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為你講述鎳的冶煉工藝

 2023-02-13

鎳礦石主要分硫化銅鎳礦和氧化鎳礦，兩者的選礦和冶煉工藝完全不同：根據硫化銅鎳礦礦石級別選用不同選石方法，再進行冶煉；氧化鎳礦的冶煉富集方法，可分為火法和濕法兩大類。具體選礦加工內容下面將詳細介紹。　　硫化銅鎳　　選石方法　　硫化銅鎳礦石的選礦方法，主要的是浮選，而磁選和重選通常為輔助選礦方法。浮選硫化銅鎳礦石時，常采用浮選硫化銅礦物的捕收劑和起泡劑。確定浮選流程的一個基本原則是，寧可使銅進入鎳精礦，而盡可能避免鎳進入銅精礦。因為銅精礦中的鎳在冶煉過程中損失大，而鎳精礦中的銅可以得到較完全的回收。銅鎳礦石浮選具有下列四種基本流程。　　1）直接用優先浮選或部分優先浮選流程：當礦石中含銅比含鎳高得多時，可采用這種流程，把銅選成單獨精礦。該流程的優點是，可直接獲得含鎳較低的銅精礦。　　2）混合浮選流程：用于選別含銅低于鎳的礦石，所得銅鎳混合精礦直接冶煉成高冰鎳。　　3）混合—優選浮選流程：從礦石中混合浮選銅鎳，再從混合精礦中分選出含低鎳的銅精礦和含銅的鎳精礦。該鎳精礦經冶煉后，獲得高冰鎳，對高冰鎳再進行浮選分離。　　4）混合—優先浮選并從混合浮選尾礦中再回收部分鎳：當礦石中各種鎳礦物的可浮性有很大差異時，銅鎳混合浮選后，再從其尾礦中進一步回收可浮性差的含鎳礦物。　　硫化鎳礦冶煉　　工藝流程選擇根據原料類型、成分和對產品的要求而定。硫化礦大部分采用造锍熔煉，即將各種硫化鎳礦采用不同的火法冶金工藝煉成低鎳锍，再將低鎳锍用轉爐吹煉成高鎳锍，即硫化鎳和硫化銅的合金。高鎳锍再經鎳精煉廠的不同精煉方法生產出不同的鎳產品。　　火法冶煉　　硫化鎳礦也可采用濕法冶煉，但只有個別工廠采用。　　氧化鎳礦　　氧化鎳礦多采用破碎、篩分等工序預先除去風化程度弱、含鎳低的大塊基巖。由于氧化鎳礦中的鎳常以類質同象分散在脈石礦物中，且粒度很細，因此不能用機械選礦方法予以富集，只能直接冶煉。　　氧化鎳礦冶煉簡介　　氧化鎳礦的冶煉富集方法，可分為火法和濕法兩大類。前者又可分為造硫熔煉、鎳鐵法和粒鐵法；后者又有還原焙燒-常壓氨浸法、高壓酸浸法等。　　氧化鎳礦在我國不居重要地位，只有云南墨江金廠、元江安定地區有一定的儲量。經設計，該礦采用造硫熔煉(還原焙燒)較氨浸法好。但總的來看，該礦礦石品位低，鎂高(MgO 15%～30%)難熔，燃料耗量大，運輸有困難，當前難以提上建設日程。　　由于地球上硫化鎳礦資源量較少，因此氧化鎳礦(紅土鎳礦)提取鎳金屬逐步成為世界提取鎳金屬的主流。紅土鎳礦的主要提取工藝主要有兩種：濕法冶煉和火法冶煉。　　濕法冶煉　　濕法冶煉的冶煉工藝又可分為氨浸工藝、高壓酸浸工藝、還原焙燒-酸浸工藝和硫酸化焙燒-水浸工藝。其中氨浸工藝只適合處理表層的紅土礦，不適合處理含銅和含鈷高的氧化鎳礦。高壓酸浸工藝適合于處理低鎂(鋁)高鐵類型的紅土鎳礦-褐鐵礦型(70%的紅土礦都屬于褐鐵礦型)。　　濕法冶煉優點：能耗低，污染少，質優，工藝發展歷史悠久，起源于20世紀70年代，無論是常壓還是加壓酸浸，目前技術都比較成熟，國內外均有多條成熟的生產線，隨著近年來環保力度的加大和一些原鎳出口國出口受限，我國逐漸減少了直接冶煉紅土鎳礦，轉而冶煉經過初加工的鎳中間產品來生產鎳鐵和電解鎳，由此促進了鎳濕法冶煉中間產品的進口。濕法冶煉的發展優勢更加明顯。它的不足則是工藝投資大，周期長，工藝復雜，成本較高而售價較高，市場競爭能力弱，但這種狀態一時難以改變。　　火法冶煉　　火法冶煉的冶煉工藝可分為還原熔煉鎳鐵工藝和還原硫化熔煉鎳锍工藝兩種。火法冶煉適合處理硅鎂鎳類型礦(即礦床下部硅、鎂的含量比較高、鐵含量較低、鈷含量也較低的礦石)。其中用的多的是還原熔煉鎳鐵工藝。　　火法冶煉根據還原熔煉設備又可分為電熔爐熔煉和鼓風爐熔煉兩種，較大生產規模的工廠大都采用電爐熔煉，小廠則采用鼓風爐熔煉。電爐熔煉適合處理各種類型的氧化鎳礦，依據原料的供應情況、礦石的貯量等決定，生產規模可大可小，對入爐爐料的粒度也沒有嚴格的要求，粉料以及較大塊料都可直接處理，但缺點是耗能太大。鼓風爐熔煉生產鎳鐵的有點是投資小，能耗較低，適合規模小、電力供應困難以及含鎳較低的紅土礦去，其缺點是對礦石適應性差，對鎂含量有較嚴格的要求，另外不能處理粉礦，對入爐爐料也有嚴格的要求。　　總體來看，火法工藝火法工藝能耗高，金屬綜合回收效果差，成本與濕法冶煉成本相當，屬于傳統的處理方法。　　通過對濕法冶煉和火法冶煉的優點和不足分析可知，由于濕法工藝耗能少，污染少，質量優，兩種工藝目前成本相當，濕法工藝的優越性和發展趨勢逐漸凸顯，那么濕法冶煉自然更受重視，對其技術的投入一定大于火法冶煉，隨著濕法冶煉技術、設備的進步和規模的擴大，逐漸濕法工藝的成本將逐漸低于火法工藝。兩種方法比較技術和經濟上都占有優勢，因此在未來幾年新建的紅土鎳礦項目中，濕法冶煉比例會大于火法冶煉，濕法冶煉發展前景較為樂觀。　　即便濕法冶煉有著很多優勢，但目前來看，其冶煉技術也存在很多問題，如一次性設備投入，只適合處理含鎂低的褐鐵型礦石，且對礦石品位有要求，同液廢料多，污染環境等等。這些難題一直限于著該工藝的發展，人們在完善加壓酸浸技術的同時也在不斷地開發新的紅土鎳礦濕法流程，如常壓浸出，生物浸出等技術，近年來，這些新的流程備受關注，與加壓酸浸工藝相比，他們具有以下優點：　　1、常壓浸出、生物浸出技術能處理含鎂比較高的紅土鎳礦，都適合處理低品位的礦石。　　2、常壓浸出、生物浸出可以在常溫常壓的條件下進行，對設備要求低、工藝簡單、操作方便，因而投資少，生產成本低。　　3、加壓酸浸法固液廢料多，污染環境。而新的流程如生物浸出不會產生SO2氣體，產生的固液廢棄物也能為環境所接受，十分環保。　　但是這些新流程還不成熟，還存在一些技術難題，如常壓浸出中浸出液分離困難，生物浸出也存在有機酸不能循環的問題，且從目前的報道可知，常壓和生物浸出技術處理紅土鎳礦時鎳、鈷的浸出率一般都低于加壓酸浸。雖然存在的難題多，但相信通過技術不斷的改進，終將會被解決，常壓浸出和生物浸出一定會有很好的發展前景。　　鎳的制法　　電解法：將富集的硫化物礦焙燒成氧化物，用炭還原成粗鎳，再經電解得純金屬鎳。　羰基化法：將鎳的硫化物礦與一氧化碳作用生成四羰基鎳，加熱后分解，又得純度很高的金屬鎳。　　氫氣還原法：用氫氣還原氧化鎳，可得金屬鎳。

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