氧化鎳礦冶煉技術簡介

 

       氧化鎳礦的冶煉提取方法，可分為火法和濕法兩大類。前者又可分為鎳鐵法和造硫熔煉法，后者有還原焙燒—常壓氨浸法和加壓酸浸法。


1 火法冶煉工藝
    硅鎂鎳礦通常采用火法冶金工藝處理�；鸱ㄖ饕�有兩種：一種是用鼓風爐或電爐還原熔煉得到鎳鐵，又稱鎳鐵法；另一種是添加硫化劑進行硫化熔煉生產(chǎn)鎳硫，又稱鎳锍法。
    鎳鐵法是采用電爐熔煉，可以達到較高的溫度，爐內(nèi)的氣氛也比較容易控制。但為了保證礦石處理的經(jīng)濟性，通常要求礦石達到一定品位，所以在開始熔煉前，首先需對礦石進行篩選，排除風化程度低，品位低的礦石。爐料需預先在回轉窯中干燥脫水，在700～800℃條件下進行預焙燒。所得焙砂與粒度在10～30mm的揮發(fā)性煤混合一起加入電爐進行還原熔煉，產(chǎn)出粗鎳鐵合金。在電爐還原熔煉的過程中幾乎所有鎳和鈷的氧化物都被還原成金屬，而鐵則不必全部還原成金屬，鐵的還原程度可通過還原劑的加入量加以調(diào)節(jié)。粗鎳鐵合金再經(jīng)過精煉產(chǎn)出成品鎳鐵合金，鎳鐵合金主要供生產(chǎn)不銹鋼，其生產(chǎn)工藝原則流程，如圖XX所示。采用該法生產(chǎn)鎳鐵合金的工廠主要有法國的新喀里多尼亞多尼安博冶煉廠、哥倫比亞塞羅馬托莎廠和日本住友公司的八戶冶煉廠，鎳鐵產(chǎn)品中含鎳20～30%，全流程回收率為90～95%，鈷進入合金。
    此外硅鎂鎳礦也可以采用外加硫化劑的方法進行硫化熔煉得到鎳锍，石膏是最常用的硫化劑。造锍熔煉一般在鼓風爐中進行，也可以用電爐。鎳锍的成分可以通過還原劑(焦粉)和硫化劑(石膏)的加入量加以調(diào)整。得到的低鎳锍(通常含Ni+Co=20~30%)再送到轉爐中吹煉成高鎳锍。
   生產(chǎn)高鎳锍的工廠主要有印度尼西亞的蘇拉威西梭羅阿科冶煉廠。高鎳锍產(chǎn)品一般含鎳79%，含硫19.5%。全流程鎳回收率70～85%。
   火法工藝主要應用于處理硅鎂鎳礦，適合于處理鎳含量>1%，鐵含量30%左右，鈷含量低的紅土鎳礦。其最大特點是處理工藝簡單，流程短。缺點是鈷也進入鎳鐵合金或鎳锍中，失去了鈷應有的價值。
2 濕法冶煉工藝
    褐鐵礦類型的紅土鎳礦和含MgO比較低的硅鎂鎳礦通常采用濕法冶金工藝處理。濕法主要形成了兩種工藝，一種是還原焙燒—氨浸工藝(簡稱RRAL)，另一種是加壓酸浸工藝(簡稱HPAL)。近年來，紅土鎳礦的濕法冶金技術有了很大的發(fā)展，特別是加壓浸出技術和各種溶劑萃取技術。
    RRAL工藝由Caron教授發(fā)明，又稱為Caron流程，適合于處理含鎂較高(MgO>10%)，含鎳1%左右的硅酸鹽型紅土礦，基本流程是還原焙燒—氨浸。還原焙燒的目的是使硅酸鎳和氧化鎳最大程度地還原成金屬，同時控制還原條件，使Fe還原成Fe3O4。焙砂中的鎳、鈷采用氨性溶液浸出，浸出渣中的鐵可以通過磁選回收。
    古巴尼加羅(Nicaro)冶煉廠是最早使用還原焙燒—氨浸工藝回收低品位紅土鎳礦中鎳、鈷的冶煉廠，還原焙燒在多膛式反射爐中進行，流程見圖XX。為了防止?jié)窳显诒簾�過程中結團，在焙燒之前用回轉窯干燥，除去95%的水分，其還原焙燒時間為90min，還原氣體由煤氣發(fā)生器供給，控制爐膛底部還原氣氛CO/CO2或H2/H2O為1：1，焙燒溫度730～760℃。焙砂在還原氣氛下冷卻至150℃左右后，在含NH3 6.5%，CO2 3.5%，Ni 1%的碳銨溶液(ACC溶液)中淬冷。浸出過程在鼓空氣浸出槽中進行，金屬鎳、鈷浸出進入溶液并形成鎳、鈷氨絡離子。除鐵后液直接蒸氨，得堿式碳酸鎳，煅燒得到最終產(chǎn)品NiO。在此，氧化鎳產(chǎn)品中含有大量鈷，這種氧化鎳產(chǎn)品即不符合各種鎳合金生產(chǎn)要求，鈷的回收率又非常低，只有40%左右。
    鑒于Nicaro冶煉廠鈷沒有得到充分利用的缺陷，Caron法在相繼建成的澳大利亞昆士蘭州Townsville鎳冶煉廠和菲律賓的Marinduque冶煉廠分別得到了相應改進。
    在Towsville 鎳冶煉廠，還原焙燒設備使用層式Herreschoff還原焙燒爐，入料前混入礦重4%的重油。在燃燒室內(nèi)還原氣體將逐層向下走的物料加熱至焙燒溫度760℃。淬冷后在ACC體系溶液中浸出，浸出液用H2S沉鈷得到Ni/CoS產(chǎn)品(含Ni約39%，Co約13%)，沉鈷后液蒸氨，煅燒，在帶式還原爐中用H2還原焙燒得含鎳90%的鎳粉，最后在980℃，惰性氣氛條件下壓制成Ni塊。采用化學沉淀法分離鈷后得到的鎳產(chǎn)品中鈷含量較低，適合鎳合金生產(chǎn)要求，鈷也得到了有效富集。


    Marinduque冶煉廠與Townsvillen鎳冶煉廠流程相似，不同之處主要表現(xiàn)在以下兩點：
（1）        還原焙燒還原劑和沉鈷劑不同：Marinduque冶煉廠使用的還原劑是含H2 75%，N2 25%的氣體，還原溫度較低，才650℃。在浸出液鎳、鈷粉分離工序中，沉鈷劑使用的是(NH4)2S，并認為是最好的化學沉鈷劑。
（2）        Marinduque冶煉廠將蒸氨所得堿式碳酸鎳用AAC溶液再溶解，部分蒸氨除雜后，在165℃，3.5MPa條件下用H2還原制鎳粉產(chǎn)品。