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致冶煉越來越困難，所以鎳資源的開發利用逐漸轉向紅土鎳礦。紅土中鎳礦品味低，運用不同的方法可以提取礦產中的鎳。現在大多是使用火法，因為經濟實惠，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，本文對鎳的冶煉現狀和濕法冶煉發展進行討論。

關鍵詞：紅土鎳礦 濕法冶金 工藝現狀

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發展的重要戰略儲備金屬，在國防、航空航天、交通運輸、石油化工、能源等領域中起著重要的作用，也是生產不銹鋼、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，所以紅土鎳礦開發利用的技術也將會由火法冶煉轉為濕法浸出金屬。

1 紅土鎳礦冶煉現狀及濕法工藝介紹

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，其主要包括：還原硫化熔煉鎳锍工藝、回轉窯-礦熱爐鎳鐵工藝、還原焙燒-磁選工藝，這些工藝在現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氧化物穩定性依次為：氧化鋁>氧化鉻>氧化鉻>三氧化二鐵>氧化硅>氧化亞鐵>氧化鎳。根據這一性質氧化鎳最先被還原，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或堿性介質的水溶液中進行化學處理或有機溶劑萃取、分離雜質、提取金屬及其化合物的過程。濕法冶金雖然很早就出現，但是真正運用還是經過很長的時間發展，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。濕法對環境友好、污染小，現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爐中，通過硫酸等將其浸泡，再調節pH除去紅土鎳礦中的鐵鋁等雜質，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在已經過了60多年的證明，證明這種方法經濟效益很高。我國在高壓酸浸方面取得了很大的進步，但是跟很多發達國家比還是相差很遠，包括酸浸設備的制造、酸浸設備的研究開發、苛刻環境下設備的防腐工作、工藝過程的自動化控制系統技術等尚需進一步提升。現在國家正在大力研究開發酸浸工藝的設備，同時也在大力培養這方面的人才，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，學習他國的先進技術，用以增強我國的冶金技術。

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%左右且鎳賦存狀態不太復雜的紅土鎳礦主要運用這種方法，其主要的優點是試劑可以反復使用，這樣可以降低成本。但是鎳的產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，富集鎳再除去雜質。在反應溫度為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。這些問題是現在工業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效率，加快社會發展的腳步。

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后進行焙燒，處理后礦物的結構會發生變化。這樣的焙燒方式可以提高鎳的浸出率。加堿性物質焙燒后浸出的鎳與直接酸浸的鎳產量相比，鎳浸出率由75%增加到93%。加堿后浸出工藝對設備要求較低，不會在這方面造成過多的開支，設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，從而實現礦物改性。試驗表明，紅土鎳礦經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 新興工藝之微波應用

微波對物質的加熱有選擇性，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。微波加熱時不僅具有選擇性同時可以去除礦石中的水分，這樣可以減輕后續的工作。一些研究者通過實驗發現經過微波處理的紅土鎳礦比未經過微波處理的紅土鎳礦的鎳產率高。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釜中再加水在特定的條件下進行反應，使紅土鎳礦中金屬變為氯化物，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正在研究階段，有些研究者對紅土鎳礦的氯化焙燒處理，發現鎳浸出率能達到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備的要求十分嚴格，我國應該增強這方面的學習和人才培養，設備的研發制造是現在需要解決的問題。

3 結語

鎳的需要正在隨著科技的發展逐年增加，在電子、航空、石油化工等工業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，但是現在的濕法冶煉還存在很多的不足，比如成本高、投入大、設備的防腐等問題都導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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