紅土鎳礦濕法冶金工藝研究進展分析

羅姣

摘 要：隨著科技的發(fā)展，很多方面都需要鎳，鎳的需求量大大增加，但是鎳的資源的短缺導(dǎo)致冶煉越來越困難，所以鎳資源的開發(fā)利用逐漸轉(zhuǎn)向紅土鎳礦。紅土中鎳礦品味低，運用不同的方法可以提取礦產(chǎn)中的鎳?，F(xiàn)在大多是使用火法，因為經(jīng)濟實惠，后期的富集比較簡單。相對來說濕法投資高、成本大，受礦產(chǎn)的含量影響一直處于研究階段，但是回收率高，所以高效、低成本的濕法冶煉成為近年來研究者研究的重要對象，希望盡快運用于紅土鎳礦的冶煉中，本文對鎳的冶煉現(xiàn)狀和濕法冶煉發(fā)展進行討論。

關(guān)鍵詞：紅土鎳礦 濕法冶金 工藝現(xiàn)狀

中圖分類號：TF815 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0094-02

金屬鎳是一個國家生產(chǎn)發(fā)展的重要戰(zhàn)略儲備金屬，在國防、航空航天、交通運輸、石油化工、能源等領(lǐng)域中起著重要的作用，也是生產(chǎn)不銹鋼、高溫合金、高性能特種合金、磁性材料和電磁屏蔽材料的重要原料。氧化鎳礦也就是紅土鎳礦，世界大部分鎳礦都存在于紅土鎳礦中，但是品位低，冶煉時效率較低，但是濕法的回收效率高，所以紅土鎳礦開發(fā)利用的技術(shù)也將會由火法冶煉轉(zhuǎn)為濕法浸出金屬。

1 紅土鎳礦冶煉現(xiàn)狀及濕法工藝介紹

1.1 火法工藝與濕法工藝

火法冶金是指在高溫下應(yīng)用冶金爐把有價金屬和精礦中的大量脈石分離開的各種作業(yè)，其主要包括：還原硫化熔煉鎳锍工藝、回轉(zhuǎn)窯-礦熱爐鎳鐵工藝、還原焙燒-磁選工藝，這些工藝在現(xiàn)在紅土鎳礦冶煉中運用較多，主要是成本低、投入少等特點促使其使用很多。其主要的原理是因為紅土鎳礦中主要含有氧化鎳、氧化鉻、氧化鐵、氧化鋁等多種氧化物。在紅土鎳礦的熔點范圍內(nèi)氧化物穩(wěn)定性依次為：氧化鋁>氧化鉻>氧化鉻>三氧化二鐵>氧化硅>氧化亞鐵>氧化鎳。根據(jù)這一性質(zhì)氧化鎳最先被還原，利用這一選擇性還原原理可采取缺碳操作，使紅土鎳礦中幾乎所有的鎳氧化物優(yōu)先還原成金屬，從而達到富集鎳的目的。濕法冶金就是金屬礦物原料在酸性介質(zhì)或堿性介質(zhì)的水溶液中進行化學(xué)處理或有機溶劑萃取、分離雜質(zhì)、提取金屬及其化合物的過程。濕法冶金雖然很早就出現(xiàn)，但是真正運用還是經(jīng)過很長的時間發(fā)展，就算如今也不是很成熟，濕法工藝包括：還原焙燒-常壓氨浸工藝、高壓酸浸工藝、堿浸工藝等方法。濕法對環(huán)境友好、污染小，現(xiàn)在很多的研究者都著重研究這種方法，希望能研究出高效、綠色的濕法冶金方法。

1.2 濕法冶金之高壓酸浸工藝

高壓酸浸工藝是將紅土鎳礦制成礦漿輸入到反應(yīng)爐中，通過硫酸等將其浸泡，再調(diào)節(jié)pH除去紅土鎳礦中的鐵鋁等雜質(zhì)，然后在用硫化氫將溶液中的鎳沉淀出來。高壓酸浸工藝第一次在國外投入使用到現(xiàn)在已經(jīng)過了60多年的證明，證明這種方法經(jīng)濟效益很高。我國在高壓酸浸方面取得了很大的進步，但是跟很多發(fā)達國家比還是相差很遠，包括酸浸設(shè)備的制造、酸浸設(shè)備的研究開發(fā)、苛刻環(huán)境下設(shè)備的防腐工作、工藝過程的自動化控制系統(tǒng)技術(shù)等尚需進一步提升。現(xiàn)在國家正在大力研究開發(fā)酸浸工藝的設(shè)備，同時也在大力培養(yǎng)這方面的人才，為提高紅土鎳礦中鎳的提取而努力。加拿大、美國等國家在高壓酸浸工藝有其獨到的特色和方法，我國需要加強國際交流，學(xué)習(xí)他國的先進技術(shù)，用以增強我國的冶金技術(shù)。

1.3 還原焙燒-常壓氨浸工藝

還原焙燒-常壓氨浸即是通過高溫將紅土鎳礦中的鎳還原成金屬鎳，對于紅土鎳礦中含硅高于10%的、含鎳1%左右且鎳賦存狀態(tài)不太復(fù)雜的紅土鎳礦主要運用這種方法，其主要的優(yōu)點是試劑可以反復(fù)使用，這樣可以降低成本。但是鎳的產(chǎn)率主要受還原焙燒影響，這一步效率高，后面的氨浸效率就會高，效率可以達到80%～85%。所以提高還原焙燒的效率是這種方法重要研究方向。

1.4 堿浸工藝

紅土鎳礦中硅的含量較高，運用堿浸工藝可以有效運用紅土鎳礦中的硅，提高產(chǎn)品的額外價值。堿浸工藝是使用高濃度的堿例如氫氧化鈉對紅土鎳礦進行浸泡，使礦中的硅、鋁與堿進行反應(yīng)，富集鎳再除去雜質(zhì)。在反應(yīng)溫度為200℃、固液比1∶5時浸出效率比較高。鎳的提取效率高的同時也保證了硅的提取效率，可以提高產(chǎn)品的附加值。

2 濕法工藝難題及新興工藝

2.1 濕法工藝存在的問題

礦物因素、固液比或硫酸的加入量、高壓釜結(jié)垢的形成、氧化程度等一系列問題是影響高壓酸浸效率的重要因素，解決這些問題方能使高壓酸浸早日投入使用。還原焙燒是要盡量把鐵還原成具有磁性的四氧化三鐵，這樣方便用磁選除去鐵，在氨浸時需要先溶解游離的氧化亞鐵，由于存在這樣的問題所以氨浸法幾乎運用于處理表層紅土鎳礦，對銅和鈷含量高的紅土鎳礦就不適宜，這大大限制了氨浸法的廣泛運用。堿浸法的問題就是固液比和溫度等的控制需要解決。這些問題是現(xiàn)在工業(yè)上使用較多的濕法冶金工藝存在的問題，這些問題如果能盡快得到解決，那么濕法冶金將會很快投入使用，這樣可以極大程度的提高紅土鎳礦中的鎳的生產(chǎn)效率，加快社會發(fā)展的腳步。

2.2 直接焙燒

直接焙燒主要分為兩種：一種是加堿性物質(zhì)進行焙燒；一種是直接焙燒。加減焙燒是往紅土鎳礦中加堿性物質(zhì)后進行焙燒，處理后礦物的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化。這樣的焙燒方式可以提高鎳的浸出率。加堿性物質(zhì)焙燒后浸出的鎳與直接酸浸的鎳產(chǎn)量相比，鎳浸出率由75%增加到93%。加堿后浸出工藝對設(shè)備要求較低，不會在這方面造成過多的開支，設(shè)備使用壽命也會大大加長，同時可以浸出其他的金屬，能有效實現(xiàn)礦物中其他金屬的利用。直接焙燒是指對紅土鎳礦直接進行高溫焙燒，從而實現(xiàn)礦物改性。試驗表明，紅土鎳礦經(jīng)300℃焙燒后浸出，鎳的浸出率可以高達93%，不過溫度超過300℃時對浸出率就會有影響。

2.3 新興工藝之微波應(yīng)用

微波對物質(zhì)的加熱有選擇性，所以在紅土鎳礦浸出是可以使用微波進行加熱，同時還不會加熱其他物質(zhì)。微波加熱時不僅具有選擇性同時可以去除礦石中的水分，這樣可以減輕后續(xù)的工作。一些研究者通過實驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)過微波處理的紅土鎳礦比未經(jīng)過微波處理的紅土鎳礦的鎳產(chǎn)率高。也有的研究者將微波和酸浸配合使用，可以大大提高鎳的產(chǎn)率，同時因為微波可以使酸浸更方便得進行，所以降低了成本。

2.4 新興工藝之氯化法浸出

氯化法浸出即是將紅土鎳礦與氯化劑混合投入反應(yīng)釜中再加水在特定的條件下進行反應(yīng)，使紅土鎳礦中金屬變?yōu)槁然?，然后再將金屬提取出來的冶金方法。氯化冶金工藝處理紅土鎳礦的技術(shù)正在研究階段，有些研究者對紅土鎳礦的氯化焙燒處理，發(fā)現(xiàn)鎳浸出率能達到92%左右，而鐵的氯化可降至2%左右，這是一項重大的突破為以后濕法冶金增加了更多的選擇和可能，氯化法浸出可以處理任何品位的紅土鎳礦，特別是低品位的紅土鎳礦中應(yīng)用這一方法將極大地提高效率。這種方法這時在研究階段，因為氯化法浸出對設(shè)備的要求十分嚴格，我國應(yīng)該增強這方面的學(xué)習(xí)和人才培養(yǎng)，設(shè)備的研發(fā)制造是現(xiàn)在需要解決的問題。

3 結(jié)語

鎳的需要正在隨著科技的發(fā)展逐年增加，在電子、航空、石油化工等工業(yè)方面得到重要的運用，然而鎳的資源正在減少，對鎳的提取要求也越來越高，紅土鎳礦將是未來鎳提取的重要來源。紅土鎳礦中鎳的品味低，提取困難，所以要求更高效的冶煉方法。濕法冶煉將會是未來提取紅土鎳礦中鎳的重要方法，但是現(xiàn)在的濕法冶煉還存在很多的不足，比如成本高、投入大、設(shè)備的防腐等問題都導(dǎo)致濕法工藝難以投入使用。所以需要研究者解決這些問題，早日將濕法冶金投入使用。

參考文獻

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