镍红土矿石的品位低而复杂,之所以不能用造锍熔炼的火法冶金方法处理,是因为它是氧化矿,缺少形成镍锍所需的硫。对于含镍较高而含铜和钴低的红土矿,较多采用电炉还原熔炼的方法生产镍铁,但在处理含铜、钴和镍都比较高的红土矿时,宜采用湿法流程处理,以利于综合回收各种有价金属。浸出是常用的湿法处理方法,并且采用两种完全不同的方法浸出,所用方法取决于矿石中碱性氧化镁含量的高低。矿石氧化镁含量高,采用酸浸在经济上是不可能的,因为必须用大量的酸中和氧化镁并使镁进入溶液。因此,含氧化镁高的矿石需采用碱性氨浸,而且这种浸出是在常压和常温下进行。氨浸法的代表性工厂为古巴的尼加罗厂。 另一方面,含氧化镁低的矿石因为不需消耗大量酸去中和矿石中的碱性脉石,故采用硫酸浸出。为加速整个溶解过程,浸出作业通常在高温高压下进行。酸浸法的代表性工厂为古巴的毛阿湾厂,所处理的矿石成分特点是褐铁矿含量高,氧化镁含量低。 镍红土矿大部分分布在温暖和多雨的地区。在这些地区,含铁、镁的蛇纹岩[如暗镍蛇纹石,化学式为4(Ni,Mg)4·3SiO2·6H2O]经受了长期的风化作用,分解出一些二氧化硅和氧化镁,而矿石中却富集了较难溶解的铁、钴、镍、铬和铝的氧化物。用湿法冶金处理浸出后的溶液,必须经净化除杂质得到较纯净的溶液,才能提取金属镍。 一、氨浸法处理红土矿 高氧化镁红土矿在相当长的时间里采用古巴镍公司的尼加罗法处理。适合采用这种氨碱浸出方法处理的矿典型成分为1.4%Ni,8%MgO,14%SiO2。 氨浸法是基于红土矿中的镍一般与铁结合成铁酸盐状态,经还原焙烧使铁酸镍转变成金属镍或镍铁合金,以便在氨溶液中溶解。目前古巴尼罗厂的生产规模为年处理矿石1780kt(平均含镍1.3%,钴0.07%),产烧结氧化镍16170t(Ni90%),镍总实收率70.4%,钴浸出率18%~20%,氨耗410kg/t镍,二氧化碳耗量为551kg/t镍。 古巴尼加罗镍厂用还原焙烧-常压氨浸法处理高氧化镁含镍红土矿已达半个世纪,其工艺流程如图1。该流程的优点如下: (一)碳铵溶液既能选择性溶解焙砂中的镍、铜、钴,使其生成稳定的络合物,又能成功地将其分离回收。而铁、锌、镁等杂质由于它们的溶解度很小,在此后生产过程中大部分能水解除去。 (二)碳铵溶剂易于回收,返回使用。 (三)物料腐蚀性弱,设备大多可用碳钢制作。 (四)采用常压浸出,设备结构简单。 图1古板一家罗冶炼厂生产工艺流程(因故图表不清,有需要者可免费致电)。这种工艺的缺点是:(1)能耗高。硫化镍矿生产镍的总能耗为22kWh/kg镍,而使用氧化镍矿的总能耗比硫化矿高1 ~ 3倍。(2)浓缩机一般用于浸出和洗涤作业的液固分离,物料在系统中停留时间长(72h左右),设备体积大,厂区面积大。为了提高镍和钴的回收率,美国矿产局最近开发了一种从红土矿中回收镍的还原焙烧-氨浸新工艺,简称USBM法(见图2)。当处理含1%镍和0.2%钴的红土矿时,镍和钴的回收率分别为90%和85%。若处理含镍0.53%、钴0.06%的低品位红土矿,钴回收率可达76%。图2美国USBM工艺为了满足市场对镍产品的不同要求,氨浸法生产镍的工艺及其产品也得到了发展。大致有以下三种:(1)澳大利亚昆士兰州镍公司雅布工厂烧结氧化镍(Ni99%)工艺于1974年底建成投产。生产过程如图3所示。年处理红土矿2300kt(平均含镍1.57%,含钴0.12%),年产镍23kt,钴1kt。五分之四的产品是氧化镍,其余是镍钴硫化物精矿。图3澳大利亚雅布鲁工厂生产流程(由于某些原因,图表不清楚,有需要的可以免费调用)(二)生产电镍的流程是还原焙烧-氨浸处理红土矿的流程。生产电镍的工厂包括巴西的托坎廷斯镍公司、捷克的谢里德镍厂和阿尔巴尼亚的爱尔巴桑镍厂。图4显示了Shered工厂的流程。图4捷克Shered工厂生产工艺流程(由于某些原因,图表不清楚,有需要的可以免费打电话)。经粉碎的植物处理的红土的成分(%)为:Ni
镍
矿石/% | 吸入 | 浸出率/% | 中和后溶液/(克·升-1) | H2S降水 | 液体/(克·升-1)炉渣/% | 浓度/% | 后洗液/(克·升-1) | 回收率/% | 镍1.35 | 5.95 | 0.06 | 96 | 4.15 | 55.1 | 0.037 | 99 | 钴0.146 | 0.64 | 0.008 | 96 | 0.45 | 5.9 | 0.007 | 98.1 | 铜0.02 | 0.1 | ~100 | 0.08 | 1.0 | ~100 | 锌0.04 | 0.2 | ~100 | 0.1 | 1.7 | ~100 | 铁47.5 | 0.8 | 51 | 0.4 | 0.6 | 0.3 | 0.5 | 四 | 锰0.8 | 2.0 | 0.4 | 57 | 1.4 | + | 1.2 | 0 | 三氧化二铬(2.9) | 0.3 | (3.0) | 3.0 | 0.2 | 0.4 | 0.15 | 13.1 | 二氧化硅3.7 | 2 | 3.5 | 12 | ++ | 镁(氧化镁) | (1.7) | 2 | (0.7) | 60 | 1.9 | 1.7 | 0 | 铝(氧化铝)(8.5) | (8.1) | 11 | 一点六 | 0.02 | 1.4 | 0.1 | SO42-67 | 8.1 | 27 | S①so42-0.06 | 24 | 首席行政官 | H2O装订12.5 | 3.2 | Pb100 | 硫酸(pH值)28 | (2.4) | 七 |