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红土镍矿湿法冶金工艺研究进展分析

时间:2018-03-04 15:05:51    来源:互联网整理    作者:匿名  浏览次数:
[导语]   摘 要:随着科技的发展,很多方面都需要镍,镍的需求量大大增加,但是镍的资源的短缺导致冶炼越来越困难,所以镍资源的开发利用逐渐转向红土镍矿。红土中镍矿品味低,运用不同的方法可

摘 要:随着科技的发展,很多方面都需要镍,镍的需求量大大增加,但是镍的资源的短缺导致冶炼越来越困难,所以镍资源的开发利用逐渐转向红土镍矿。红土中镍矿品味低,运用不同的方法可以提取矿产中的镍。现在大多是使用火法,因为经济实惠,后期的富集比较简单。相对来说湿法投资高、成本大,受矿产的含量影响一直处于研究阶段,但是回收率高,所以高效、低成本的湿法冶炼成为近年来研究者研究的重要对象,希望尽快运用于红土镍矿的冶炼中,本文对镍的冶炼现状和湿法冶炼发展进行讨论。

关键词:红土镍矿 湿法冶金 工艺现状

中图分类号:TF815 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)10(b)-0094-02

金属镍是一个国家生产发展的重要战略储备金属,在国防、航空航天、交通运输、石油化工、能源等领域中起着重要的作用,也是生产不锈钢、高温合金、高性能特种合金、磁性材料和电磁屏蔽材料的重要原料。氧化镍矿也就是红土镍矿,世界大部分镍矿都存在于红土镍矿中,但是品位低,冶炼时效率较低,但是湿法的回收效率高,所以红土镍矿开发利用的技术也将会由火法冶炼转为湿法浸出金属。

1 红土镍矿冶炼现状及湿法工艺介绍

1.1 火法工艺与湿法工艺

火法冶金是指在高温下应用冶金炉把有价金属和精矿中的大量脉石分离开的各种作业,其主要包括:还原硫化熔炼镍锍工艺、回转窑-矿热炉镍铁工艺、还原焙烧-磁选工艺,这些工艺在现在红土镍矿冶炼中运用较多,主要是成本低、投入少等特点促使其使用很多。其主要的原理是因为红土镍矿中主要含有氧化镍、氧化铬、氧化铁、氧化铝等多种氧化物。在红土镍矿的熔点范围内氧化物稳定性依次为:氧化铝>氧化铬>氧化铬>三氧化二铁>氧化硅>氧化亚铁>氧化镍。根据这一性质氧化镍最先被还原,利用这一选择性还原原理可采取缺碳操作,使紅土镍矿中几乎所有的镍氧化物优先还原成金属,从而达到富集镍的目的。湿法冶金就是金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液中进行化学处理或有机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。湿法冶金虽然很早就出现,但是真正运用还是经过很长的时间发展,就算如今也不是很成熟,湿法工艺包括:还原焙烧-常压氨浸工艺、高压酸浸工艺、碱浸工艺等方法。湿法对环境友好、污染小,现在很多的研究者都着重研究这种方法,希望能研究出高效、绿色的湿法冶金方法。

1.2 湿法冶金之高压酸浸工艺

高压酸浸工艺是将红土镍矿制成矿浆输入到反应炉中,通过硫酸等将其浸泡,再调节pH除去红土镍矿中的铁铝等杂质,然后在用硫化氢将溶液中的镍沉淀出来。高压酸浸工艺第一次在国外投入使用到现在已经过了60多年的证明,证明这种方法经济效益很高。我国在高压酸浸方面取得了很大的进步,但是跟很多发达国家比还是相差很远,包括酸浸设备的制造、酸浸设备的研究开发、苛刻环境下设备的防腐工作、工艺过程的自动化控制系统技术等尚需进一步提升。现在国家正在大力研究开发酸浸工艺的设备,同时也在大力培养这方面的人才,为提高红土镍矿中镍的提取而努力。加拿大、美国等国家在高压酸浸工艺有其独到的特色和方法,我国需要加强国际交流,学习他国的先进技术,用以增强我国的冶金技术。

1.3 还原焙烧-常压氨浸工艺

还原焙烧-常压氨浸即是通过高温将红土镍矿中的镍还原成金属镍,对于红土镍矿中含硅高于10%的、含镍1%左右且镍赋存状态不太复杂的红土镍矿主要运用这种方法,其主要的优点是试剂可以反复使用,这样可以降低成本。但是镍的产率主要受还原焙烧影响,这一步效率高,后面的氨浸效率就会高,效率可以达到80%~85%。所以提高还原焙烧的效率是这种方法重要研究方向。

1.4 碱浸工艺

红土镍矿中硅的含量较高,运用碱浸工艺可以有效运用红土镍矿中的硅,提高产品的额外价值。碱浸工艺是使用高浓度的碱例如氢氧化钠对红土镍矿进行浸泡,使矿中的硅、铝与碱进行反应,富集镍再除去杂质。在反应温度为200℃、固液比1∶5时浸出效率比较高。镍的提取效率高的同时也保证了硅的提取效率,可以提高产品的附加值。

2 湿法工艺难题及新兴工艺

2.1 湿法工艺存在的问题

矿物因素、固液比或硫酸的加入量、高压釜结垢的形成、氧化程度等一系列问题是影响高压酸浸效率的重要因素,解决这些问题方能使高压酸浸早日投入使用。还原焙烧是要尽量把铁还原成具有磁性的四氧化三铁,这样方便用磁选除去铁,在氨浸时需要先溶解游离的氧化亚铁,由于存在这样的问题所以氨浸法几乎运用于处理表层红土镍矿,对铜和钴含量高的红土镍矿就不适宜,这大大限制了氨浸法的广泛运用。碱浸法的问题就是固液比和温度等的控制需要解决。这些问题是现在工业上使用较多的湿法冶金工艺存在的问题,这些问题如果能尽快得到解决,那么湿法冶金将会很快投入使用,这样可以极大程度的提高红土镍矿中的镍的生产效率,加快社会发展的脚步。

2.2 直接焙烧

直接焙烧主要分为两种:一种是加碱性物质进行焙烧;一种是直接焙烧。加减焙烧是往红土镍矿中加碱性物质后进行焙烧,处理后矿物的结构会发生变化。这样的焙烧方式可以提高镍的浸出率。加碱性物质焙烧后浸出的镍与直接酸浸的镍产量相比,镍浸出率由75%增加到93%。加碱后浸出工艺对设备要求较低,不会在这方面造成过多的开支,设备使用寿命也会大大加长,同时可以浸出其他的金属,能有效实现矿物中其他金属的利用。直接焙烧是指对红土镍矿直接进行高温焙烧,从而实现矿物改性。试验表明,红土镍矿经300℃焙烧后浸出,镍的浸出率可以高达93%,不过温度超过300℃时对浸出率就会有影响。

2.3 新兴工艺之微波应用

微波对物质的加热有选择性,所以在红土镍矿浸出是可以使用微波进行加热,同时还不会加热其他物质。微波加热时不仅具有选择性同时可以去除矿石中的水分,这样可以减轻后续的工作。一些研究者通过实验发现经过微波处理的红土镍矿比未经过微波处理的红土镍矿的镍产率高。也有的研究者将微波和酸浸配合使用,可以大大提高镍的产率,同时因为微波可以使酸浸更方便得进行,所以降低了成本。

2.4 新兴工艺之氯化法浸出

氯化法浸出即是将红土镍矿与氯化剂混合投入反应釜中再加水在特定的条件下进行反应,使红土镍矿中金属变为氯化物,然后再将金属提取出来的冶金方法。氯化冶金工艺处理红土镍矿的技术正在研究阶段,有些研究者对红土镍矿的氯化焙烧处理,发现镍浸出率能达到92%左右,而铁的氯化可降至2%左右,这是一项重大的突破为以后湿法冶金增加了更多的选择和可能,氯化法浸出可以处理任何品位的红土镍矿,特别是低品位的红土镍矿中应用这一方法将极大地提高效率。这种方法这时在研究阶段,因为氯化法浸出对设备的要求十分严格,我国应该增强这方面的学习和人才培养,设备的研发制造是现在需要解决的问题。

3 结语

镍的需要正在随着科技的发展逐年增加,在电子、航空、石油化工等工业方面得到重要的运用,然而镍的资源正在减少,对镍的提取要求也越来越高,红土镍矿将是未来镍提取的重要来源。红土镍矿中镍的品味低,提取困难,所以要求更高效的冶炼方法。湿法冶炼将会是未来提取红土镍矿中镍的重要方法,但是现在的湿法冶炼还存在很多的不足,比如成本高、投入大、设备的防腐等问题都导致湿法工艺难以投入使用。所以需要研究者解决这些问题,早日将湿法冶金投入使用。

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