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氧化鎳礦冶煉技術簡介

浏览次数:428日期:2019-11-09
氧化鎳礦的冶煉提取方法,可分為火法和濕法兩大類。前者又可分為鎳鐵法和造硫熔煉法,後者有還原焙燒—常壓氨浸法和加壓酸浸法。1 火法冶煉工藝 矽鎂鎳礦通常采用火法冶金工藝處理。火法首要有兩種:一種是用鼓風爐或電爐還原熔煉得到鎳鐵,又稱鎳鐵法;另一種是添加硫化劑進行硫化熔煉生產鎳硫,又稱鎳鋶法。 鎳鐵法是采用電爐熔煉,可以達到較高的溫度,爐內的氣氛也比較輕易控製。但為了保證礦石處理的經濟性,通常要求礦石達到一定品位,所以在開始熔煉前 ,首先需對礦石進行篩選,排除風化程度低,品位低的礦石。爐料需預先在回轉窯中幹燥脫水,在700~800℃條件下進行預焙燒 。所得焙砂與粒度在10~30mm的揮發性煤混合一起加進電爐進行還原熔煉 ,產出粗鎳鐵合金。在電爐還原熔煉的過程中幾乎所有鎳和鈷的氧化物都被還原成金屬 ,而鐵則不必全部還原成金屬,鐵的還原程度可通過還原劑的加進量加以調節。粗鎳鐵合金再經過精煉產出成品鎳鐵合金,鎳鐵合金首要供生產不鏽鋼,其生產工藝原則流程,如圖XX所示。采用該法生產鎳鐵合金的工廠首要有法國的新喀裏多尼亞多尼安博冶煉廠、哥倫比亞塞羅馬托莎廠和日本住友公司的八戶冶煉廠 ,鎳鐵產品中含鎳20~30%,全流程回收率為90~95%,鈷進進合金。 此外矽鎂鎳礦也可以采用外加硫化劑的方法進行硫化熔煉得到鎳鋶,石膏是最常用的硫化劑。造鋶熔煉一般在鼓風爐中進行 ,也可以用電爐。鎳鋶的成分可以通過還原劑(焦粉)和硫化劑(石膏)的加進量加以調整。得到的低鎳鋶(通常含Ni+Co=20~30%)再送到轉爐中吹煉成高鎳鋶 。生產高鎳鋶的工廠首要有印度尼西亞的蘇拉威西梭羅阿科冶煉廠。高鎳鋶產品一般含鎳79% ,含硫19.5%。全流程鎳回收率70~85%。 火法工藝首要利用於處理矽鎂鎳礦,適合於處理鎳含量>1%,鐵含量30%擺布,鈷含量低的紅土鎳礦。其最大特點是處理工藝簡單,流程短。缺點是鈷也進進鎳鐵合金或鎳鋶中 ,失往了鈷應有的價值 。2 濕法冶煉工藝 褐鐵礦類型的紅土鎳礦和含MgO比較低的矽鎂鎳礦通常采用濕法冶金工藝處理。濕法首要形成了兩種工藝 ,一種是還原焙燒—氨浸工藝(簡稱RRAL),另一種是加壓酸浸工藝(簡稱HPAL)。近年來,紅土鎳礦的濕法冶金技術有了很大的發展,特別是加壓浸出技術和各種溶劑萃取技術。 RRAL工藝由Caron教授發明,又稱為Caron流程,適合於處理含鎂較高(MgO>10%) ,含鎳1%擺布的矽酸鹽型紅土礦,基本流程是還原焙燒—氨浸。還原焙燒的目的是使矽酸鎳和氧化鎳最大程度地還原成金屬,同時控製還原條件,使Fe還原成Fe3O4。焙砂中的鎳、鈷采用氨性溶液浸出,浸出渣中的鐵可以通過磁選回收。 古巴尼加羅(Nicaro)冶煉廠是最早使用還原焙燒—氨浸工藝回收低品位紅土鎳礦中鎳、鈷的冶煉廠 ,還原焙燒在多膛式反射爐中進行,流程見圖XX。為了防止濕料在焙燒過程中結團,在焙燒之前用回轉窯幹燥 ,除往95%的水分,其還原焙燒時間為90min,還原氣體由煤氣發生器供給,控製爐膛底部還原氣氛CO/CO2或H2/H2O為1:1 ,焙燒溫度730~760℃。焙砂在還原氣氛下冷卻至150℃擺布後,在含NH3 6.5%,CO2 3.5%,Ni 1%的碳銨溶液(ACC溶液)中淬冷。浸出過程在鼓空氣浸出槽中進行,金屬鎳、鈷浸出進進溶液並形成鎳、鈷氨絡離子。除鐵後液直接蒸氨,得堿式碳酸鎳,煆燒得到終究產品NiO。在此,氧化鎳產品中含有大量鈷,這類氧化鎳產品即不符合各種鎳合金生產要求 ,鈷的回收率又非常低,隻有40%擺布。 鑒於Nicaro冶煉廠鈷沒有得到充分利用的缺陷,Caron法在相繼建成的澳大利亞昆士蘭州Townsville鎳冶煉廠和菲律賓的Marinduque冶煉廠分別得到了相應改進。 在Towsville 鎳冶煉廠,還原焙燒設備使用層式Herreschoff還原焙燒爐,進料前混進礦重4%的重油。在燃燒室內還原氣體將逐層向下走的物料加熱至焙燒溫度760℃ 。淬冷後在ACC體係溶液中浸出,浸出液用H2S沉鈷得到Ni/CoS產品(含Ni約39%,Co約13%),沉鈷後液蒸氨,煆燒,在帶式還原爐中用H2還原焙燒得含鎳90%的鎳粉,最後在980℃,惰性氣氛條件下壓製成Ni塊。采用化學沉澱法分離鈷後得到的鎳產品中鈷含量較低,適合鎳合金生產要求,鈷也得到了有效富集。 Marinduque冶煉廠與Townsvillen鎳冶煉廠流程相似,不同的地方首要表現在以下兩點:(1) 還原焙燒還原劑和沉鈷劑不同:Marinduque冶煉廠使用的還原劑是含H2 75%,N2 25%的氣體,還原溫度較低,才650℃。在浸出液鎳、鈷粉分離工序中,沉鈷劑使用的是(NH4)2S ,並以為是最好的化學沉鈷劑。(2) Marinduque冶煉廠將蒸氨所得堿式碳酸鎳用AAC溶液再溶解,部分蒸氨除雜後,在165℃,3.5MPa條件下用H2還原製鎳粉產品。