紅土鎳礦資源現(xiàn)狀及加工工藝綜述

SeriesNo.413November

總第413, 于海臣 (11沈陽(yáng)有色金屬;21東學(xué);31鞍鋼齊大山鐵礦 綜合論述了世界紅土鎳礦的資源概況和利用現(xiàn)狀,分析了國(guó)對(duì)鎳的需求情況,對(duì)紅土鎳礦的處理紅土鎳礦鎳鐵鎳锍浸出TheCurrentStatusofLateriteNickelOreResourcesanditsProcessing1,

YuH

1,

Thegeneralsituationofresourcesintheworldandutilizationfornickellateriteoreweresummarizedandthedomesticdemandsonnickeloreswereyzed.Allkindsofprocessingmethodandthecurrentadvancedtechniqueforlateritenickeloreswereelaboratedindetai.lKeywordsLateritenickelore,Ferronicke,lNickelmatte,在自然界中,鎳主要以硫化鎳礦和氧化鎳礦狀態(tài)存在。由于元素親氧及親硫性的差異,在熔融巖漿中,當(dāng)有硫元素存在時(shí),鎳能優(yōu)先形成硫化礦物,并富集形成硫化物礦床。硫化鎳礦如鎳、紫硫鎳鐵礦中的鎳以游離硫化鎳形態(tài)存在,有相當(dāng)一部分以類質(zhì)同象賦存于磁中。部分氧化鎳礦是由硫化鎳礦巖體風(fēng)化浸淋蝕變富集而成,鎳主要形式存期風(fēng)化產(chǎn)生的礦石,在風(fēng)化過(guò)程中鎳自上層浸出而后在下層沉淀,NiO取代了相應(yīng)硅酸鹽和氧化鐵礦晶格中的MgO和FeO。展性好等特點(diǎn)因而其用途很廣泛尤其是在不銹鋼鋼鐵和有色金屬冶煉業(yè)約占總消費(fèi)量的65%~用品的電鍍,約占總消費(fèi)量的12%~15%;再次是制造各種機(jī)器和容器,用量約占總消費(fèi)量的10%~

20世紀(jì)80年代中期以來(lái),SeriesNo.413November2010

總第413, 于海臣 , (11沈陽(yáng)有色金屬;21東學(xué);31鞍鋼齊大山鐵礦綜合論述了世界紅土鎳礦的資源概況和利用現(xiàn)狀,分析了國(guó)對(duì)鎳的需求情況,對(duì)紅土鎳礦的處理方法和目前有前景的加工工藝進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述和分析。紅土鎳礦鎳鐵鎳锍浸出TheCurrentStatusofLateriteNickelOreResourcesanditsProcessing

YuH

Thegeneralsituationofresourcesintheworldandutilizationfornickellateriteoreweresummarizedandthedomesticdemandsonnickeloreswerezed.Allkindsofprocessingmethodandthecurrentadvancedtechniqueforlateritenickeloreswereelaboratedindetai.lKeywordsLateritenickelore,Ferronicke,lNickelmatte,在自然界中鎳主要以硫化鎳礦和氧化鎳礦狀態(tài)存在。由于元素親氧及親硫性的差異在熔融巖漿中當(dāng)有硫元素存在時(shí)鎳能優(yōu)先形成硫化礦物,并富集形成硫化物礦床。硫化鎳礦如鎳硫鎳鐵礦中的鎳以游離硫化鎳形態(tài)存在有相當(dāng)一部分以類質(zhì)同象賦存于磁中。部分氧化鎳礦是由硫化鎳礦巖體風(fēng)化浸淋蝕變富集而成鎳主要形式存期風(fēng)化產(chǎn)生的礦石在風(fēng)化過(guò)程中鎳自上層浸出而后在下層沉淀NiO取代了相應(yīng)硅酸鹽和氧化鐵礦晶格中的MgOFeO。展性好等特點(diǎn)因而其用途很廣泛尤其是在不銹鋼和耐熱鋼中的應(yīng)用比例最大。當(dāng)前在鎳的消費(fèi)中,鋼鐵和有色金屬冶煉業(yè)約占總消費(fèi)量的65%~用品的電鍍約占總消費(fèi)量的12%~15再次是這些行業(yè)需用鎳制造各種機(jī)器和容器用量約占總消費(fèi)量的10%~自20世紀(jì)80年代中期以來(lái),鎳的使用范圍廣

泛,不銹鋼一直是鎳消耗的主要推動(dòng)力1。鎳的需和東南亞國(guó)家更是如此。近年來(lái),鎳在鋼鐵工業(yè)磁性材料工業(yè)有色金屬貴金屬特殊合醫(yī)療衛(wèi)生和硫酸鎳等方面的應(yīng)用與開發(fā)非常引人注目2-3。鎳作為一種重要的戰(zhàn)略金屬具有良好的機(jī)是工業(yè)和發(fā)展人類現(xiàn)代文明不可或缺的金屬,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有極其重要的地位[。 鎳是一種較為豐富的金屬元素在地球中的含5位地核含鎳最高是天然的鎳鐵合金。由于鎳的地球化學(xué)特征鎳首先存在于鐵鎂硅鋁酸巖漿所形成的鐵鎂橄欖石中不性脈石中含鎳高二氧化硅及三氧化二鋁等酸性脈1。編號(hào)200904692)(972)),男,沈陽(yáng)有色金屬,博士后;東學(xué)資源與土木,;0004遼寧省沈陽(yáng)市和平區(qū)東學(xué)泛,不銹鋼一直是鎳消耗的主要推動(dòng)力[1。鎳的歐、和東南亞國(guó)家更是如此。近年來(lái),鎳在常引人注目[2-3。鎳作為一種重要的戰(zhàn)略金屬具和發(fā)展人類現(xiàn)代文明不可或缺的金屬,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有極其重要的地位[。鎳是一種較為豐富的金屬元素,在地球中的高,是天然的鎳鐵合金。由于鎳的地球化學(xué)特征,石中,不同的巖石中含鎳的一般規(guī)律是氧化鎂及氧化鐵等堿性脈石中含鎳高,二氧化硅及三氧化均含量見表1。編號(hào)200904692)(972)),男,沈陽(yáng)有色金屬,博士后;東學(xué)資源與土木,;0004遼寧省沈陽(yáng)市和平區(qū)東學(xué)265信箱。金屬礦山表%表3世界鎳儲(chǔ)量及儲(chǔ)量基礎(chǔ) MgOFe2O S國(guó)別 22222222222220066644400066607730478硫化鎳礦和氧化鎳礦2種,30為硫化礦,70為紅土鎳礦。據(jù)地質(zhì)局報(bào)導(dǎo),截至2004年,已探明6200t14000

2002年2003年2004年2002年2003年2004t世界陸地查明含鎳品位在1左右的資源量為13t60屬于紅土型鎳礦床主要是鐵和鈷多尼亞尼西亞巴西哥倫比亞和多米主要分布在加拿大俄羅斯澳大利亞南非津巴布韋和博還的鎳資源,共伴生礦產(chǎn)為銅鈷和錳,數(shù)量巨大。硫化鎳礦一般含鎳1左右選礦后的精礦品6~15此外還常含有一定量的貴金屬。精礦中還有以硫化鐵形態(tài)存在的成分,熱值在2091~4182MJt熔煉能耗低。因此,硫化鎳礦的1~3不能通過(guò)選礦富集僅能用篩選拋棄風(fēng)化較淺、品位低的塊礦。紅土礦中僅伴生有少量鈷無(wú)硫無(wú)熱值但礦石儲(chǔ)量大而且賦存于地表易采可露天作業(yè)。具2世界鎳儲(chǔ)量及儲(chǔ)量基礎(chǔ)見表3。表2具有工業(yè)價(jià)值的鎳礦物及其化學(xué)式礦物組 化學(xué)鎳鎳(F,N)含鎳磁(N,Fe)7針硫鎳 N紫硫鎳鐵 (Fe,N)2輝鐵鎳 3NS#F鈷 暗鎳蛇紋 4(N,Mg)4#3SO2#6H2硅鎂鎳 H2(N,Mg)SO4#x含鎳紅土 (Fe,N)O(OH)n

由于硫化鎳礦資源品質(zhì)好,工藝技術(shù)成熟,現(xiàn)在約60%的鎳產(chǎn)量來(lái)源于硫化鎳礦[5,但硫化鎳礦因長(zhǎng)期開采,且近20年來(lái)在新資源勘探上沒(méi)有重大突破,保有儲(chǔ)量急劇下降。如以年產(chǎn)鎳量120萬(wàn)t計(jì)算,則相當(dāng)于2年采完一個(gè) 鎳礦床(近20年唯一發(fā)現(xiàn)的大型礦床,世界第5大硫化鎳礦),5年采完金川鎳礦(世界第3大硫化鎳礦)。因此,全球硫化鎳礦已出現(xiàn)資源,且傳統(tǒng)的幾個(gè)硫化鎳礦礦山(的薩德伯里俄羅斯的澳大利亞的坎金川南非堡等)的開采深度日益加深,礦山開采難度加大,選冶難度也增加[6。為此,全球鎳行業(yè)將資源開的采冶利用比例已占世界鎳產(chǎn)量的40%以上[7-8,且呈不斷上升的趨勢(shì)?？梢灶A(yù)期,世界未來(lái)鎳產(chǎn)量 由于國(guó)硫化鎳資源急劇減少,氧化鎳礦儲(chǔ)量位高的一些國(guó)家相比,缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,各有色金屬企業(yè)積極在全球范圍內(nèi)開發(fā)紅土鎳礦資源12。寶鋼同金川聯(lián)手,投資10億用于諾諾克島鎳礦資源的開發(fā);五礦與古巴合作在Moa建設(shè)年產(chǎn)22500t鎳的生產(chǎn)工廠;冶新幾內(nèi)亞的鎳礦(該礦的鎳平均品位約l%,預(yù)計(jì)總投資為6.7億);金寶礦業(yè)公司則與礦業(yè)部所屬公司簽署了莫葦塘鎳礦的合作勘探及可行性研究協(xié)議;有色達(dá)貢山紅土鎳礦年處理干礦132萬(wàn)t冶煉廠年產(chǎn)含鎳2685t礦山地質(zhì)儲(chǔ)量4300萬(wàn)t其中2239.6萬(wàn)t1.96。對(duì)于含鎳低 表 鎳在各種巖石中的平均含 表3世界鎳儲(chǔ)量及儲(chǔ)量基巖石名稱MgOFe2OSO2Al2O國(guó)別04345000666222222 0 73 0 4 78硫化鎳礦和氧化鎳礦2種,其中約30%為硫化礦,70%為紅土鎳礦。據(jù)地質(zhì)局報(bào)導(dǎo),截至2004年,已探明的世界鎳總儲(chǔ)量為6200t儲(chǔ)量基礎(chǔ)為14000萬(wàn)t世界陸地查明含鎳品位在1%尼加等國(guó)40屬于巖漿型銅鎳硫化物礦床共伴生還的鎳資源,共伴生礦產(chǎn)為銅、鈷和錳,數(shù)硫化鎳礦一般含鎳1%左右,選礦后的精礦品6%~15%此外還常含有一定量的貴金屬。精礦中還有以硫化鐵形態(tài)存在的成分,熱值在2091~4182MJt熔煉能耗低。因此,硫化鎳礦的1%~3不能通過(guò)選礦富集,僅能用篩選拋棄風(fēng)化較淺、品位低的塊礦。紅土礦中僅伴生有少量鈷,無(wú)硫,無(wú)熱值,但礦石儲(chǔ)量大,而且賦存于地表,易采,可露天作業(yè)。具見表2,世界鎳儲(chǔ)量及儲(chǔ)量基礎(chǔ)見表3。表 礦物組 化學(xué)

6 6 6 4 4 42220060%的鎳產(chǎn)量來(lái)源于硫化鎳礦5但硫化鎳礦因長(zhǎng)期開采20年來(lái)在新資源勘探上沒(méi)有重大突破,120萬(wàn)t計(jì)算,則相當(dāng)于2年采完一個(gè)鎳礦床20年唯一發(fā)現(xiàn)的大型礦床,世界第5大硫化鎳礦),5年采完金川鎳礦3大硫化鎳礦)。因此,全球硫化鎳礦已出現(xiàn)資源,且傳統(tǒng)的幾個(gè)硫化鎳礦礦山(的薩德伯里俄羅斯的澳大利亞的坎金川南非堡等)的開采深度日益加深,礦山開采難度加大,[6。為此,全球鎳行業(yè)將資源開的采冶利用比例已占世界鎳產(chǎn)量的40%以上7-8,且呈不斷上升的趨勢(shì)?？梢灶A(yù)期世界未來(lái)鎳產(chǎn)量9-11。由于國(guó)硫化鎳資源急劇減少,氧化鎳礦儲(chǔ)量位高的一些國(guó)家相比,缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,各有色金屬企業(yè)積極在全球范圍內(nèi)開發(fā)紅土鎳礦資源[12。寶鋼同金川聯(lián)手,投資10億用于諾諾克島鎳礦資源的開發(fā);五礦與古巴合作在Moa建設(shè)年產(chǎn)22500t鎳的生產(chǎn)工廠;含鎳磁(N,針硫鎳 N紫硫鎳鐵 (Fe,N

72

鎳(F,N)新幾內(nèi)亞的鎳礦(該礦的鎳平均品位約l%,預(yù)計(jì)總投資為6.7億鎳(F,N)輝鐵鎳 3NS#F鈷 (Fe,Co)3

勘探及可行性研究協(xié)議;有色達(dá)貢暗鎳蛇紋 4(N,M

#3SO#6H

紅土鎳礦年處理干礦132萬(wàn)t冶煉廠年產(chǎn)含鎳 硅鎂鎳

(N,Mg)SO#xH

26%8.5t礦山地質(zhì)儲(chǔ)量4300t 含鎳紅土 (Fe,N)O(OH)n

2239.6t1.96礦從節(jié)能減耗的角度出發(fā)宜采用濕法浸出工藝;而對(duì)于含鎳較高,工藝13-15鑄鐵的鎳合金原料可以減少金屬鎳的消耗增加鎳元素的來(lái)源且成本低于電解鎳使生產(chǎn)單位和用戶雙方均獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益具有較強(qiáng)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)素分離然后再在煉鋼的過(guò)程中融合明顯造成能源和資源的浪費(fèi)從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是不足取的。如何更直2目前世界鎳工業(yè)生產(chǎn)的鎳主要來(lái)自硫化鎳礦資源60。其余來(lái)自紅土鎳礦。但是隨著優(yōu)質(zhì)含鎳品位高易開采的硫化鎳礦資源步以及鎳價(jià)格因素等的影響從紅土鎳礦生產(chǎn)的鎳量會(huì)不斷增加1050年資源開發(fā)的特點(diǎn)印證了這一發(fā)展趨勢(shì),產(chǎn)量變化如表4所示。表4不同年份鎳的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì) 9902002200

2)可露天開采采礦成本極低。(3)選冶工藝已逐漸成熟。(4)不銹鋼生產(chǎn)的發(fā)展,通用鎳的需求增加而這些鎳產(chǎn)品主要是由氧化鎳礦生產(chǎn)的。(5)世界紅土型鎳資源主要分布赤道地區(qū),大部分靠近海岸,便于外運(yùn)。從紅土鎳礦的資源特點(diǎn)來(lái)看,世界鎳工業(yè)的發(fā)的利用。由于紅土鎳礦一般都伴生有鈷,鐵鉻等多種有價(jià)金屬,其綜合利用的必要性顯而易見。對(duì)于國(guó)而言,雖然國(guó)的紅土鎳礦資源比例偏小,但隨著硫化鎳資源的逐漸枯竭,鎳市場(chǎng)需要的不斷增長(zhǎng),參與海外紅土鎳礦的開發(fā)勢(shì)在必行。近年來(lái), 從古巴進(jìn)口的大量紅土鎳礦以及與菲律賓新幾內(nèi)亞的鎳鈷生產(chǎn)聯(lián)合項(xiàng)目的實(shí)施,進(jìn)一步表明紅土鎳礦的開發(fā)已經(jīng)成為國(guó)鎳資源利用 //

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,于鐵的氧化礦石呈紅色所以被稱為紅土礦(late1紅土型鎳礦資源豐富全球約有4100萬(wàn),

ite)。紅土鎳礦的可采部分一般由3層組成:礦層、過(guò)渡層和腐殖土層,其處理工藝如表7所示[9。表7紅土鎳礦的分布組成與提取技 C Cr

特 提取工M2050025055800255/83000253.1火法工藝锍工藝。原熔煉生產(chǎn)鎳鐵C,COSi還原在較高溫度下控制一定的還原條件就可以使氧化鎳完全還原成金屬鐵部分還原與鎳熔

下幾種:1)回轉(zhuǎn)窯)電爐還原熔煉工藝?；剞D(zhuǎn)窯)爐還原熔煉工藝RKEF是目前紅土鎳礦冶煉廠普遍采用的一種火法冶煉工藝流程,熟9-16)預(yù)還原、電爐熔煉和精煉。由于原礦附著水和結(jié)晶水所以熔煉前的爐料準(zhǔn)備主要是脫水和干燥一般是在干燥窯內(nèi)脫除附著水,在較長(zhǎng)的回轉(zhuǎn)窯較高的溫度下焙燒預(yù)還原,進(jìn)一步脫除結(jié)晶水,部分對(duì)于含鎳低 ,同時(shí)爐料得到預(yù)熱,為下一步電爐熔煉節(jié)省能源,出窯爐料溫度為650~900e,直接送入電爐上面的料倉(cāng)中,加入交直流電弧爐還原熔煉鎳鐵,精煉后用做冶煉不銹鋼的原料。該工藝適合于低鐵高鎳型紅土鎳礦,得到的鎳鐵產(chǎn)品鎳品位一般為10%~15%,鐵品位為60%~80鎳的回收率大于90。回轉(zhuǎn)窯電爐熔煉工藝適合處理各種類型的氧化鎳礦熔池可達(dá)到較高的溫度且溫度易于控制適合于處理難熔的硅鎂鎳礦對(duì)入爐爐料也沒(méi)有嚴(yán)格要求渣含有價(jià)金屬較少生產(chǎn)容易控制便于操作,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。所以近幾年來(lái)回轉(zhuǎn)窯)電爐熔煉鎳鐵工藝發(fā)展較快14家工廠使用這一方法處理氧化鎳礦(含鎳計(jì))在25萬(wàn)t左右。2豎爐電爐工藝。鷹橋公司在新喀里多尼Koniambo冶煉廠采用的是多米尼加鷹橋豎爐電爐工藝。該工藝流程借鑒水泥窯外分解的技術(shù)化爐中進(jìn)行預(yù)還原然后在直流電弧爐內(nèi)熔煉煅燒料,LF爐內(nèi)精煉具有固定投資少操作成本省物料停留時(shí)間短產(chǎn)品質(zhì)量高煙塵率低動(dòng)力消耗低的優(yōu)點(diǎn)。3鼓風(fēng)爐冶煉工藝。鼓風(fēng)爐冶煉是將氧化鎳與焦炭塊一起加入鼓風(fēng)爐內(nèi)冶煉生產(chǎn)出粗鎳鐵再進(jìn)行精煉制出鎳鐵。鼓風(fēng)爐冶煉是最早的煉鎳方法之一對(duì)環(huán)境不友好礦石適應(yīng)性差對(duì)鎂含量有較嚴(yán)格的要求另外不能處理粉礦對(duì)入爐爐料也有嚴(yán)格的限類原料要求的提高以及環(huán)境保護(hù)要求的提高這一方法已逐步被淘汰。4可移動(dòng)平爐生產(chǎn)鎳鐵工藝。除了以上幾種得到應(yīng)用的方法,神戶鋼鐵還新開發(fā)包括1混料步驟。將含有氧化鎳和氧化鐵的礦石的平爐內(nèi)加熱還原混料,還原混料。?熔煉步鎳鐵產(chǎn)品且灰塵數(shù)量少防止了爐壁灰塵的堆積產(chǎn)生粘結(jié)物,因此給料時(shí)渣的含量可不必調(diào)整。

.還原锍化熔煉處理氧化鎳礦生產(chǎn)鎳锍的工藝早20世紀(jì)二三十年代就得到了應(yīng)用當(dāng)時(shí)采用的都是鼓風(fēng)爐熔煉。該工藝與鼓風(fēng)爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵的工藝存在相同的缺點(diǎn),因此新建的大型工廠都采用電爐熔煉紅土鎳礦生產(chǎn)鎳锍。全世界由氧化鎳礦生產(chǎn)鎳锍的鎳量在12萬(wàn)t左右。鎳锍生產(chǎn)工藝是在生產(chǎn)鎳鐵工藝的熔煉過(guò)程中加入硫化劑產(chǎn)出低鎳锍,再通過(guò)轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高鎳锍。鎳锍的成分可以通過(guò)還原劑焦粉和硫化劑的加入量加以調(diào)整?？晒┻x擇的硫化劑有(FeS2)石膏(CaSO#2H2O采用該工藝生產(chǎn)低鎳锍,獲得的低鎳锍產(chǎn)品鎳5%~890。藝其產(chǎn)品高鎳锍具有很大的靈活性經(jīng)焙燒脫硫后用鎳也可以作為常壓撥基法精煉鎳的原料生產(chǎn)鎳丸和鎳粉由于高鎳锍中不含銅還可以直接鑄成陽(yáng)極板送锍化鎳電解精煉的工廠生產(chǎn)陰極鎳?？傊?可以進(jìn)一步處理生產(chǎn)各種形式的鎳產(chǎn)品并可以回收其中的鈷。對(duì)于含鎳較高而含銅和鈷低的紅土鎳礦,較多鈷比較高的紅土鎳礦時(shí)宜采用濕法流程處理以利于綜合回收各種有價(jià)金屬和降低能耗。浸出是常用的濕法處理方法根據(jù)礦石中氧化鎂含量的高低采用常壓氨浸工藝和高壓酸浸工藝兩種方法。含氧化鎂高的礦石需采用氨浸,因?yàn)樗峤r(shí)需消耗大量的酸中和礦石中的堿性脈石操作成本高在經(jīng)濟(jì)上不可行。而含氧化鎂低的礦石可采用硫酸浸出,為加一般常用的濕法處理工藝有以下幾種。32.1還原焙燒)還原焙燒氨浸工藝RRALCaron教授發(fā)明的17Caron流程。氨浸是將焙燒礦NH3CO2將金屬鎳和鈷轉(zhuǎn)化為鎳氨及鈷氨絡(luò)合物進(jìn)入溶液。氨浸法是最早的濕法處理工藝首先通過(guò)還原焙燒然后再經(jīng)過(guò)多級(jí)逆流氨浸浸出液經(jīng)硫化沉淀沉淀母產(chǎn)出堿式硫酸鎳堿式硫酸鎳再經(jīng)煅燒轉(zhuǎn)化成氧化鎳,:礦,從節(jié)能減耗的角度出發(fā),宜采用濕法浸出工藝;而對(duì)于含鎳較高,鐵低、硅鎂高的硅鎂型紅土鎳礦,鑄鐵的鎳合金原料可以減少金屬鎳的消耗增加鎳元素的來(lái)源且成本低于電解鎳使生產(chǎn)單位和用戶雙方均獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益,具有較強(qiáng)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)素分離然后再在煉鋼的過(guò)程中融合明顯造成能源和資源的浪費(fèi),從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是不足取的。如何更直目前世界鎳工業(yè)生產(chǎn)的鎳主要來(lái)自硫化鎳礦資源60%。其余來(lái)自紅土鎳礦。但(含鎳品位高)易開采的硫化鎳礦資源步以及鎳價(jià)格因素等的影響,從紅土鎳礦生產(chǎn)的鎳量會(huì)不斷增加1050年資源開發(fā)的特點(diǎn)印證了這一發(fā)展趨勢(shì),產(chǎn)量變化如表4所示。 < >表 < >//1)紅土型鎳礦資源豐富全球約有4100萬(wàn)表7表7%礦層NCCr2M特

2)可露天開采(3)通用鎳的需求增加而這些鎳產(chǎn)品主要是由氧化鎳(5)世界紅土型鎳資源主要分布赤道地區(qū),大部分靠近海岸,便于外運(yùn)。從紅土鎳礦的資源特點(diǎn)來(lái)看,世界鎳工業(yè)的發(fā)種有價(jià)金屬,其綜合利用的必要性顯而易見。對(duì)于國(guó)而言,雖然 國(guó)的紅土鎳礦資源比例偏小,但隨著硫化鎳資源的逐漸枯竭,鎳市場(chǎng)需要的不斷增長(zhǎng), 于鐵的氧化礦石呈紅色,所以被稱為紅土礦(laterite)。紅土鎳礦的可采部分一般由3層組成:褐鐵礦層、過(guò)渡層和腐殖土層,其處理工藝如表7所示[9。05002505580025583000253.1311原熔煉生產(chǎn)鎳鐵,C,COSi還原在較高溫度下控制一定的還原條件就可以使氧化鎳完全還原成金屬鐵部分還原與鎳熔

,90全流程75~80。與火法冶煉流程相比,鈷可以部分回收40~50。但氨浸法只適合處理紅土鎳礦層的紅土礦,不適合處理下層硅鎂含量高的礦層這就極大地限制了氨浸法的發(fā)展2070年代以后就沒(méi)有新建工廠選用該工藝。31212高壓酸浸法(PAL)是用硫酸選擇性浸出氧化鎳礦中的鎳和鈷,包括礦漿浸出和鎳鈷回收3道工序。常溫下用硫酸浸出氧化鎳礦石大量的鐵會(huì)隨鎳和鈷一起被浸出隨著溫度升高稍有下降,但鐵浸出率則大幅度降低。在溫度~268K時(shí)95以上出率很低18PAL工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是鈷的浸出率高可達(dá)90以上大大高于其他工藝流程。但這種工藝適合處理以針鐵礦為主的礦石不太適合處理泥質(zhì)較多的礦石。.藝對(duì)紅土鎳礦先進(jìn)行磨礦和分級(jí)處理將磨細(xì)后的反應(yīng)鎳浸出進(jìn)入溶液再采用碳酸鈣進(jìn)行中和處行沉鎳。但是浸出液分離,浸渣中鎳含量仍較高。3.3用火法濕法相結(jié)合的工藝處理氧化鎳的工廠,要工藝過(guò)程原礦磨細(xì)與粉煤混合制團(tuán)團(tuán)礦經(jīng)干燥和高溫還原焙燒焙燒后的礦團(tuán)再磨細(xì)將礦漿進(jìn)行選礦分離得到鎳鐵合金產(chǎn)品鎳鐵合金中鎳品位為12%~1591%~95。該工藝的最大特點(diǎn)是生產(chǎn)成本低,能耗中的85能源由煤提供160~180kg。而火80以上由電能提供每噸560~600kW#h,兩者能耗成本差價(jià)很大,按照目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的價(jià)值計(jì)算3~

倍。但是該工藝存在的問(wèn)題還比較多,大冶煉廠雖經(jīng)多次改進(jìn)工藝技術(shù)仍不夠穩(wěn)定經(jīng)過(guò)幾十年lt左右。該工藝的控制。磁選等方面的試驗(yàn)研究后認(rèn)為它是目前唯一能降適合于處理任何類型的氧化鎳礦19。了廣泛的研究主要研究有氯化離析化焙燒)磁選以及生物浸出等方法。氯化離析是指在礦石中加入一定量的碳質(zhì)還原劑煤或焦炭和氯化劑在中性或弱還原性的氣氛中加熱,使有價(jià)金屬?gòu)牡V石中氯化揮發(fā),并同時(shí)在炭粒表面還原成為金屬顆粒的過(guò)程。其目的在于使礦石中呈難選礦物形態(tài)存在的有價(jià)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘兕w粒隨后用選礦的方法富集產(chǎn)位較高的金屬精礦。但對(duì)于大部分的貧紅土鎳礦硅酸鎳和鐵酸鎳不宜采用氯化離析)和英國(guó)有人研究用加入還原劑及硫化劑,對(duì)紅土鎳礦進(jìn)行還原硫化焙燒,采用磁選分離精礦硫含量較高在還原時(shí)及后續(xù)工藝的處理中必須考慮嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題因此至今未得到生產(chǎn)應(yīng)用。研究了紅土礦的超聲生物浸出。已知微生物的生物活性能使金屬?gòu)牡推肺坏V石中有效溶解出來(lái),而有機(jī)體的生物浸出效率與其生長(zhǎng)速率有關(guān)。他們還研究了超聲預(yù)處理對(duì)用 素天然菌株浸出鎳的影響,發(fā)現(xiàn)超聲波能夠使 素的生長(zhǎng)增強(qiáng),浸出20d可使鎳的浸出率達(dá)到92%[20-2。雖然這些研究都在取得了一定的效果,但由于工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)規(guī)模等因素的影響目前還都沒(méi)能夠進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)。15頁(yè)(1)回轉(zhuǎn)窯)電爐還原熔煉工藝?；剞D(zhuǎn)窯)電爐還原熔煉工藝RKEF是目前紅土鎳礦冶煉廠普遍采用的一種火法冶煉工藝流程,技術(shù)可靠、成熟[9-16)預(yù)還燥,一般是在干燥窯內(nèi)脫除附著水,在較長(zhǎng)的回轉(zhuǎn)窯較高的溫度下焙燒預(yù)還原,進(jìn)一步脫除結(jié)晶水,:好保護(hù)工作慎重開發(fā)。20072008年上半年,由于鐵礦石價(jià)格高漲,許多低品位鐵礦資源相繼投入開發(fā)開采,導(dǎo)致資源破壞和不良。如河北省品10的超貧磁鐵礦資源都被競(jìng)相開發(fā)利用,造成山體和地貌嚴(yán)重破壞大量尾礦隨意排放環(huán)境責(zé)也不利于鋼鐵工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)與可持續(xù)境治理環(huán)境保護(hù)的總體規(guī)劃有地開發(fā)超貧磁鐵礦資源。參考文[]1國(guó)鐵礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]1金,金,2007(),

[EB/OL]科技[2008083]hpMwwpereducnpaperphp?seralnuber1[3]念,,河北省超貧磁鐵礦資源與開發(fā)利用[J]河北冶金,2006(3)4[4],河北鋼鐵工業(yè)的發(fā)展與思考[J]河北冶金2005()3[5]念,河北省鐵礦資源可供性及保證程度的探[J]河北冶金,2003()[6]印,趙國(guó)杰1河北省鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資源戰(zhàn)略[J]冶金,20062)[7]偉,1加強(qiáng)國(guó)鐵礦資源的節(jié)約與高效利用[J礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2008(2)5[8]河北省商務(wù)廳公平貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)損害局鐵礦石進(jìn)口依存度加大考驗(yàn)鋼鐵行業(yè))))2009年河北省鐵礦石監(jiān)測(cè)報(bào)告[EB/OL]安全指南hpMwwwacscnsesaqzncyjzlnrjsp?conenId[9],1河北鋼鐵工業(yè)的發(fā)展與思考[J]河北冶金,2005()4收稿日期2010-09-[

9頁(yè)參考文

,紅土型鎳礦項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性探討[J]1世界有色金屬,2006(6)6869[[[[[[[[,,鎳生[[[[[[[[報(bào),2006,20(379[]鎳紅土礦的開發(fā)與[J]1世界有色金屬,2008,08)3638[2]和世界鎳紅土礦資源開發(fā)與利用分析[J]1世界有色金屬,2007,45(0)79,[3] ,鎳生產(chǎn)工藝[J]1材料,2006,203)798,

[J1云南冶金,2005,36(4)3336[J]1有色冶煉,2000,2924[J]1有色金屬冶煉部分,2002(3)591[ [J]云南冶金,2005,346)34,[5]ThoasFTorresCoparavecossonekelsulphdesandlaeres[J]1ResourcesPoley,995,2(3)7987,[ 采用紅土鎳礦及電爐生產(chǎn)鎳鐵技術(shù)探討[J鐵合金,2008(3)3[7]JosePMSoler,JordCaa,SalvadorGal,ealCoposonanddssoluonknecsogarnereroheLoadeHerroNlaeredeposVenezuela[J]1CheealGeology,2008,2499202[8]YongueFouaeuR,GhogouRT,PenayeJ,ealNekeleobaldsrbuonnhelaeresoheLoeregon,souheasCaeroon[J]1JournaloAreanEarhScences,2006,453347,[9] ,肖志海紅土鎳礦處理工藝綜述[J]1濕法冶金,2004(4994,[0]紅土礦的過(guò)去和未來(lái)[J]1有色金屬,2005(8[],趙萬(wàn)雙鎳工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)研究[J]1蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2004,(4)5558

MskalykRR,AlanazAMNekellaereprocessngandeleerownnngpraeee[J]1MnerEng,2002,5(20)593595世界紅土型鎳礦開發(fā)和高壓酸浸技術(shù)應(yīng)用[J1礦業(yè),2002()57591,,淺談鎳鐵生產(chǎn)工藝的研究及設(shè)計(jì)[J1有色金屬設(shè)計(jì),2008,35(2)7[20]國(guó)內(nèi)外鎳鐵生產(chǎn)簡(jiǎn)介和思考江蘇冶金[J]1(3)43[2]RoordaHJ,HeransJMAEnergyconsransnheexracononekelrooxdesores[J]1Erzea,l98,34(3)8828871[22]新煤基直接還原理論與工藝研究[D]1沈陽(yáng)學(xué),[23],,,等含碳鉻礦團(tuán)塊高溫還原過(guò)程中金屬相的凝聚[J]1鐵合金,2004(5) [24],代書華,滿,等含鋅電爐粉塵配碳球團(tuán)的冶特性[J]1東學(xué)學(xué)報(bào)自然科版,2004,25(5)43收稿日期2010-09- 鎳、鐵氧化物預(yù)還原,同時(shí)爐料得到預(yù)熱,為下一步電爐熔煉節(jié)省能源,出窯爐料溫度為650~900e,直接送入電爐上面的料倉(cāng)中,加入交直流電弧爐該工藝適合于低鐵高鎳型紅土鎳礦,得到的鎳鐵產(chǎn)品鎳品位一般為10%~15%,鐵品位為60%~80%鎳的回收率大于90回轉(zhuǎn)窯)電爐熔煉工藝適合處理各種類型的氧合于處理難熔的硅鎂鎳礦對(duì)入爐爐料也沒(méi)有嚴(yán)格要求渣含有價(jià)金屬較少生產(chǎn)容易控制便于操作,電爐熔煉鎳鐵工藝發(fā)展較快14家工廠使用這一方法處理氧化鎳礦鎳鐵年產(chǎn)量(含鎳計(jì))在25萬(wàn)t左右。(2)豎爐)電爐工藝。鷹橋公司在新喀里多尼亞的Koniambo冶煉廠采用的是多米尼加鷹橋豎爐)電爐工藝。該工藝流程借鑒水泥窯外分解的技化爐中進(jìn)行預(yù)還原,然后在直流電弧爐內(nèi)熔煉煅燒料,LF爐內(nèi)精煉,具有固定投資少,操作成本省,物料停留時(shí)間短,產(chǎn)品質(zhì)量高,煙塵率低,動(dòng)力消耗低3)鼓風(fēng)爐冶煉工藝。鼓風(fēng)爐冶煉是將氧化鎳加入鼓風(fēng)爐內(nèi)冶煉,生產(chǎn)出粗鎳鐵,再進(jìn)行精煉,制出鎳鐵。鼓風(fēng)爐冶煉是最早的煉鎳方法之一,對(duì)環(huán)境不友好,礦石適應(yīng)性差,對(duì)鎂含量有較嚴(yán)格的要求,另外不能處理粉礦,對(duì)入爐爐料也有嚴(yán)格的限類原料要求的提高以及環(huán)境保護(hù)要求的提高,這一4)可移動(dòng)平爐生產(chǎn)鎳鐵工藝。除了以上幾種得到應(yīng)用的方法,神戶鋼鐵還新開發(fā)包括:1混料步驟。將含有氧化鎳和氧化鐵的礦石的平爐內(nèi)加熱還原混料,還原混料。?熔煉步鎳鐵產(chǎn)品且灰塵數(shù)量少防止了爐壁灰塵的堆積產(chǎn)

,31220世紀(jì)二三十年代就得到了應(yīng)用當(dāng)時(shí)采用的都的工藝存在相同的缺點(diǎn),因此新建的大型工廠都采生產(chǎn)鎳锍的鎳量在12萬(wàn)t左右。鎳锍生產(chǎn)工藝是在生產(chǎn)鎳鐵工藝的熔煉過(guò)程中加入硫化劑產(chǎn)出低鎳锍,再通過(guò)轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高鎳锍。鎳锍的成分可以通過(guò)還原劑焦粉和硫化劑的加入量加以調(diào)整。可供選擇的硫化劑有(FeS2)、石膏(CaSO2H2O、硫磺和含硫的鎳原料。目前國(guó)內(nèi)朝陽(yáng)昊天采用該工藝生產(chǎn)低鎳锍,獲得的低鎳锍產(chǎn)品鎳品位為5%~8%,鎳金屬回收率大于90%。工藝,其產(chǎn)品高鎳锍具有很大的靈活性:經(jīng)焙燒脫業(yè)的通用鎳;也可以作為常壓撥基法精煉鎳的原料生產(chǎn)鎳丸和鎳粉;由于高鎳锍中不含銅,還可以直鎳。總之,可以進(jìn)一步處理,生產(chǎn)各種形式的鎳產(chǎn)品并可以回收其中的鈷。32對(duì)于含鎳較高而含銅和鈷低的紅土鎳礦,較多采用電爐還原熔煉的方法生產(chǎn)鎳鐵,但在處理含銅、鈷比較高的紅土鎳礦時(shí),宜采用濕法流程處理,以利的濕法處理方法,根據(jù)礦石中氧化鎂含量的高低,采鎂高的礦石需采用氨浸,因?yàn)樗峤r(shí)需消耗大量的酸中和礦石中的堿性脈石,操作成本高,在經(jīng)濟(jì)上不可行。而含氧化鎂低的礦石可采用硫酸浸出,為加速整個(gè)溶解過(guò)程,浸出作業(yè)通常在高溫高壓下進(jìn)行。32.1還原焙燒)還原焙燒)氨浸工藝(RRAL)Caron教授發(fā)明的17,因此又稱Caron流程。氨浸是將焙燒NH3及CO2將金屬鎳和鈷轉(zhuǎn)化為鎳氨及工藝,首先通過(guò)還原焙燒,使鎳、鈷和部分鐵還原成合金,然后再經(jīng)過(guò)多級(jí)逆流氨浸,浸出液經(jīng)硫化沉淀沉淀母液再除鐵、蒸氨,產(chǎn)出堿式硫酸鎳,堿煅燒轉(zhuǎn)化成氧化鎳,:90全流程鎳的回收率達(dá)75%~80%。與火法冶煉流程相比鈷可以部分回收40%~50。但氨浸法只適合處理紅土鎳礦層的紅土礦,不適合處理下層硅鎂含量高的礦層,這就極大地限制了氨浸法的發(fā)展,從20世紀(jì)70年代以后就沒(méi)有新建工廠選用31212高壓酸浸法(PAL)是用硫酸選擇性浸出氧化鎳工序。常溫下,用硫酸浸出氧化鎳礦石,大量的鐵會(huì)隨鎳和鈷一起被浸出;隨著溫度升高,鎳、鈷浸出率稍有下降,但鐵浸出率則大幅度降低。在溫度232出率很低[18。PAL工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是鈷的浸出率高,可達(dá)90%以上,大大高于其他工藝流程。但這種工藝適合處理以針鐵礦為主的礦石,不太適合處理泥質(zhì)較323藝對(duì)紅土鎳礦先進(jìn)行磨礦和分級(jí)處理將磨細(xì)后的反應(yīng),鎳浸出進(jìn)入溶液,再采用碳酸鈣進(jìn)行中和處浸出液分離,浸渣中鎳含量仍較高。3.3用火法濕法相結(jié)合的工藝處理氧化鎳的工廠,要工藝過(guò)程原礦磨細(xì)與粉煤混合制團(tuán)團(tuán)礦經(jīng)干燥和高溫還原焙燒焙燒后的礦團(tuán)再磨細(xì)將礦漿進(jìn)行選礦分離得到鎳鐵合金產(chǎn)品,鎳鐵合金中鎳品位為12%~15%鎳的回收率為91%~95。該工藝的最大特點(diǎn)是生產(chǎn)成本低,能耗中的85%能源由煤提供160~180kg。而火80%以上由電能提供,每噸560~600kW#h,兩者能耗成本差價(jià)很大,按照目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的價(jià)值計(jì)算兩者價(jià)格相差3~4倍。但是該工藝存在的問(wèn)題還比較多,大冶煉廠雖經(jīng)多次改進(jìn),工藝技術(shù)仍不夠穩(wěn)定,經(jīng)過(guò)幾十年其生產(chǎn)規(guī)模仍停留在年產(chǎn)鎳l萬(wàn)t左右。該工藝的技術(shù)關(guān)鍵是粉煤與礦石混合和還原焙燒過(guò)研究人員對(duì)氧化鎳礦采用離析焙燒進(jìn)行浮選或磁選等方面的試驗(yàn)研究后認(rèn)為,它是目前唯合于處理任何類型的氧化鎳礦19。34行了廣泛的研究,主要研究有氯化離析)磁選、還原硫化焙燒)磁選以及生物浸出等方法。氯化離析是指在礦石中加入一定量的碳質(zhì)還原劑(煤或焦炭)和氯化劑(氯化鈉或氯化鈣),在中性或弱還原性的氣氛中加熱,使有價(jià)金屬?gòu)牡V石中氯化揮發(fā),并同時(shí)在炭粒表面還原成為金屬顆粒的過(guò)程。其目的在于使礦石中呈難選礦物形態(tài)存在的有價(jià)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘兕w粒,隨后用選礦的方法富集,產(chǎn)位較高的金屬精礦。但對(duì)于大部分的貧紅土鎳礦,由于鎳礦中的鎳大部分和硅、鐵結(jié)合而成復(fù)雜的硅酸鎳和鐵酸鎳,不宜采用氯化離析)濕式磁選法。對(duì)紅土鎳礦進(jìn)行還原硫化焙燒,采用磁選分但由于精礦硫含量較高,在還原時(shí)及后續(xù)工藝的處理中必須考慮嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題,因此至今解出來(lái)而有機(jī)體的生物浸出效率與其生長(zhǎng)速率有關(guān)。他們還研究了超聲預(yù)處理對(duì)用素天然菌株浸出鎳的影響,發(fā)現(xiàn)超聲波能夠使素的生長(zhǎng)增強(qiáng),浸出20d可使鎳的浸出率達(dá)到[20-2雖然這些研究都在取得了一定的效果,但由于工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)規(guī)模等因素的影響,目前

15:好保護(hù)工作,慎重開發(fā)。2007年至2008年上半年,由于鐵礦石價(jià)格高漲,許多低品位鐵礦資源相開采,導(dǎo)致資源破壞和不良。如河北省品10%的超貧磁鐵礦資源都被競(jìng)相開發(fā)利用,造成山體和地貌嚴(yán)重破壞大量尾礦隨意排放環(huán)境責(zé),也不利于鋼鐵工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)與可持續(xù)參考文[] 1國(guó)鐵礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]1冶金,2007() [

[EB/OL]科技[2008083]hpMwwpereducnpaperphp?seralnuber1[3]念,,河北省超貧磁鐵礦資源與開發(fā)利用分析[J]河北冶金,2006(3)4[ ,河北鋼鐵工業(yè)的發(fā)展與思考[J]河北冶金2005()3[ 念,河北省鐵礦資源可供性及保證程度的探[J]河北冶金,2003()[ 印,趙國(guó)杰1河北省鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資源戰(zhàn)略[J]冶金,20062)[ 偉,1加強(qiáng)國(guó)鐵礦資源的節(jié)約與高效利用[J礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2008(2)5[8]河北省商務(wù)廳公平貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)損害局鐵礦石進(jìn)口依存度加大考驗(yàn)鋼鐵行業(yè))))2009年河北省鐵礦石報(bào)告[EB/OL]安全指南hpMwwwacs cn/ses/aqzn/cyjzlnrjsp?conenId[9],1河北鋼鐵工業(yè)的發(fā)展與思考[J]河北冶金,2005()4收稿日期2010-09-9頁(yè)