从红土镍矿中回收镍的工艺研究进展

从红土镍矿中回收镍的工艺研究进展

王盼盼 1,2 李新生 1,2 韦悦周 1,2 杨枫 1,2 韦正夫 1,2

1. 广西大学资源环境与材料学院，广西 南宁 530004 2. 金属资源高效利用及环境保护协同创新中心，广西 南宁 530004

摘要:随着人们日益增长的物质需求，资源不断地消耗。镍作为不锈钢产品的主要材料已经被广泛的应用到我们的日常生活了，随着对硫化矿资源的开采，资源越来越短缺，因此从红土矿中提取镍将是未来的主要发展方向，采用不同的处理工艺对捏的回收有着重要的影响。

关键词:红土镍矿;镍回收;工艺

引言:自新世纪以来，人们对化工产品的需求量越来越大，化工产品更是走入了人们的日常生活，尤其是不锈钢产品，更是推动了对镍的需求增量，许多国家侏儒，日本和西欧等国特别依赖镍的进口，本文通过介绍镍的回收工艺，镍的化学原材料的各类属性，更熟悉方便从红土矿中回收镍，为企业经济效益的提升带来重要的参考。

一、红土矿的分布状况及镍资源的简介

(一)红土镍矿床的结构分布

红土镍矿床总共有三层，最上面一层为褐铁矿层，这一层当中铁和钴的含量比较高，镍的含量比较低，由于上脚面长期受到风化侵蚀，铁元素在此的化合物氧化以后形成了红褐色的氧化铁，中间层的各类元素含量分布比较均匀，也称之为过渡层，最底层硅镁的含量特别高，而镍元素也主要分布在这一层，对镍元素的提取也主要是对这一层进行开采。

随着对镍资源的不断开采，由于是化石能源，属于一次能源，使得这一资源变得紧缺 其价格也是一路走高。有很多矿石可以作为提取镍的原料，在我国主要以红土矿作为提取镍的原料，传统的冶炼技术就是把这些镍矿原料放入高炉内进行一系列化学反应，高温煅烧置备镍的一些产品，利用率相对有限。

(二)镍金属的应用和分布情况

由于镍这种金属元素具备了许多良好的化学性质，比如捏金属具有很好的延展性，较强的化学稳定性，能够适应于高强度的机械作业，有很好的的机械性能。因此被广泛的使用，在各行各业当中，不锈钢是这一元素消耗的主要动力源，不锈钢的生产大力推动了地球上镍资源的消耗，这些捏产品为人类的生活和工业提供了许多便捷，成为了人类现代文明的重要要素，已然是不可或缺的一部分。

镍金属元素含有两类，主要分布于陆华矿床和红土镍矿当中，在过去对镍资源的开采过程中，主要是针对锍化矿进行开采，传统的硫化矿提取工艺具备了成熟的条件，所以有近60%的镍产量来源于硫化矿，随着人们对这一资源的不断开采，也使得硫化矿资源日益枯竭，可供人们消耗的硫化矿资源已经十分有限了。开发硫化矿资源也存在着弊端，派遣相关专业人员对硫化矿资源进行勘探需要花费较多的时间，对硫化矿中提取镍资源需要的建设周期也十分的长。随着人们对红土镍矿资源的进一步认识，发现这一资源分布广泛，镍含量并且丰富，对其进行开采，不需要花费太高，现代技术的进步也使得冶炼工艺日趋成熟，所以许多工业厂商和企业选择利用红土镍矿进行镍的提取，也能获得更高的回收镍。

二、国内外红土矿回收镍处理工艺方式

(一)还原熔炼生产镍铁

传统的红土镍矿工艺，也是最常用的工艺处理法为火法处理工艺，其原理是还原熔炼矿石进行镍铁的生产。首先把奇原材料镍矿进行粉碎筛分，得到不同直径大小的镍矿石材料，做完这一预处理以后，把这一原材料与溶剂和还原剂按照一定的比例在高炉内锻焙烘烧进行反应。矿石在高温和催化剂的条件下，许多金属元素在化合物中被还原出来，形成了海绵状的镍铁合金。还有一部分残渣通过水的冷却，再次进行破碎和筛分等处理可以得到粗镍铁粒，通入空气与其中的氧气进行充分接触，再加入生石灰进行吹炼最终得到镍铁合金的产品，炉渣则在炉内的最底层，将其分离出来即可。

(二)还原硫化熔炼生产镍

生产镍中还常用到的一种工艺为镍锍生产工艺，在温度范围为1500到1600摄氏度的条件下，炉内加入硫磺，通过炉内的一系列化学反应可以得到低含量的镍锍，利用转炉吹炼可以生产出高含量的镍锍。该工艺与镍铁工艺的不同之处在于向炉内进行不同的炉料投放，反应的原理也就随之不同。炉料因为需要有硫磺，所以还原的硫化剂选用黄铁矿和石膏，硫磺等含锍的镍原料，这些化石能源不仅在自然界中含量充足，价格也比较便宜，其合理经济性受到了许多企业的欢迎。而使用硫磺作为硫化剂，可操作性强，在容量过程中产生的负面影响，几乎可以忽略，熔炼后得到的各类成分也不受影响，处理起来十分方便，对电耗比起镍铁工艺也比较低。但是需要有一套硫磺融化的设备，还需要对原材料进行输送和喷洒，这大大增加了企业的成本。采用还原硫化熔炼红土镍矿的工艺有较高的灵活性，精炼后得到的镍可以做进一步的处理得到各类形式的镍产品，从中回收钴。

(三)湿法处理工艺

针对不同的矿石类型选用不同的处理工艺，褐铁矿类型和红土镍矿还有低含量氧化镁的硅镁镍矿会采用湿法处理工艺进行处理。湿法处理工艺主要有两大类，一类是用酸浸法，另一类是使用碱浸法。

氨浸工艺通过配合使用还原配烧可以在最大限度上将硅酸镍和氧化镍中金属还原。通过控制不同的催化条件和反应物，能够使得许多铁的混合物还原成铁的氧化物，初步处理下的铁元素，只有很少的部分被还原成纯铁，加入的氨水通入二氧化碳与焙烧矿充分反应将金属转为许多络合物，通过水解反应生成氢氧化铁的沉淀，但是在这一过程中会造成钴的损失，石德孤独回收率大大降低，所以氨浸法的处理工艺，目前不能够适用于含铜和钴较高的镍矿，在一些红土镍矿中，镍和钴主要分布在第三层，所以这种工艺有时候也用于处理表面的红土矿，与酸浸法相比仍然不够经济。

(四)加压酸浸工艺

通过高温高压，湿法处理工艺冶金已经展现出了许多优势，液体与化石原料的充分接触使得反应速度大大加快，使用酸浸工艺可以对含氧化镁较低的矿石进行镍矿的处理，酸浸处理工艺最大的特点是能够把绝大部分的钴完全分离出来，这大大提高了回收率，不仅在费用上低于还原培烧氨浸工艺，还得到了含量更高的镍矿。酸浸工业城用到的酸为稀硫酸，使用稀硫酸能够很好的，将矿物中的铁铝等有价值金属进行溶解，通过控制PH值可以得到不同纯度的金属元素，这些矿物在液体中浸出后，利用硫化氢对其进行还原中和，在过滤掉部分沉淀，就能够得到高质量的镍钴硫化物，使用加压酸浸工艺不足之处是需要原材料韩有的泥质物质较少，镁铝含量需要比较低，这样既不会对稀硫酸造成较大的污染，也才能得到一定技术经济指标的镍产品。

(五)其他处理方法

随着对红土镍矿的大量开采，利用火法工艺处理的镍矿以变得十分有限，虽然湿法工艺已经初具工业规模，能够批量生产镍资源，但是其反应条件需要在高温高压下进行操作，用到的设备投资较大，操作控制相对技术含量较高，在普遍推广时遇到了重重阻碍，所以也有一定的局限性。

目前市场上还存在着氯化离析处理工艺，在矿石中加入碳质还原剂或氯化剂能够还原金属，但是由于红土镍矿混合物的构成比较复杂，仍然不能够适用这种工艺处理。日本和英国开始研究利用磁选分离方法得到镍精矿，但是这种办法也存在着环境污染的问题，也没有在市场上推广开来。

结束语:

随着全球各地对镍需求的不断上升，使得这种资源的提取和回收成为了重要的研究方向 虽然其产量仍然受到了许多技术方面的因素限制，但是通过合理开发和高效利用就会使这一产业的结构得到优化。我们应该放弃传统的低效冶炼技术，把更多的精力投入到创新新型技术中，加强对镍资源状况的探索，时刻对其储量进行关注，从国外引入镍矿资源，重视研究开发海床的镍矿资源，确保人民的生活的稳定，企业的安全运行。

参考文献：

[1]李洋洋. 红土镍矿中有价金属提取工艺研究[D].江西理工大学,2015.

[2]李博. 硅镁型红土镍矿干燥特性及预还原基础研究[D].昆明理工大学,2012.

[3]赵昌明,翟玉春.从红土镍矿中回收镍的工艺研究进展[J].材料导报,2009,23(11):73-76.