简介概要

国内外红土镍矿处理技术及进展

来源期刊:中国有色金属学报2008年增刊第1期

论文作者:王成彦 尹飞 陈永强 王忠 王军

文章页码:1 - 1

关键词:红土镍矿;加压浸出;镍

Key words:nickel laterites; pressure leaching; nickel

摘    要:综述了国内外红土镍矿的处理现状。指出红土镍矿的开发要综合考虑矿石镍、钴含量和矿石类型的差异,以及当地燃料、水、电和化学试剂等的供应状况。现阶段回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼工艺在红土镍矿的开发中仍占主导地位,加压酸浸法随着大型压力釜制造技术的成熟也越来越受到重视和应用。我国在红土镍矿的工程化方面很欠缺,元江贫红土镍矿的开发必须综合考虑镁的产品结构和经济利用,元石山镍矿的开发必须考虑铁的综合利用。

Abstract: The worldwide processing status of nickel laterite ores is reviewed. The overall exploration of laterite nickel needs to consider the contents of nickel and cobalt in ores, ore types, and the supplies of fuel, water, electricity, chemical reagents in local area. Currently, the process of drying and pre-reducing by rotary kiln-electric furnace reducing smelting is still dominating for the exploration of nickel laterite. Meanwhile, pressure acid leaching attracts much attention for practical application with the development of fabrication technology of large-scale pressure reaction kettle. The engineering integration in laterite nickel ores is still inadequate in China, for instance, the product distribution and economic utilization of magnesium must be systematically considered during the exploration of deficient laterite nickel in Yuanjiang area, and the overall utilization of ferrous should be evaluated as well for the exploration of Yuanshi Mountain ores.

基金信息:国家重点基础研究发展计划资助项目
国家高技术发展计划资助项目
国家自然科学基金资助项目



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文章编号:1004-0609(2008)S1-0001-08

国内外红土镍矿处理技术及进展

王成彦,尹  飞,陈永强,王  忠,王  军

(北京矿冶研究总院,北京 100044)

摘  要:综述了国内外红土镍矿的处理现状。指出红土镍矿的开发要综合考虑矿石镍、钴含量和矿石类型的差异,以及当地燃料、水、电和化学试剂等的供应状况。现阶段回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼工艺在红土镍矿的开发中仍占主导地位,加压酸浸法随着大型压力釜制造技术的成熟也越来越受到重视和应用。我国在红土镍矿的工程化方面很欠缺,元江贫红土镍矿的开发必须综合考虑镁的产品结构和经济利用,元石山镍矿的开发必须考虑铁的综合利用。

关键词:红土镍矿;加压浸出;镍
中图分类号:TF 815       文献标识码:A

Worldwide processing technologies and progress of nickel laterites

WANG Cheng-yan, YIN Fei, CHEN Yong-qiang, WANG Zhong, WANG Jun

(Beijing General Research Institute of Mining & Metallurgy, Beijing 100044, China)

Abstract: The worldwide processing status of nickel laterite ores is reviewed. The overall exploration of laterite nickel needs to consider the contents of nickel and cobalt in ores, ore types, and the supplies of fuel, water, electricity, chemical reagents in local area. Currently, the process of drying and pre-reducing by rotary kiln-electric furnace reducing smelting is still dominating for the exploration of nickel laterite. Meanwhile, pressure acid leaching attracts much attention for practical application with the development of fabrication technology of large-scale pressure reaction kettle. The engineering integration in laterite nickel ores is still inadequate in China, for instance, the product distribution and economic utilization of magnesium must be systematically considered during the exploration of deficient laterite nickel in Yuanjiang area, and the overall utilization of ferrous should be evaluated as well for the exploration of Yuanshi Mountain ores.

Key words: nickel laterites; pressure leaching; nickel

                    

20世纪80年代以来,中国经济取得了高速的发展,有色金属消费需求旺盛,1993~2003年的10年间,中国精镍的消费量年平均增长率高达12%。2003年国内矿山生产镍约6万t,消费量约12.3万t,供需缺口约6.3万t;2004年国内精炼镍产量近8万t,消费量达到14.6万t;2005年中国的镍消费量为18.9万t,年同比增长20.55%;2006年镍消费量达25.5万t,成为近年来全球镍消费增长最快的国家,消费量连续3年世界第一。但我国镍市场受国内资源状况的制约,国内自产镍的生产却没有大的改观,镍资源自给率不断下降,已由2002年的62%下降到2006年的51%。消费的高速增长与生产的艰难发展日益加剧着我国镍的供需矛盾。

镍的资源类型通常分为硫化镍矿和氧化镍矿二类。从世界范围看,目前约有70%的镍是从硫化镍矿   中提取的,但赋存在氧化矿床中的镍却占镍储量的65%~70%,这是一个很大的矛盾。随着硫化镍资源和高品位红土镍矿资源的逐渐减少,大量存在的品位在1%左右的红土镍矿的经济开发日益为人们所关注。

氧化镍矿是含镍橄榄石经长期风化淋滤变质而形成的矿物,由于矿床风化后铁的氧化,矿石呈红色,因而通称为红土矿(Laterite)。根据矿石中铁和镁含量的不同,含镍红土矿可以简单地分为褐铁矿类型和残积矿类型。一般残积矿类型氧化镍矿含镁较高,而褐铁矿类型镍红土矿含铁较高而含镁较低。

1  现有红土镍矿处理技术概况

在红土镍矿处理方面,比较成熟的冶炼方法包括:回转窑干燥预还原-电炉熔炼法(RKEF)、烧结-鼓风炉硫化熔炼法、烧结-高炉还原熔炼法、还原焙烧-氨浸法和高压酸浸法。此外,堆浸法、羟基法、氯化水浸法、氯化挥发法、氯化离析法等也有小规模的生产或进行过试验研究[1-8]。上述处理方法均有各自的适应性,需要根据矿石镍、钴含量和矿石类型的差异,以及当地燃料、水、电和化学试剂的供应状况等的不同,选用适宜的冶炼工艺。从总体上说,氧化镍矿的处理主要分为火法冶金和湿法冶金两种。

1.1    火法冶金

火法冶金主要处理含镍1.5%~3%、Fe10%~40%、MgO5%~35%、Cr2O31%~2%的含镍品位较高的变质橄榄岩。冶炼工艺主要包括回转窑干燥预还原-电炉熔炼法(RKEF)、烧结-鼓风炉硫化熔炼法、烧结-高炉还原熔炼法等,产品主要为镍铁合金和镍锍产品,镍铁合金主要供生产不锈钢,镍锍则须经转炉进一步吹炼生产高冰镍产品。日本大江山冶炼厂则采用回转窑高温还原焙烧产出粒铁,经磁选、跳汰富集产出含镍大于20%的镍铁合金供生产不锈钢,并被公认为是目前最为经济的处理红土镍矿的方法。

1.1.1  回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼法[1-2]

回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼是处理红土镍矿的经典工艺。含水约30%的红土镍矿经回转窑在800 ℃干燥脱水和预还原处理后,再送入矿热电炉,在约1 550~1 600 ℃的高温下还原熔炼产出含镍>15%的镍铁,再经转炉进一步精炼富集至25%以上出售,供生产不锈钢。具有工艺适应性强、流程简短、镍回收率高等特点。国外已有多个生产厂家采用该工艺,所使用的矿热电炉功率最大为85 000 kV?A。中国有色矿业集团有限公司拟在缅甸投资建设的达贡山镍冶炼厂也采用该冶炼工艺,设计年生产规模3万t镍,设计的矿热电炉功率为80 000 kV?A。

回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼法的致命缺点是无法回收镍矿中的钴,对钴含量较高的氧化镍矿并不适用。由于工艺能耗高,从经济角度上考虑,适宜于处理镍含量大于2%、钴含量小于0.05%的矿石,且要求当地要有充沛的电力或燃料供应。国外采用回转窑干燥预还原-电炉熔炼法的有关生产厂家及基本情况见表1。

表1   国外采用回转窑-电炉熔炼法的有关生产厂家及基本情况

Table 1  Nickel smelting and basic status in foreign adopting RKEF process

1.1.2  烧结-鼓风炉硫化熔炼法

鼓风炉硫化熔炼也是经典工艺,在前苏联和北欧使用较多,如列日镍厂(2台11.7 m2鼓风炉、一台20 m2鼓风炉,年产6 000 t金属量的低冰镍)、乌法列伊镍公司(6台20 m2鼓风炉处理含镍0.76%的氧化镍矿200万t)、奥尔斯克镍厂等。红土镍矿在配入适量的CaO和SiO2后,在约1 100 ℃下烧结成块(或挤压成团、自然晾干),再配入20%左右的黄铁矿和约20%~30%的焦炭,在鼓风炉内约1 350 ℃的温度下熔炼,产出含镍8%~15%的低冰镍产品。镍回收率通常可以达到85%以上,并可以回收钴。由于镍回收率低,适用于处理含镍大于1%的红土镍矿。

近几年,随着红土镍矿的大量进口,国内也建成了数家采用鼓风炉硫化熔炼生产低冰镍的冶炼厂,但所使用的鼓风炉较小,一般在2.5 m2左右,如辽宁朝阳附近建有几十台2.5 m2的鼓风炉,由于环保治理措施不到位,管理粗放,污染比较严重。在内蒙古自治区武川县建有一座6 m2的鼓风炉,年处理红土镍矿8万t。广东河源市金宇有色金属有限公司建有一座8 m2的鼓风炉,年处理含镍铜的电镀污泥10万t。

和回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼工艺相比较,鼓风炉硫化熔炼具有工艺简单、投资低、操作简便、用电量低等优点。如果当地有充沛的硫化铁矿或石膏矿供应,且不考虑铁的回收,鼓风炉硫化熔炼应该是一个经济可行的选择。

鼓风炉硫化熔炼需要预先对氧化镍矿进行干燥或烧结处理,同时需要对鼓风炉产出的低浓度SO2烟气进行吸收处理。

1.1.3  烧结-高炉还原熔炼法

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