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为你讲述镍的冶炼工艺

 2023-02-13

镍矿石主要分硫化铜镍矿和氧化镍矿，两者的选矿和冶炼工艺完全不同：根据硫化铜镍矿矿石级别选用不同选石方法，再进行冶炼；氧化镍矿的冶炼富集方法，可分为火法和湿法两大类。具体选矿加工内容下面将详细介绍。　　硫化铜镍　　选石方法　　硫化铜镍矿石的选矿方法，主要的是浮选，而磁选和重选通常为辅助选矿方法。浮选硫化铜镍矿石时，常采用浮选硫化铜矿物的捕收剂和起泡剂。确定浮选流程的一个基本原则是，宁可使铜进入镍精矿，而尽可能避免镍进入铜精矿。因为铜精矿中的镍在冶炼过程中损失大，而镍精矿中的铜可以得到较完全的回收。铜镍矿石浮选具有下列四种基本流程。　　1）直接用优先浮选或部分优先浮选流程：当矿石中含铜比含镍高得多时，可采用这种流程，把铜选成单独精矿。该流程的优点是，可直接获得含镍较低的铜精矿。　　2）混合浮选流程：用于选别含铜低于镍的矿石，所得铜镍混合精矿直接冶炼成高冰镍。　　3）混合—优选浮选流程：从矿石中混合浮选铜镍，再从混合精矿中分选出含低镍的铜精矿和含铜的镍精矿。该镍精矿经冶炼后，获得高冰镍，对高冰镍再进行浮选分离。　　4）混合—优先浮选并从混合浮选尾矿中再回收部分镍：当矿石中各种镍矿物的可浮性有很大差异时，铜镍混合浮选后，再从其尾矿中进一步回收可浮性差的含镍矿物。　　硫化镍矿冶炼　　工艺流程选择根据原料类型、成分和对产品的要求而定。硫化矿大部分采用造锍熔炼，即将各种硫化镍矿采用不同的火法冶金工艺炼成低镍锍，再将低镍锍用转炉吹炼成高镍锍，即硫化镍和硫化铜的合金。高镍锍再经镍精炼厂的不同精炼方法生产出不同的镍产品。　　火法冶炼　　硫化镍矿也可采用湿法冶炼，但只有个别工厂采用。　　氧化镍矿　　氧化镍矿多采用破碎、筛分等工序预先除去风化程度弱、含镍低的大块基岩。由于氧化镍矿中的镍常以类质同象分散在脉石矿物中，且粒度很细，因此不能用机械选矿方法予以富集，只能直接冶炼。　　氧化镍矿冶炼简介　　氧化镍矿的冶炼富集方法，可分为火法和湿法两大类。前者又可分为造硫熔炼、镍铁法和粒铁法；后者又有还原焙烧-常压氨浸法、高压酸浸法等。　　氧化镍矿在我国不居重要地位，只有云南墨江金厂、元江安定地区有一定的储量。经设计，该矿采用造硫熔炼(还原焙烧)较氨浸法好。但总的来看，该矿矿石品位低，镁高(MgO 15%～30%)难熔，燃料耗量大，运输有困难，当前难以提上建设日程。　　由于地球上硫化镍矿资源量较少，因此氧化镍矿(红土镍矿)提取镍金属逐步成为世界提取镍金属的主流。红土镍矿的主要提取工艺主要有两种：湿法冶炼和火法冶炼。　　湿法冶炼　　湿法冶炼的冶炼工艺又可分为氨浸工艺、高压酸浸工艺、还原焙烧-酸浸工艺和硫酸化焙烧-水浸工艺。其中氨浸工艺只适合处理表层的红土矿，不适合处理含铜和含钴高的氧化镍矿。高压酸浸工艺适合于处理低镁(铝)高铁类型的红土镍矿-褐铁矿型(70%的红土矿都属于褐铁矿型)。　　湿法冶炼优点：能耗低，污染少，质优，工艺发展历史悠久，起源于20世纪70年代，无论是常压还是加压酸浸，目前技术都比较成熟，国内外均有多条成熟的生产线，随着近年来环保力度的加大和一些原镍出口国出口受限，我国逐渐减少了直接冶炼红土镍矿，转而冶炼经过初加工的镍中间产品来生产镍铁和电解镍，由此促进了镍湿法冶炼中间产品的进口。湿法冶炼的发展优势更加明显。它的不足则是工艺投资大，周期长，工艺复杂，成本较高而售价较高，市场竞争能力弱，但这种状态一时难以改变。　　火法冶炼　　火法冶炼的冶炼工艺可分为还原熔炼镍铁工艺和还原硫化熔炼镍锍工艺两种。火法冶炼适合处理硅镁镍类型矿(即矿床下部硅、镁的含量比较高、铁含量较低、钴含量也较低的矿石)。其中用的多的是还原熔炼镍铁工艺。　　火法冶炼根据还原熔炼设备又可分为电熔炉熔炼和鼓风炉熔炼两种，较大生产规模的工厂大都采用电炉熔炼，小厂则采用鼓风炉熔炼。电炉熔炼适合处理各种类型的氧化镍矿，依据原料的供应情况、矿石的贮量等决定，生产规模可大可小，对入炉炉料的粒度也没有严格的要求，粉料以及较大块料都可直接处理，但缺点是耗能太大。鼓风炉熔炼生产镍铁的有点是投资小，能耗较低，适合规模小、电力供应困难以及含镍较低的红土矿去，其缺点是对矿石适应性差，对镁含量有较严格的要求，另外不能处理粉矿，对入炉炉料也有严格的要求。　　总体来看，火法工艺火法工艺能耗高，金属综合回收效果差，成本与湿法冶炼成本相当，属于传统的处理方法。　　通过对湿法冶炼和火法冶炼的优点和不足分析可知，由于湿法工艺耗能少，污染少，质量优，两种工艺目前成本相当，湿法工艺的优越性和发展趋势逐渐凸显，那么湿法冶炼自然更受重视，对其技术的投入一定大于火法冶炼，随着湿法冶炼技术、设备的进步和规模的扩大，逐渐湿法工艺的成本将逐渐低于火法工艺。两种方法比较技术和经济上都占有优势，因此在未来几年新建的红土镍矿项目中，湿法冶炼比例会大于火法冶炼，湿法冶炼发展前景较为乐观。　　即便湿法冶炼有着很多优势，但目前来看，其冶炼技术也存在很多问题，如一次性设备投入，只适合处理含镁低的褐铁型矿石，且对矿石品位有要求，同液废料多，污染环境等等。这些难题一直限于着该工艺的发展，人们在完善加压酸浸技术的同时也在不断地开发新的红土镍矿湿法流程，如常压浸出，生物浸出等技术，近年来，这些新的流程备受关注，与加压酸浸工艺相比，他们具有以下优点：　　1、常压浸出、生物浸出技术能处理含镁比较高的红土镍矿，都适合处理低品位的矿石。　　2、常压浸出、生物浸出可以在常温常压的条件下进行，对设备要求低、工艺简单、操作方便，因而投资少，生产成本低。　　3、加压酸浸法固液废料多，污染环境。而新的流程如生物浸出不会产生SO2气体，产生的固液废弃物也能为环境所接受，十分环保。　　但是这些新流程还不成熟，还存在一些技术难题，如常压浸出中浸出液分离困难，生物浸出也存在有机酸不能循环的问题，且从目前的报道可知，常压和生物浸出技术处理红土镍矿时镍、钴的浸出率一般都低于加压酸浸。虽然存在的难题多，但相信通过技术不断的改进，终将会被解决，常压浸出和生物浸出一定会有很好的发展前景。　　镍的制法　　电解法：将富集的硫化物矿焙烧成氧化物，用炭还原成粗镍，再经电解得纯金属镍。　羰基化法：将镍的硫化物矿与一氧化碳作用生成四羰基镍，加热后分解，又得纯度很高的金属镍。　　氢气还原法：用氢气还原氧化镍，可得金属镍。