镍矿选用湿法冶炼,具有流程短、金属收回率高、环保、出产进程较易完成接连化和自动化等长处,被认为是无污染的清洁工艺。但国内外湿法处理镍矿的现状阐明,其工艺还有待进一步研讨开发。
镍作为一种特殊的功用材料,在国民经济中取得广泛的运用。如作为许多磁性物料的首要成分,电池职业中用于镍-氢电池,化学工业中广泛用作催化剂,在火箭技能中,超纯镍或镍合金用作高温结构材料。特别值得指出,纯镍还用在雷达、电视、原子工业、远距离操控等现代新技能中。
可是,我国镍资源实际上处于缺少状况。要坚持国民经济快速、健康、继续安稳的开展,有必要使镍的增长速度与经济的增长速度坚持同步。因而,从各个方面开掘潜力,充分运用镍物料(如冶金选矿废渣、进步镍的收回率等),对缓解我国镍资源的缺少将起到必定的效果[1]。
近年来,关于湿法冶金技能代替火法冶金评论越来越剧烈,湿法冶金作为一种正在老练的技能,越来越遭到同行的注重,尤其是从低档次的矿产资源中提取贵金属,能得到很高的收回率。现在世界上大约90%的镍依然靠火法出产,并在很长一段时间内无法代替,而湿法技能运用比较广泛的是出产高档次的金属[2]。究其原因,首要是湿法冶炼技能出资大、本钱高、受矿石影响大等,很难在短期内完成大面积的推广运用。所以经济、高效、绿色的湿法冶金技能成为广阔研讨者研讨的要点,以期处理现有的缺乏,完成广泛的工业化出产,为国家发起的绿色、节省经济作出贡献。
镍矿湿法冶炼的办法
1.浸法(RRAL法)
浸法——即镍矿经枯燥和复原焙烧后进行多段常压浸出,RRAL工艺由Caron教授创造,又称为Caron流程,适合于处理含镁较高(MgO>10%),含镍1%左右的硅酸盐型红土矿,根本流程是复原焙烧——浸。复原焙烧的意图是使硅酸镍和氧化镍最大程度地复原成金属,一同操控复原条件,使Fe复原成Fe3O4。焙砂中的镍、钴选用性溶液浸出,浸出渣中的铁能够经过磁选收回。其代表性的工厂是美国建造的古巴尼加罗镍厂。浸法处理镍矿,其产品能够是镍盐。
浸法处理工艺不适合处理含铜和含钴高的镍矿以及硅镁镍烧结镍、镍粉、镍块等。新喀里多尼亚的镍矿,只适合于处理表层的红土矿,这就极大地约束了浸工艺的开展。此外,浸工艺镍钴收回率偏低,全流程镍收回率仅为75%-80%,钴约为40%-50%。到现在为止,世界上只要四家工厂选用浸法处理氧化镍矿,并且都是在上世纪70年代曾经建造的,三十多年来没有一家新建工厂选用浸工艺。该办法还有一些缺陷:(1)它不能经济地处理含铜高的镍矿;(2)进程中溶解的部分贵金属不能收回;(3)氢是一种较贵的复原剂,在反响进程中不能充分运用;(4)进程反响速度慢,溶液中的金属离子浓度低,设备巨大。
2.酸浸法(HPAL法)
酸浸法——即在value="250" unitname="℃">250℃value="270" unitname="℃">-270℃,4-5MPa的高温高压条件下,用稀硫酸将镍、钴等有价金属和铁、铝矿藏一同溶解,在随后的反响中,操控必定的pH值等条件,使铁、铝和硅等杂质元素水解进入渣中,镍、钴选择性进入溶液,从溶液中选用溶剂萃取、硫化沉积等技能收回。酸浸法工艺处理镍矿的工业出产始于上世纪50年代,其时代表性的工厂是古巴毛阿镍冶炼厂,它也是由美国规划建造的[3]。酸浸工艺适合于处理低镁含量的镍矿,矿石中镁含量过高会添加酸的耗费,进步操作本钱,对工艺进程也会带来影响。假设矿石中的钴含量高,更适合选用酸浸工艺,不只钻的浸出率比浸工艺高,并且因为钴的价值比镍高,使酸浸工艺的单位出产本钱大幅度下降。尽管高压酸浸镍浸出率可达90%以上[4],但因为酸浸工艺也遭到矿石条件的限制,现在世界上选用酸浸法处理氧化镍矿的工厂只要三家,且因为高温高压的处理条件对设备要求严苛,工作均不非常正常。整体而言,酸浸工艺开展尚不老练。
3.氧压浸出法
选用的工艺是含镍2%的磁黄铁矿精矿,以含氧80%的富氧空气进行加压浸出,再用硫化沉积法使溶解的镍、钴沉积,用浮选法别离选出镍精矿和元素硫,镍精矿送火法处理。
4.氯化漫出法
氯化浸出是经过氯化使镍矿中的镍、钴、铜等呈氯化物形状的进程。因为氯和氯化物化学活性极高,生成的氯化物溶解度大,因而在常温下,氯化浸出就能到达在其它介质中有必要加温、加压才干到达的技能指标。依据浸出剂的品种不同,高镍锍化浸出分为浸出和浸出两种。鹰桥公司是最早将氯化浸出用于高镍锍处理的工厂,20世纪60年代,该公司研制成功浸出高镍锍的新工艺,在挪威克里斯蒂安松建了一个年产镍6800吨的工业实验厂,于1968年投入出产。1977年,鹰桥公司研制成功浸出高镍锍的工艺,现已在工业上运用[5]。1978年投产的法国镍冶金公司勒阿弗尔镍精粹厂选用了相似的工艺流程,我国研讨单位对氯化浸出工艺也曾进行过必定规划的实验研讨。
国外镍矿湿法冶金开展现状
关于镍矿的处理,镍、铜别离和精粹一直是镍冶炼工艺中的关键问题。在镍冶金开展的前期阶段,一般选用分层熔炼法、优先漫出法处理镍矿。 缓冷选矿别离高镍锍和硫化镍阳极电解是20世纪60年代镍冶炼技能的重大开展。世界上选用这项技能的工厂较多,首要有加拿大世界镍公司的汤普森厂、科尔博恩港镍精粹厂、日本的志村和别子两个精粹厂[6]。与传统的镍电解精粹比较,该工艺具有流程简略、根本建造出资较低的长处。
从20世纪70年代至今,国外高镍锍镍铜别离的湿法提取工艺取得了巨大开展,即选择性浸出法。其次,气化冶金的羰基法也取得成功。选用选择性浸出工艺的供应商,比较闻名的有芬兰奥托昆普公司哈贾伐尔塔厂选用的硫酸选择性浸出法,加拿大鹰桥公司选用的氯化浸出法和加拿大舍利特高尔顿公司选用的加压浸法[7]。这些办法中,以硫酸选择性浸出法开展较快,多个镍精粹厂已运用该工艺进行工业出产,例如南非英帕公司斯林镍炼厂、津巴布韦宾都拉冶炼厂,美国阿麦克斯镍精粹公司镍港精粹厂和津巴布韦加图马冶炼厂[8]。
国内镍矿湿法冶金开展现状
我国古代已有大量出产运用铜-镍合金(白铜)、锌-镍合金(锌白铜)。1953年上海冶炼厂成功地用直火蒸腾法从铜电解废液中制得硫酸镍,接着又进行了从粗硫酸镍中提取金属镍的实验。1954年出产出电镍value="75" unitname="千克">75千克,然后揭开了我国镍湿法冶金的前奏。1959年,上海冶炼厂开端用古巴进口的氧化镍出产电解镍,初期规划为年产电镍400吨,1973年到达年产电镍2500吨的出产能力。跟着20世纪50、60年代四川会理镍矿、金川镍矿、吉林磐石镍矿以及20世纪80年代新疆喀拉通克镍铜矿的相继挖掘,镍的湿法冶炼得到了蓬勃开展。先后建成了成都电冶厂、重庆冶炼厂、金川有色金属公司、阜康冶炼厂等一批厂商,产值也大幅度添加,电镍总的年出产能力已超越5万吨[9]。
我国镍工业的出产,现在选用的首要湿法处理工艺有:镍的硫化物阳极隔阂电解、金属镍阳极电解和硫酸选择性浸出、电积工艺等。镍的硫化物阳极隔阂电解工艺仍是 我国现在最首要的电解镍出产工艺。运用该法出产的电解镍约占全国镍总产值的90%,首要供应商有金川有色金属公司、成都电冶厂和重庆冶炼厂等。这些工厂的电解出产流程根本共同,一般包含隔阂电解和溶液净化这两大工序,各工厂在这两大工序上只稍有差异。如几个出产供应商都运用硫酸-氯化物混合系统的电解质,经过三段化学沉积法进行溶液净化。但金川公司自80年代初,开端运用高电流密度和高pH值电解工艺,溶液净化除铜进程选用参加镍精矿和阳极泥的置换法,一同又研讨了活性NiS除铜的新工艺[10];成都电冶厂的电流强度操控在5500安左右,选用的是H2S除铜工艺。上海冶炼厂曾运用金属镍阳极电解工艺出产电解镍,运用进口杂镍、进口氧化镍、镍磷铁等出产粗镍阳极板,其间以运用进口氧化镍出产电解镍工艺较为老练。阳极是用氧化镍以石油焦作复原剂在电弧炉内复原成的金属镍浇铸而成的,其阴极进程和镍的硫化物电解完全相同,所运用的电解质也是硫酸盐氯化物混合电解液[11]。各厂所选用的详细工艺流程及工艺条件都不相同,这一方面与各厂的质料成分及产品形状要求不同有关,另一方面也阐明镍的湿法冶金工艺还有待进一步研讨开发。
展望
从环保视点考虑,湿法冶金工艺不会形成含硫气体的排放[12]。从经济视点考虑,运用湿法冶金工艺在处理一些杂乱矿,如钼镍矿、镍钿矿的进程中,矿的丢失较小并且在冶炼进程中的能耗也较小[13]。从工艺上考虑,在处理低档次杂乱矿方面,湿法工艺更为经济有用。运用湿法工艺能够完成选择性浸出有价金属,然后到达与杂质元素的有用别离,有利于进一步从溶液中收回有价元素[14]。信任跟着科技的开展,镍矿的湿法冶金技能将会得到更大的开展与运用。
镍作为一种特殊的功用材料,在国民经济中取得广泛的运用。如作为许多磁性物料的首要成分,电池职业中用于镍-氢电池,化学工业中广泛用作催化剂,在火箭技能中,超纯镍或镍合金用作高温结构材料。特别值得指出,纯镍还用在雷达、电视、原子工业、远距离操控等现代新技能中。
可是,我国镍资源实际上处于缺少状况。要坚持国民经济快速、健康、继续安稳的开展,有必要使镍的增长速度与经济的增长速度坚持同步。因而,从各个方面开掘潜力,充分运用镍物料(如冶金选矿废渣、进步镍的收回率等),对缓解我国镍资源的缺少将起到必定的效果[1]。
近年来,关于湿法冶金技能代替火法冶金评论越来越剧烈,湿法冶金作为一种正在老练的技能,越来越遭到同行的注重,尤其是从低档次的矿产资源中提取贵金属,能得到很高的收回率。现在世界上大约90%的镍依然靠火法出产,并在很长一段时间内无法代替,而湿法技能运用比较广泛的是出产高档次的金属[2]。究其原因,首要是湿法冶炼技能出资大、本钱高、受矿石影响大等,很难在短期内完成大面积的推广运用。所以经济、高效、绿色的湿法冶金技能成为广阔研讨者研讨的要点,以期处理现有的缺乏,完成广泛的工业化出产,为国家发起的绿色、节省经济作出贡献。
镍矿湿法冶炼的办法
1.浸法(RRAL法)
浸法——即镍矿经枯燥和复原焙烧后进行多段常压浸出,RRAL工艺由Caron教授创造,又称为Caron流程,适合于处理含镁较高(MgO>10%),含镍1%左右的硅酸盐型红土矿,根本流程是复原焙烧——浸。复原焙烧的意图是使硅酸镍和氧化镍最大程度地复原成金属,一同操控复原条件,使Fe复原成Fe3O4。焙砂中的镍、钴选用性溶液浸出,浸出渣中的铁能够经过磁选收回。其代表性的工厂是美国建造的古巴尼加罗镍厂。浸法处理镍矿,其产品能够是镍盐。
浸法处理工艺不适合处理含铜和含钴高的镍矿以及硅镁镍烧结镍、镍粉、镍块等。新喀里多尼亚的镍矿,只适合于处理表层的红土矿,这就极大地约束了浸工艺的开展。此外,浸工艺镍钴收回率偏低,全流程镍收回率仅为75%-80%,钴约为40%-50%。到现在为止,世界上只要四家工厂选用浸法处理氧化镍矿,并且都是在上世纪70年代曾经建造的,三十多年来没有一家新建工厂选用浸工艺。该办法还有一些缺陷:(1)它不能经济地处理含铜高的镍矿;(2)进程中溶解的部分贵金属不能收回;(3)氢是一种较贵的复原剂,在反响进程中不能充分运用;(4)进程反响速度慢,溶液中的金属离子浓度低,设备巨大。
2.酸浸法(HPAL法)
酸浸法——即在value="250" unitname="℃">250℃value="270" unitname="℃">-270℃,4-5MPa的高温高压条件下,用稀硫酸将镍、钴等有价金属和铁、铝矿藏一同溶解,在随后的反响中,操控必定的pH值等条件,使铁、铝和硅等杂质元素水解进入渣中,镍、钴选择性进入溶液,从溶液中选用溶剂萃取、硫化沉积等技能收回。酸浸法工艺处理镍矿的工业出产始于上世纪50年代,其时代表性的工厂是古巴毛阿镍冶炼厂,它也是由美国规划建造的[3]。酸浸工艺适合于处理低镁含量的镍矿,矿石中镁含量过高会添加酸的耗费,进步操作本钱,对工艺进程也会带来影响。假设矿石中的钴含量高,更适合选用酸浸工艺,不只钻的浸出率比浸工艺高,并且因为钴的价值比镍高,使酸浸工艺的单位出产本钱大幅度下降。尽管高压酸浸镍浸出率可达90%以上[4],但因为酸浸工艺也遭到矿石条件的限制,现在世界上选用酸浸法处理氧化镍矿的工厂只要三家,且因为高温高压的处理条件对设备要求严苛,工作均不非常正常。整体而言,酸浸工艺开展尚不老练。
3.氧压浸出法
选用的工艺是含镍2%的磁黄铁矿精矿,以含氧80%的富氧空气进行加压浸出,再用硫化沉积法使溶解的镍、钴沉积,用浮选法别离选出镍精矿和元素硫,镍精矿送火法处理。
4.氯化漫出法
氯化浸出是经过氯化使镍矿中的镍、钴、铜等呈氯化物形状的进程。因为氯和氯化物化学活性极高,生成的氯化物溶解度大,因而在常温下,氯化浸出就能到达在其它介质中有必要加温、加压才干到达的技能指标。依据浸出剂的品种不同,高镍锍化浸出分为浸出和浸出两种。鹰桥公司是最早将氯化浸出用于高镍锍处理的工厂,20世纪60年代,该公司研制成功浸出高镍锍的新工艺,在挪威克里斯蒂安松建了一个年产镍6800吨的工业实验厂,于1968年投入出产。1977年,鹰桥公司研制成功浸出高镍锍的工艺,现已在工业上运用[5]。1978年投产的法国镍冶金公司勒阿弗尔镍精粹厂选用了相似的工艺流程,我国研讨单位对氯化浸出工艺也曾进行过必定规划的实验研讨。
国外镍矿湿法冶金开展现状
关于镍矿的处理,镍、铜别离和精粹一直是镍冶炼工艺中的关键问题。在镍冶金开展的前期阶段,一般选用分层熔炼法、优先漫出法处理镍矿。 缓冷选矿别离高镍锍和硫化镍阳极电解是20世纪60年代镍冶炼技能的重大开展。世界上选用这项技能的工厂较多,首要有加拿大世界镍公司的汤普森厂、科尔博恩港镍精粹厂、日本的志村和别子两个精粹厂[6]。与传统的镍电解精粹比较,该工艺具有流程简略、根本建造出资较低的长处。
从20世纪70年代至今,国外高镍锍镍铜别离的湿法提取工艺取得了巨大开展,即选择性浸出法。其次,气化冶金的羰基法也取得成功。选用选择性浸出工艺的供应商,比较闻名的有芬兰奥托昆普公司哈贾伐尔塔厂选用的硫酸选择性浸出法,加拿大鹰桥公司选用的氯化浸出法和加拿大舍利特高尔顿公司选用的加压浸法[7]。这些办法中,以硫酸选择性浸出法开展较快,多个镍精粹厂已运用该工艺进行工业出产,例如南非英帕公司斯林镍炼厂、津巴布韦宾都拉冶炼厂,美国阿麦克斯镍精粹公司镍港精粹厂和津巴布韦加图马冶炼厂[8]。
国内镍矿湿法冶金开展现状
我国古代已有大量出产运用铜-镍合金(白铜)、锌-镍合金(锌白铜)。1953年上海冶炼厂成功地用直火蒸腾法从铜电解废液中制得硫酸镍,接着又进行了从粗硫酸镍中提取金属镍的实验。1954年出产出电镍value="75" unitname="千克">75千克,然后揭开了我国镍湿法冶金的前奏。1959年,上海冶炼厂开端用古巴进口的氧化镍出产电解镍,初期规划为年产电镍400吨,1973年到达年产电镍2500吨的出产能力。跟着20世纪50、60年代四川会理镍矿、金川镍矿、吉林磐石镍矿以及20世纪80年代新疆喀拉通克镍铜矿的相继挖掘,镍的湿法冶炼得到了蓬勃开展。先后建成了成都电冶厂、重庆冶炼厂、金川有色金属公司、阜康冶炼厂等一批厂商,产值也大幅度添加,电镍总的年出产能力已超越5万吨[9]。
我国镍工业的出产,现在选用的首要湿法处理工艺有:镍的硫化物阳极隔阂电解、金属镍阳极电解和硫酸选择性浸出、电积工艺等。镍的硫化物阳极隔阂电解工艺仍是 我国现在最首要的电解镍出产工艺。运用该法出产的电解镍约占全国镍总产值的90%,首要供应商有金川有色金属公司、成都电冶厂和重庆冶炼厂等。这些工厂的电解出产流程根本共同,一般包含隔阂电解和溶液净化这两大工序,各工厂在这两大工序上只稍有差异。如几个出产供应商都运用硫酸-氯化物混合系统的电解质,经过三段化学沉积法进行溶液净化。但金川公司自80年代初,开端运用高电流密度和高pH值电解工艺,溶液净化除铜进程选用参加镍精矿和阳极泥的置换法,一同又研讨了活性NiS除铜的新工艺[10];成都电冶厂的电流强度操控在5500安左右,选用的是H2S除铜工艺。上海冶炼厂曾运用金属镍阳极电解工艺出产电解镍,运用进口杂镍、进口氧化镍、镍磷铁等出产粗镍阳极板,其间以运用进口氧化镍出产电解镍工艺较为老练。阳极是用氧化镍以石油焦作复原剂在电弧炉内复原成的金属镍浇铸而成的,其阴极进程和镍的硫化物电解完全相同,所运用的电解质也是硫酸盐氯化物混合电解液[11]。各厂所选用的详细工艺流程及工艺条件都不相同,这一方面与各厂的质料成分及产品形状要求不同有关,另一方面也阐明镍的湿法冶金工艺还有待进一步研讨开发。
展望
从环保视点考虑,湿法冶金工艺不会形成含硫气体的排放[12]。从经济视点考虑,运用湿法冶金工艺在处理一些杂乱矿,如钼镍矿、镍钿矿的进程中,矿的丢失较小并且在冶炼进程中的能耗也较小[13]。从工艺上考虑,在处理低档次杂乱矿方面,湿法工艺更为经济有用。运用湿法工艺能够完成选择性浸出有价金属,然后到达与杂质元素的有用别离,有利于进一步从溶液中收回有价元素[14]。信任跟着科技的开展,镍矿的湿法冶金技能将会得到更大的开展与运用。