公琪琪
(新疆有色冶金設(shè)計研究院有限公司,烏魯木齊 830000)
紅土鎳礦還原焙燒-氨浸工藝還原焙燒工序研究
公琪琪
(新疆有色冶金設(shè)計研究院有限公司,烏魯木齊 830000)
隨著硫化鎳礦資源日趨匱乏,開發(fā)利用紅土鎳礦尤為重要?;鸱üに?、濕法工藝是最主要的紅土鎳礦處理工藝,其中濕法工藝以其高回收率、低能耗、低原料要求等優(yōu)點,已逐漸成為紅土鎳礦主要處理工藝。
鎳;紅土鎳礦;火法冶煉;濕法冶煉
鎳是一種銀白色金屬,具有優(yōu)良的使用性能,在航空領(lǐng)域、國防領(lǐng)域和日常生物中得到廣泛應(yīng)用。不銹鋼、耐熱鋼、合金鋼及合金鑄鐵作為鎳的最大消耗行業(yè),其需求量的迅速增長,進(jìn)一步提高了鎳的需求量。現(xiàn)今,可開發(fā)利用的鎳資源主要有硫化鎳礦和氧化鎳礦,而硫化鎳礦資源的日趨殆盡,促進(jìn)了紅土鎳礦的開發(fā)研究[1]。
紅土鎳礦是由含鎳的巖石經(jīng)風(fēng)化、浸淋、蝕變、富集而成的,是由鐵、鋁、硅等含水氧化物組成的疏松粘土狀礦石。世界鎳資源中約70%屬于紅土型鎳礦床,即氧化礦,主要分布在環(huán)赤道的菲律賓、巴西等國[2]。我國紅土鎳礦由于其品位低、提取效率低等缺點,目前僅部分開發(fā)。
3.1 火法冶煉工藝
3.1.1 還原-熔煉鎳鐵工藝
干燥紅土鎳礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯中預(yù)還原焙燒后,控制出窯爐料溫度在650℃-900℃,經(jīng)電爐還原熔煉后,得到鎳鐵,對其精煉即可得到精煉鎳鐵。該工藝鎳回收率可達(dá)90%以上,Co回收問題有待解決。
3.1.2 還原-硫化熔煉生產(chǎn)鎳锍工藝
該工藝是在1500~1600℃下,加入硫化劑進(jìn)行還原熔煉過程中,產(chǎn)出低鎳锍后,再通過轉(zhuǎn)爐吹煉得到高的工藝過程。硫化過程可添加有黃鐵礦、硫磺等硫化劑。鎳锍工藝Ni回收率為80%左右,但存在工藝冗雜、高能耗的問題,應(yīng)用并不廣泛。
3.2 濕法冶煉工藝
紅土鎳礦濕法工藝主要用于處理低品位紅土鎳礦。常用的濕法冶煉工藝有以下三種:即還原焙燒-氨浸工藝、加壓酸浸工藝、以及常壓酸浸法。
3.2.1 還原焙燒-氨浸工藝
還原焙燒-氨浸工藝又稱Caron法,由Caron教授發(fā)明,并最早應(yīng)用于古巴尼加羅(Nicaro)冶煉廠。其原則工藝流程為:紅土鎳礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原焙燒后,所得焙砂用氨-碳酸銨混合溶液浸出,浸出液中回收鎳。該工藝可實現(xiàn)鎳、鈷與鐵等雜質(zhì)的初步分離,Ni、Co回收率分別在75~80%、40~50%之間。
3.2.2 硫酸加壓浸出工藝(HPAL)
硫酸加壓浸出工藝是指,控制反應(yīng)溫度在240~265℃,采用硫酸對紅土鎳礦進(jìn)行浸出,使Ni、Co生成可溶的硫酸鹽進(jìn)人溶液,鐵等雜質(zhì)留在渣中。該工藝具有高金屬回收率、低生產(chǎn)成本等優(yōu)點。同時,也存在投資費用高、反應(yīng)設(shè)備壽命短等缺點。
3.2.3 硫酸常壓浸出工藝(AL)
由于硫酸加壓浸出工藝浸出過程操作條件要求高、對設(shè)備的磨損嚴(yán)重。為此,研究者開始尋求一種高效的、易操作的紅土鎳礦處理工藝—常壓酸浸工藝。經(jīng)過研究者們長期研究,結(jié)果表明,該工藝可很好的避免加壓浸出工藝存在的問題,但其存在的低金屬回收率、高雜質(zhì)浸出液等問題,制約了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
隨著細(xì)菌冶金、微波技術(shù)的發(fā)展,研究者開展了此方面的研究,并取得一定成果。
3.1 細(xì)菌冶金工藝
細(xì)菌冶金工藝是通過利用細(xì)菌自身所特有的氧化或還原特性,使目標(biāo)金屬氧化或還原,從礦物中分離出來。細(xì)菌冶金具有投資少、成本低等優(yōu)點。但其反應(yīng)過程速度緩慢、生產(chǎn)效率低、受環(huán)境影響較大、可利用細(xì)菌菌種較少等缺點,因此,未能成功用于工業(yè)生產(chǎn)。
3.2 微波浸出工藝
研究者發(fā)現(xiàn),利用微波輻射可強化硫酸常壓浸出紅土鎳礦的過程,通過采用微波加熱技術(shù),僅需微波處理40min,鎳浸出率即可達(dá)99%。但該工藝尚處于研究階段,未來前景較好。
1)隨著硫化鎳礦資源日趨匱乏,尋去高效處理儲量較大的紅土鎳礦工藝尤為重要。
2)火法工藝主要用于鎳品位較高的腐殖土型紅土鎳礦,其具有處理量大的優(yōu)點。同時,能耗高、原料適應(yīng)性較差、綜合回收率低制約了其在紅土鎳礦中的廣泛應(yīng)用。
3)濕法工藝主要用于鎳品位較低的褐鐵礦型或過渡層紅土鎳礦。由于該具有金屬回收率高、能夠綜合回收鎳鈷鐵等有價金屬、能耗低、能夠處理低品位礦石等優(yōu)點,在紅土鎳礦工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中,越來越受更多人的青睞。預(yù)計在未來幾年里,濕法冶煉工藝將成為紅土鎳礦處理的主導(dǎo)工藝,采用鎳紅土礦濕法工藝生產(chǎn)鎳量將占從鎳紅土礦提取總鎳產(chǎn)量的60%以上。
[1]郭學(xué)益.鎳紅土礦處理工藝的現(xiàn)狀和展望[J].金屬材料與冶金工程,2009.
[2]張歐邦.貴州某難選褐鐵礦磁化焙燒弱磁選試驗研究[J].現(xiàn)代礦業(yè),2009.
公琪琪(1988—),女,漢族,新疆呼圖壁縣人,工學(xué)碩士,初級工程師,從事有色冶金方向的設(shè)計工作。