紅土鎳礦中回收鎳的工藝研究進展

龐寶龍

吉恩鎳業電解廠 吉林 吉林 132311

引言

隨著人們日益增長的物質需求，資源不斷地消耗。人們對化工產品的需求量越來越大，化工產品更是走入了人們的日常生活，尤其是不銹鋼產品，更是推動了對鎳的需求增量。

1 紅土礦的分布狀況及鎳資源的簡介

①紅土鎳礦床的結構分布。紅土鎳礦床總共有三層，最上面一層為褐鐵礦層，這一層當中鐵和鈷的含量比較高，鎳的含量比較低，由于上腳面長期受到風化侵蝕，鐵元素在此的化合物氧化以后形成了紅褐色的氧化鐵，中間層的各類元素含量分布比較均勻，也稱之為過渡層，最底層硅鎂的含量特別高，而鎳元素也主要分布在這一層，對鎳元素的提取也主要是對這一層進行開采。②鎳金屬的應用和分布情況。由于鎳這種金屬元素具備了許多良好的化學性質，比如捏金屬具有很好的延展性，較強的化學穩定性，能夠適應于高強度的機械作業，有很好的機械性能。鎳金屬元素含有兩類，主要分布于陸華礦床和紅土鎳礦當中，在過去對鎳資源的開采過程中，主要是針對锍化礦進行開采，傳統的硫化礦提取工藝具備了成熟的條件，所以有近60%的鎳產量來源于硫化礦，隨著人們對這一資源的不斷開采，也使得硫化礦資源日益枯竭，可供人們消耗的硫化礦資源已經十分有限了。隨著人們對紅土鎳礦資源的進一步認識，發現這一資源分布廣泛，并且鎳含量豐富，對其進行開采，不需要花費太高，現代技術的進步也使得冶煉工藝日趨成熟，所以許多工業廠商和企業選擇利用紅土鎳礦進行鎳的提取，能獲得更高的回收鎳[1]。

2 國內外紅土礦回收鎳處理工藝方式

（1）還原熔煉生產鎳鐵。傳統的紅土鎳礦工藝，也是最常用的工藝處理法為火法處理工藝，其原理是還原熔煉礦石進行鎳鐵的生產。首先把原材料鎳礦進行粉碎篩分，得到不同直徑大小的鎳礦石材料，做完這一預處理以后，把這一原材料與溶劑和還原劑按照一定的比例在高爐內鍛焙烘燒進行反應。礦石在高溫和催化劑的條件下，許多金屬元素在化合物中被還原出來，形成了海綿狀的鎳鐵合金。還有一部分殘渣通過水的冷卻，再次進行破碎和篩分等處理可以得到粗鎳鐵粒，通入空氣與其中的氧氣進行充分接觸，再加入生石灰進行吹煉最終得到鎳鐵合金的產品，爐渣則在爐內的最底層，將其分離出來即可。

（2）還原硫化熔煉生產鎳。生產鎳中還常用到的一種工藝為鎳锍生產工藝，在溫度范圍為1500～1600℃的條件下，爐內加入硫黃，通過爐內的一系列化學反應可以得到低含量的鎳锍，利用轉爐吹煉可以生產出高含量的鎳锍。該工藝與鎳鐵工藝的不同之處在于向爐內進行不同的爐料投放，反應的原理也就隨之不同。爐料因為需要有硫黃，所以還原的硫化劑選用黃鐵礦和石膏，硫黃等含锍的鎳原料，這些化石能源不僅在自然界中含量充足，價格也比較便宜，其合理經濟性受到了許多企業的歡迎。而使用硫黃作為硫化劑，可操作性強，在容量過程中產生的負面影響，幾乎可以忽略，熔煉后得到的各類成分也不受影響，處理起來十分方便，對電耗比起鎳鐵工藝也比較低。但是需要有一套硫黃融化的設備，還需要對原材料進行輸送和噴灑，這大大增加了企業的成本。采用還原硫化熔煉紅土鎳礦的工藝有較高的靈活性，精煉后得到的鎳可以做進一步的處理得到各類形式的鎳產品，從中回收鈷。

（3）濕法處理工藝。針對不同的礦石類型選用不同的處理工藝，褐鐵礦類型和紅土鎳礦還有低含量氧化鎂的硅鎂鎳礦會采用濕法處理工藝進行處理。濕法處理工藝主要有兩大類，一類是用酸浸法，另一類是使用堿浸法。氨浸工藝通過配合使用還原配燒可以在最大限度上將硅酸鎳和氧化鎳中金屬還原。通過控制不同的催化條件和反應物，能夠使得許多鐵的混合物還原成鐵的氧化物，初步處理下的鐵元素，只有很少的部分被還原成純鐵，加入的氨水通入二氧化碳與焙燒礦充分反應將金屬轉為許多絡合物，通過水解反應生成氫氧化鐵的沉淀，但是在這一過程中會造成鈷的損失，使回收率大大降低，所以氨浸法的處理工藝，目前不能夠適用于含銅和鈷較高的鎳礦，在一些紅土鎳礦中，鎳和鈷主要分布在第三層，所以這種工藝有時候也用于處理表面的紅土礦，與酸浸法相比仍然不夠經濟。

（4）加壓酸浸工藝。通過高溫高壓，濕法處理工藝冶金已經展現出了許多優勢，液體與化石原料的充分接觸使得反應速度大大加快，使用酸浸工藝可以對含氧化鎂較低的礦石進行鎳礦的處理，酸浸處理工藝最大的特點是能夠把絕大部分的鈷完全分離出來，這大大提高了回收率，不僅在費用上低于還原焙燒氨浸工藝，還得到了含量更高的鎳礦。酸浸工業城用到的酸為稀硫酸，使用稀硫酸能夠很好地將礦物中的鐵鋁等有價值金屬進行溶解，通過控制pH值可以得到不同純度的金屬元素，這些礦物在液體中浸出后，利用硫化氫對其進行還原中和，在過濾掉部分沉淀，就能夠得到高質量的鎳鈷硫化物，使用加壓酸浸工藝不足之處是需要原材料含有的泥質物質較少，鎂鋁含量需要比較低，這樣既不會對稀硫酸造成較大的污染，也才能得到一定技術經濟指標的鎳產品[2]。

（5）其他處理方法。隨著對紅土鎳礦的大量開采，利用火法工藝處理的鎳礦以變得十分有限，雖然濕法工藝已經初具工業規模，能夠批量生產鎳資源，但是其反應條件需要在高溫高壓下進行操作，用到的設備投資較大，操作控制相對技術含量較高，在普遍推廣時遇到了重重阻礙，所以也有一定的局限性。

3 結束語

隨著全球各地對鎳需求的不斷上升，使得這種資源的提取和回收成為重要的研究方向 雖然其產量仍然受到了許多技術方面的因素限制，但是通過合理開發和高效利用就會使這一產業的結構得到優化。加強對鎳資源狀況的探索，時刻對其儲量進行關注，從國外引入鎳礦資源，重視研究開發海床的鎳礦資源，確保人民的生活的穩定，企業的安全運行。