紅土鎳礦還原焙燒-氨浸工藝還原焙燒工序研究

公琪琪

（新疆有色冶金設(shè)計研究院有限公司，烏魯木齊 830000）

紅土鎳礦還原焙燒-氨浸工藝還原焙燒工序研究

公琪琪

（新疆有色冶金設(shè)計研究院有限公司，烏魯木齊 830000）

隨著硫化鎳礦資源日趨匱乏，開發(fā)利用紅土鎳礦尤為重要?；鸱üに?、濕法工藝是最主要的紅土鎳礦處理工藝，其中濕法工藝以其高回收率、低能耗、低原料要求等優(yōu)點，已逐漸成為紅土鎳礦主要處理工藝。

鎳；紅土鎳礦；火法冶煉；濕法冶煉

1 前言

鎳是一種銀白色金屬，具有優(yōu)良的使用性能，在航空領(lǐng)域、國防領(lǐng)域和日常生物中得到廣泛應(yīng)用。不銹鋼、耐熱鋼、合金鋼及合金鑄鐵作為鎳的最大消耗行業(yè)，其需求量的迅速增長，進(jìn)一步提高了鎳的需求量。現(xiàn)今，可開發(fā)利用的鎳資源主要有硫化鎳礦和氧化鎳礦，而硫化鎳礦資源的日趨殆盡，促進(jìn)了紅土鎳礦的開發(fā)研究［1］。

2 紅土鎳礦鎳資源分布

紅土鎳礦是由含鎳的巖石經(jīng)風(fēng)化、浸淋、蝕變、富集而成的，是由鐵、鋁、硅等含水氧化物組成的疏松粘土狀礦石。世界鎳資源中約70%屬于紅土型鎳礦床，即氧化礦，主要分布在環(huán)赤道的菲律賓、巴西等國［2］。我國紅土鎳礦由于其品位低、提取效率低等缺點，目前僅部分開發(fā)。

3 紅土鎳礦處理工藝

3.1 火法冶煉工藝

3.1.1 還原-熔煉鎳鐵工藝

干燥紅土鎳礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯中預(yù)還原焙燒后，控制出窯爐料溫度在650℃-900℃，經(jīng)電爐還原熔煉后，得到鎳鐵，對其精煉即可得到精煉鎳鐵。該工藝鎳回收率可達(dá)90%以上，Co回收問題有待解決。

3.1.2 還原-硫化熔煉生產(chǎn)鎳锍工藝

該工藝是在1500～1600℃下，加入硫化劑進(jìn)行還原熔煉過程中，產(chǎn)出低鎳锍后，再通過轉(zhuǎn)爐吹煉得到高的工藝過程。硫化過程可添加有黃鐵礦、硫磺等硫化劑。鎳锍工藝Ni回收率為80%左右，但存在工藝冗雜、高能耗的問題，應(yīng)用并不廣泛。

3.2 濕法冶煉工藝

紅土鎳礦濕法工藝主要用于處理低品位紅土鎳礦。常用的濕法冶煉工藝有以下三種：即還原焙燒-氨浸工藝、加壓酸浸工藝、以及常壓酸浸法。

3.2.1 還原焙燒-氨浸工藝

還原焙燒-氨浸工藝又稱Caron法，由Caron教授發(fā)明，并最早應(yīng)用于古巴尼加羅（Nicaro）冶煉廠。其原則工藝流程為：紅土鎳礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原焙燒后，所得焙砂用氨-碳酸銨混合溶液浸出，浸出液中回收鎳。該工藝可實現(xiàn)鎳、鈷與鐵等雜質(zhì)的初步分離，Ni、Co回收率分別在75～80%、40～50%之間。

3.2.2 硫酸加壓浸出工藝（HPAL）

硫酸加壓浸出工藝是指，控制反應(yīng)溫度在240～265℃，采用硫酸對紅土鎳礦進(jìn)行浸出，使Ni、Co生成可溶的硫酸鹽進(jìn)人溶液，鐵等雜質(zhì)留在渣中。該工藝具有高金屬回收率、低生產(chǎn)成本等優(yōu)點。同時，也存在投資費用高、反應(yīng)設(shè)備壽命短等缺點。

3.2.3 硫酸常壓浸出工藝（AL）

由于硫酸加壓浸出工藝浸出過程操作條件要求高、對設(shè)備的磨損嚴(yán)重。為此，研究者開始尋求一種高效的、易操作的紅土鎳礦處理工藝—常壓酸浸工藝。經(jīng)過研究者們長期研究，結(jié)果表明，該工藝可很好的避免加壓浸出工藝存在的問題，但其存在的低金屬回收率、高雜質(zhì)浸出液等問題，制約了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

3 其它處理工藝

隨著細(xì)菌冶金、微波技術(shù)的發(fā)展，研究者開展了此方面的研究，并取得一定成果。

3.1 細(xì)菌冶金工藝

細(xì)菌冶金工藝是通過利用細(xì)菌自身所特有的氧化或還原特性，使目標(biāo)金屬氧化或還原，從礦物中分離出來。細(xì)菌冶金具有投資少、成本低等優(yōu)點。但其反應(yīng)過程速度緩慢、生產(chǎn)效率低、受環(huán)境影響較大、可利用細(xì)菌菌種較少等缺點，因此，未能成功用于工業(yè)生產(chǎn)。

3.2 微波浸出工藝

研究者發(fā)現(xiàn)，利用微波輻射可強化硫酸常壓浸出紅土鎳礦的過程，通過采用微波加熱技術(shù)，僅需微波處理40min，鎳浸出率即可達(dá)99%。但該工藝尚處于研究階段，未來前景較好。

4 結(jié)語

1）隨著硫化鎳礦資源日趨匱乏，尋去高效處理儲量較大的紅土鎳礦工藝尤為重要。

2）火法工藝主要用于鎳品位較高的腐殖土型紅土鎳礦，其具有處理量大的優(yōu)點。同時，能耗高、原料適應(yīng)性較差、綜合回收率低制約了其在紅土鎳礦中的廣泛應(yīng)用。

3）濕法工藝主要用于鎳品位較低的褐鐵礦型或過渡層紅土鎳礦。由于該具有金屬回收率高、能夠綜合回收鎳鈷鐵等有價金屬、能耗低、能夠處理低品位礦石等優(yōu)點，在紅土鎳礦工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，越來越受更多人的青睞。預(yù)計在未來幾年里，濕法冶煉工藝將成為紅土鎳礦處理的主導(dǎo)工藝，采用鎳紅土礦濕法工藝生產(chǎn)鎳量將占從鎳紅土礦提取總鎳產(chǎn)量的60%以上。

［1］郭學(xué)益.鎳紅土礦處理工藝的現(xiàn)狀和展望［J］.金屬材料與冶金工程，2009.

［2］張歐邦.貴州某難選褐鐵礦磁化焙燒弱磁選試驗研究［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2009.

公琪琪（1988—），女，漢族，新疆呼圖壁縣人，工學(xué)碩士，初級工程師，從事有色冶金方向的設(shè)計工作。