以及硅鎂鎳型的氧化鎳礦，只適合于處理表層的紅土礦，極大地限制了氨浸工藝的發(fā)展。此外，氨浸工藝鎳、鈷回收率偏低，全流程鎳回收率僅為75%-80%，鈷約40%-50%。到目前為止，世界上只有4家工廠采用氨浸法處理氧化鎳礦，而且都是在上世紀(jì)70年代以前建設(shè)的，三十多年來沒有一家新建工廠采用氨浸工藝。9 T0 E5 S7 j' / i& R4 g) Q6 ! O$ n&q

11、uot; n3 P+ f$ x- 4 O7 A) R; u+ o: $ f5 Z, l+ _- T: Q, j4 x+ n% D% G, R; G2、高壓酸浸工藝; , x, Q6 n% q    高壓酸浸工藝(High pressure acid leaching，又稱HPAL工藝)適合于處理低鎂(鋁)高鐵類型的紅土鎳礦，于上世紀(jì)的50年代得到了工業(yè)應(yīng)用，代表性的工廠是古巴毛阿(Moa)鎳冶煉廠。在250270、45 MPa的高溫高壓條件下，用硫酸將鎳、鈷等有價金屬和鐵、鋁礦物一起溶解，在隨后的反應(yīng)中，控制一定的pH值等條件，使鐵、鋁和硅等雜質(zhì)元素水解進人渣中，鎳、鈷選擇

12、性進人溶液，達到與大部份脈石分離的目的，然后通過凈化、除雜、分離等工序，即可得到鎳、鈷產(chǎn)品。9 M: - $ J% Q% _4 l! Z) R0 X* c, D1 X) T7 e    加拿大鷹橋公司(Falconbridge)用高壓酸浸工藝生產(chǎn)鎳鈷混合硫化物，作為該公司在挪威的精煉廠處理的原料。4 h! a% z5 t! x/ R+ O- m" A* o4 _1 o. e1 J7 L5 m& v5 M. S    上世紀(jì)末澳大利亞建立了3個采用HPAL工藝處理鎳紅土礦的工廠(Cawse, Bulong, Murrin Mur-rin

13、)，近年來已開始盈利。盡管它們前面均采用高壓酸浸，但后半部流程有所不同?？妓规噺S生產(chǎn)氫氧化鎳中間產(chǎn)品，然后再電解得到金屬陰極鎳和硫化鈷。布隆廠的流程則不經(jīng)過氫氧化鎳中間產(chǎn)品的過程，直接電解生產(chǎn)金屬鎳和鈷。莫林莫林則與古巴Moy Bay鎳廠現(xiàn)場流程相近，并沿用加拿大Sherritt技術(shù)，先生產(chǎn)混合的硫化鎳/鈷中間產(chǎn)品，而后電解精煉生產(chǎn)出金屬鎳和鈷。% f) w7 O! y$ Z0 _! p3 X( _! ?. I0 d# x1 J" n$ J0 y: H( b9 q& 0 |6 E1 G) n8 S. e! l3 u  u7 P1 M- j* Z, x2 K

14、    由于約70%的紅土礦資源是褐鐵礦型的，高壓酸浸技術(shù)受到了極大關(guān)注，其發(fā)展趨勢大于火法工藝。從1998年以來，幾家大公司，包括BHPBilliton公司(BHPB )、巴西國有礦業(yè)公司(CVRD)、加拿大的鷹橋公司(Falconbridge)和國際鎳公司(INCO )，都已進行該方面的技術(shù)開發(fā)工作。HPAL工藝均經(jīng)過高壓釜浸出工序，主要的區(qū)別在于礦漿是直接加熱還是間接加熱、體系中是用新水還是用含鹽水、高壓釜浸出液采用何種方法處理以及得到何種鎳和鈷的產(chǎn)品。該工藝適合于處理低鎂含量的氧化鎳礦，礦石中鎂含量過高會增加酸的消耗，提高操作成本，對工藝過程也會帶來影響。如果礦石中

15、的鈷含量高，則更適合采用酸浸工藝，不僅鈷的浸出率比氨浸工藝高，而且由于鈷的價值比鎳高，使酸浸工藝的單位生產(chǎn)成本大幅度降低。紅土鎳礦不同處理工藝的綜合比較見下表所示。* C  C) E) O4 D* e& f$ |% b5 B6 m( L0 s( k3、還原焙燒-酸浸工藝' Q7 q  i4 0 c( W* _) m    還原焙燒-酸浸或亞硫酸浸出工藝，可在常壓下進行。將礦粉在710730下還原焙燒，得到的焙砂球磨后，采用1% H2SO4浸出，Ni浸出率為80%85% , Fe浸出率為10%。如果用5% H2SO4浸出，Ni浸出率可達95% ,Fe浸出率為15%20% 。礦石還原焙燒后，用亞硫酸或吹人SO2的水浸出，也可取得較好的效果。2 k* T9 9 C6