淺談鎳鉬礦濕法冶金研究現(xiàn)狀

郭本東

摘 要：本文主要介紹，目前我國鎳鉬礦的主要分布地區(qū)、研究進(jìn)展及其工業(yè)現(xiàn)狀。生產(chǎn)流程短、金屬的浪費(fèi)較低、生產(chǎn)工藝較為環(huán)保是鎳鉬礦濕法冶煉的主要特點(diǎn)。雖然鎳鉬礦濕法冶金有很多的工藝手段，但是由于現(xiàn)在國內(nèi)外的冶金技術(shù)相對(duì)較低，未能找出一條既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的方法，所以傳統(tǒng)濕法工藝還需進(jìn)一步提高和改善。在這里主要分析了鎳鉬濕法冶金的幾個(gè)方法，分析了其在生產(chǎn)過程中的特點(diǎn)，針對(duì)它們中存在的問題對(duì)其發(fā)展方向提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：鎳鉬礦 濕法冶金 冶金方法

中圖分類號(hào)：TF841 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0097-02

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對(duì)于合金鋼等材料的需求也越來越大。鎳和鉬元素可以很好地提高合金鋼材料的性能。而傳統(tǒng)的鎳鉬提煉方法在經(jīng)濟(jì)與環(huán)保方面做得仍然不夠，金屬的回收率較低。因此，為了解決鎳鉬元素市場需求的不斷加劇，鎳鉬元素提煉的工藝手段與方法需要進(jìn)一步提高與改良。

1 鎳鉬礦的冶金現(xiàn)狀及濕法冶金方法

1.1 我國鎳鉬礦濕法冶金現(xiàn)狀

我國的鎳鉬礦產(chǎn)主要分布在中東和東南部分。鎳鉬礦主要成因是化學(xué)沉淀，由海水噴氣作用成，然后再通過海底的生物作用使之在缺氧的環(huán)境下聚集在一起最終形成。目前你木框的，工業(yè)生產(chǎn)方法，主要是火法與濕法相結(jié)合。主要過程是，先對(duì)，開采的原礦進(jìn)行焙燒，然后再進(jìn)行分離操作。但是在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。所以全濕法冶金技術(shù)對(duì)保護(hù)環(huán)境具有十分重要的意義。

1.2 常壓氧化浸出

在常壓常溫，或常壓高溫的條件下，加入特定的氧化劑，或浸出劑使鎳鉬礦氧化分解的過程稱為常壓氧化浸出。在浸出技術(shù)中，大多數(shù)濕法冶金工藝都采硫酸作為浸出劑。目前人們也正在致力于研究和開發(fā)新的浸出劑。現(xiàn)投入生產(chǎn)的主要技術(shù)有弱堿、弱酸氧化浸，強(qiáng)堿氧化浸出，鹽酸、硫酸浸出和生物氧化浸出等。將鎳鉬礦石破碎、研磨，再用弱堿浸出，將浸出液進(jìn)行過濾，然后進(jìn)行煮沸蒸氨，把蒸發(fā)的氨氣用水吸收重新利用。之后用萃取劑得到鉬，再用氨水多次萃取得到鉬氨酸。再將剩余的溶液蒸發(fā)濃縮得到鎳。這是弱堿氧化技術(shù)的主要步驟。弱酸的氧化浸出的原理主要是在弱酸條件下，鎳鉬兩種元素鎳以硫酸鎳形式溶解，鉬則以鉬酸根存在。之后可以采用萃取技術(shù)得到兩種元素。鹽酸的氧化浸出，一些礦石可以用低濃度鹽酸較為容易的浸出鎳鉬元素，但是有些礦石則需要較高濃度的鹽酸才可以浸出，但是高濃度的鹽酸，進(jìn)出時(shí)會(huì)參雜大量的鎂和鐵離子會(huì)影響接下來的處理。所以在提取過程中應(yīng)先把氯化氫從溶液中蒸餾出來，然后再去除水中的鐵離子。強(qiáng)堿氧化浸出以強(qiáng)堿為浸出劑，可以使鎳鉬礦中的鉬留在溶液中，其他金屬則不溶解，將會(huì)存在于殘?jiān)?。然后再?duì)鎳元素進(jìn)行進(jìn)一步的分離。

1.3 加壓氧化浸出法

加壓可以使一些在常溫常壓條件不能浸出的礦石的發(fā)生浸出。加壓氧化也分為許多種氧化手段。應(yīng)用最為廣泛的是加壓硫酸氧化浸出。高壓酸浸處理方法最早應(yīng)用于20世紀(jì)50年代末，但在過了幾十年才開始投入生產(chǎn)。近幾年來，大部分新建工廠大都選用酸浸工藝。酸浸工藝之所以應(yīng)用廣泛的原因之一是，大部分礦石開采之后很難直接冶煉。在將礦石磨碎之后，用硫酸浸出，控制溫度和壓強(qiáng)，使鎳鉬元素進(jìn)入溶液。然后再對(duì)溶液進(jìn)行萃取，便可得到這兩種元素的成品。也可以選擇用強(qiáng)堿氧化浸出的方法來得到所需的兩種元素。用純堿和苛性鈉配置的溶液將粉碎后的礦石浸出。然后再用硫酸浸出得到的濾渣。最后對(duì)溶液進(jìn)行萃取。與硫酸氧化萃取相比回收率也相對(duì)較高。

1.4 生物浸出法

生物濕法冶金在品位較低的鉬礦和鎳礦中應(yīng)用較為廣泛。但是，鎳鉬礦相比于單獨(dú)的鎳礦或鉬礦來說較為復(fù)雜。生物浸出工藝是利用微生物自身的氧化或還原特性，來使礦物中的一些部分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而使之分離出來。比如，真菌黑曲霉或大腸桿菌等微生物在特定的環(huán)境下可以作為有效的還原劑。生物浸出中較為廣泛的被人所知的是硫化礦物的微生物浸出。鉬礦石可以被硫化葉菌等細(xì)菌氧化分解。利用這一原理，可以處理含鉬元素元素的一些廢渣或尾礦等。但是相對(duì)于傳統(tǒng)的濕法浸出工藝。生物浸出并沒有被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)當(dāng)中。

2 常用方法中存在的問題

2.1 常壓氧化浸出

在弱堿氧化過程中優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短，但是其缺點(diǎn)卻較為明顯，即回收率太低，而且浸出條件要求也比較苛刻。因?yàn)樵诟邷貢r(shí)氨水易揮發(fā)，濃度難以控制，所以很難投入大量的生產(chǎn)當(dāng)中。而在弱酸的氧化的浸出中，其回收率可以達(dá)到90%到94%，但是在生產(chǎn)過程中需要的浸出劑濃硫酸腐蝕性較高，容易損壞設(shè)備，因此需要質(zhì)量較高的生產(chǎn)設(shè)備來進(jìn)行，而且對(duì)氧化劑的需求量較大，生產(chǎn)成本高。

而強(qiáng)酸即鹽酸的氧化浸出其浸出液可以通過萃取直接凈化，將某些特定的元素分離。另外，鹽酸的浸出液中可以產(chǎn)生純凈的鎳氧化物等。但是，其中也存在著一些問題。比如，產(chǎn)生的氯化氫氣體具有高濃度的腐蝕性，會(huì)對(duì)人體或設(shè)備造成危害。另外，在反應(yīng)的水解階段，需要外界提供大量的熱量，而且對(duì)于一些不溶于水的離子不起作用。而強(qiáng)堿氧化浸出工藝過程較為簡單，金屬浸出率高，對(duì)設(shè)備要求也比較低，而且在生產(chǎn)過程中也沒有產(chǎn)生有害氣體。但它需要對(duì)鎳進(jìn)行進(jìn)一步的浸出，所需要的時(shí)間長，同時(shí)也增加了工作步驟和成本。

2.2 加壓氧化浸出

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高溫加壓氧化浸出的設(shè)備也在不斷地更新，實(shí)現(xiàn)了許多不同情況的加壓氧化的浸出。但由于加壓氧化設(shè)備較為昂貴，成本較大，所以還未在我國大面積的投入生產(chǎn)，相對(duì)于其他發(fā)達(dá)國家發(fā)展較為落后。但是，加壓氧化對(duì)于鎳鉬礦中鎳鉬元素的提取有非常顯著的效果。加壓硫酸浸出工藝流程短，能夠一次性將鎳鉬元素分離出來，而且回收率較高。同樣的，因?yàn)槠浣鰟榱蛩?，腐蝕性較高，對(duì)于反應(yīng)過程中所需要設(shè)備的材質(zhì)要求較高。而且，因?yàn)榱蛩岬拇嬖谑沟茫诮鲋袝?huì)使溶液含有較高濃度的鐵離子或鎂離子，會(huì)出現(xiàn)鐵離子或其他雜質(zhì)離子浸出的問題。加強(qiáng)堿氧化浸出，鉬元素的回收率可以達(dá)到百分之九十，而鎳元素的回收率可以達(dá)到百分之九十五甚至更高。但是在整個(gè)過程中，需要分別對(duì)鎳鉬元素進(jìn)行分離浸出，工序較長，而且因?yàn)榱蛩岬拇嬖?，?duì)設(shè)備的要求較高，而且會(huì)使在第二部分對(duì)鎳進(jìn)行收集時(shí)引入鐵和鎂等雜質(zhì)離子，加大凈化難度。

2.3 生物浸出工藝

生物浸出工藝的特點(diǎn)是，設(shè)備簡單，投資少，容易操作，最為重要的是不會(huì)產(chǎn)生污染氣體。近年來生物濕法冶金工藝受到人們的重視，主要原因是常規(guī)的冶金方法達(dá)不到國家的環(huán)保要求，而生物浸出工藝則不會(huì)有類似的問題，更加符合目前世界各國提倡的綠色環(huán)保的理念。但是生物浸出工藝的問題也十分的明顯，主要有反應(yīng)速度慢、效率低，而且由于細(xì)菌的適應(yīng)性與耐熱性差，對(duì)環(huán)境的依賴性較強(qiáng)，所以這種方法受環(huán)境的影響比較大。另外，目前發(fā)現(xiàn)用于生物浸出工藝中的細(xì)菌種類較少。但是，可以適當(dāng)在生產(chǎn)過程中加入一些特殊的添加劑或活性劑來確保細(xì)菌的正常作用。也可以通過電場，磁場加強(qiáng)進(jìn)出過程。或者，還可以通過基因工程利用現(xiàn)有的細(xì)菌得到更加適合于生物浸出工藝的新型的細(xì)菌?？傊?，生物浸出工藝需要人們的進(jìn)一步探索。

3 結(jié)語

隨著環(huán)保理念愈發(fā)被人們重視，火法冶金將會(huì)被濕法冶金所替代，因?yàn)闊o論是從環(huán)境保護(hù)的角度抑或經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度來考慮，濕法冶金都表現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢。相對(duì)于其他國家來說，我國在鎳鉬礦濕法冶金方面的投入仍有所不足，所以需要加大對(duì)其浸出工藝的研究力度，爭取早日開辟出一條既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的浸出工藝。

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