【正文】 加之硫化礦資源勘探周期和建設(shè)周期均較長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)和利用相對(duì)比較困難，與硫化鎳礦情況相反的是紅土鎳礦資源豐富，貯存在紅土礦中鎳金屬量占據(jù)了鎳儲(chǔ)量的65％，而每年從氧化鎳礦中提取的鎳只占世界鎳產(chǎn)量的30％，因此隨著世界上硫化鎳礦資源的逐步減少，從氧化鎳礦中提取鎳金屬將具有極大的發(fā)展前景。 北京礦冶研究總院以公司為工程化和產(chǎn)業(yè)化實(shí)施主體，依托北京礦冶研究總院的人才和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，針對(duì)紅土鎳礦利用的重大技術(shù)問(wèn)題，開(kāi)展前瞻性技術(shù)研發(fā)和行業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)合作。該院多年從事紅土鎳礦冶煉工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)和回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳粒鐵科技攻關(guān)和研發(fā)工作，經(jīng)多年的研究實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同成分紅土鎳礦的配型混合、壓團(tuán)，以及無(wú)熔劑煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)鎳粒鐵試驗(yàn)，有效減輕粉塵率和回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈，確?；剞D(zhuǎn)窯穩(wěn)定操作，達(dá)到了批量生產(chǎn)的條件。該項(xiàng)目工藝特點(diǎn)是以廉價(jià)的煤為還原劑，以回轉(zhuǎn)窯為主要生產(chǎn)設(shè)備，具有工藝簡(jiǎn)單、能耗小、成本低、不受規(guī)模限制、產(chǎn)品質(zhì)量好（含鎳高）等優(yōu)點(diǎn)。使用該技術(shù)冶煉1噸鎳合金僅需要15噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而國(guó)內(nèi)其他廠家則需要28噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可最大限度降低產(chǎn)品成本，減少紅土鎳礦資源的浪費(fèi)。同時(shí)又可滿足不銹鋼行業(yè)對(duì)鎳鐵的需求，取得了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏。技術(shù)成熟可靠，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景 。 氧化鎳礦生產(chǎn)鎳鐵(production of ferronickel from nickel oxide ore)硅鎂鎳礦中的鎳和部分鐵在高溫下被還原劑選擇性還原成金屬，產(chǎn)出鎳鐵的過(guò)程，為氧化鎳礦處理的一種方法。產(chǎn)品供合金鋼生產(chǎn)使用。自20世紀(jì)50年代新喀里多尼亞多尼安博(Doniambo)冶煉廠首先采用回轉(zhuǎn)窯–電爐熔煉氧化鎳礦生產(chǎn)鎳鐵以來(lái)，此法已在全世界獲得廣泛應(yīng)用。1988年世界鎳鐵產(chǎn)品的含鎳量約占氧化鎳礦總產(chǎn)鎳量的65％。降低電爐熔煉的電耗是該法需待解決的重要課題。典型的硅鎂鎳礦含鎳量較低(Ni ％～％)，水分含量很高(30％～45％)，在熔煉時(shí)形成熔點(diǎn)較高的爐渣和金屬相。在鎳鐵生產(chǎn)中必須配有完善的干燥設(shè)施和可產(chǎn)生高溫的電爐。生產(chǎn)流程包括干燥、煅燒與預(yù)還原、熔煉和精煉等環(huán)節(jié)。干燥 用直接加熱的干燥窯除去礦石表面水分的作業(yè)。窯溫維持在523K左右，得到含水分15％～20％的預(yù)干燥礦石。煅燒與預(yù)還原 用回轉(zhuǎn)窯除去礦石中的化學(xué)結(jié)合水并選擇性地將鎳氧化物還原成金屬的作業(yè)。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)混有還原劑(碎煤或焦)的預(yù)干燥礦石與煙氣逆向運(yùn)行，隨著爐料向窯頭方向移動(dòng)，其溫度和被還原程度逐漸提高。礦石在673K溫度區(qū)域內(nèi)完全脫水，在773～873K溫度區(qū)域開(kāi)始被還原。排料端窯溫控制在1073～1173K，此時(shí)礦石中絕大部分鎳的氧化物被還原成金屬，而鐵的氧化物只有一部分被還原成金屬，其余成為氧化亞鐵。熔煉 在電爐內(nèi)直接處理熱燒礦，產(chǎn)出粗鎳鐵和爐渣的作業(yè)。電爐產(chǎn)出粗鎳鐵一般含Ni 25％、C ％、S ％、Si ％、P ％，熔點(diǎn)1513K；爐渣一般含F(xiàn)eO 12％、SiO2 45％、MgO 30％，液化溫度1858K。電爐熔煉每噸爐料的電耗通常為450～500kWamp。8226。h。精煉 除去粗鎳鐵中的硫、硅、碳、鉻和磷等雜質(zhì)使之達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)。％。通常在鎳鐵包中加入純堿、石灰或碳化鈣進(jìn)行爐外精煉除硫。脫硫鎳鐵注入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，向金屬爐體鼓入空氣或工業(yè)氧氣，氧化殘留的雜質(zhì)。碳成為CO氣體除去，而硅、鉻、磷等則形成氧化物進(jìn)入爐渣。粗鎳鐵經(jīng)鑄錠或?；勺罱K產(chǎn)品。氧化鎳礦生產(chǎn)鎳鐵 重有色金屬 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，后者有還原焙燒—常壓氨浸法和加壓酸浸法。 1 火法冶煉工藝硅鎂鎳礦通常采用火法冶金工藝處理?；鸱ㄖ饕袃煞N：一種是用鼓風(fēng)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(jìn)行硫化熔煉生產(chǎn)鎳硫，又稱鎳锍法。鎳鐵法是采用電爐熔煉，可以達(dá)到較高的溫度，爐內(nèi)的氣氛也比較容易控制。但為了保證礦石處理的經(jīng)濟(jì)性，通常要求礦石達(dá)到一定品位，所以在開(kāi)始熔煉前，首先需對(duì)礦石進(jìn)行篩選，排除風(fēng)化程度低，品位低的礦石。爐料需預(yù)先在回轉(zhuǎn)窯中干燥脫水，在700～800℃條件下進(jìn)行預(yù)焙燒。所得焙砂與粒度在10～30mm的揮發(fā)性煤混合一起加入電爐進(jìn)行還原熔煉，產(chǎn)出粗鎳鐵合金。在電爐還原熔煉的過(guò)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(guò)還原劑的加入量加以調(diào)節(jié)。粗鎳鐵合金再經(jīng)過(guò)精煉產(chǎn)出成品鎳鐵合金，鎳鐵合金主要供生產(chǎn)不銹鋼，其生產(chǎn)工藝原則流程，如圖XX所示。采用該法生產(chǎn)鎳鐵合金的工廠主要有法國(guó)的新喀里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(chǎn)品中含鎳20～30%，全流程回收率為90～95%，鈷進(jìn)入合金。此外硅鎂鎳礦也可以采用外加硫化劑的方法進(jìn)行硫化熔煉得到鎳锍，石膏是最常用的硫化劑。造锍熔煉一般在鼓風(fēng)爐中進(jìn)行，也可以用電爐。鎳锍的成分可以通過(guò)還原劑(焦粉)和硫化劑(石膏)的加入量加以調(diào)整。得到的低鎳锍(通常含Ni+Co=20~30%)再送到轉(zhuǎn)爐中吹煉成高鎳锍。 生產(chǎn)高鎳锍的工廠主要有印度尼西亞的蘇拉威西梭羅阿科冶煉廠。高鎳锍產(chǎn)品一般含鎳79%，%。全流程鎳回收率70～85%。火法工藝主要應(yīng)用于處理硅鎂鎳礦，適合于處理鎳含量1%，鐵含量30%左右，鈷含量低的紅土鎳礦。其最大特點(diǎn)是處理工藝簡(jiǎn)單，流程短。缺點(diǎn)是鈷也進(jìn)入鎳鐵合金或鎳锍中，失去了鈷應(yīng)有的價(jià)值。 2 濕法冶煉工藝褐鐵礦類型的紅土鎳礦和含MgO比較低的硅鎂鎳礦通常采用濕法冶金工藝處理。濕法主要形成了兩種工藝，一 種是還原焙燒—氨浸工藝(簡(jiǎn)稱RRAL)，另一種是加壓酸浸工藝(簡(jiǎn)稱HPAL)。近年來(lái)，紅土鎳礦的濕法冶金技術(shù)有了很大的發(fā)展，特別是加壓浸出技術(shù)和各種溶劑萃取技術(shù)。RRAL工藝由Caron教授發(fā)明，又稱為Caron流程，適合于處理含鎂較高(MgO10%)，含鎳1%左右的硅酸鹽型紅土礦，基本流程是還原焙燒—氨浸。還原焙燒的目的是使硅酸鎳和氧化鎳最大程度地還原成金屬，同時(shí)控制還原條件，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(guò)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(jìn)行，流程見(jiàn)圖XX。為了防止?jié)窳显诒簾^(guò)程中結(jié)團(tuán)，在焙燒之前用回轉(zhuǎn)窯干燥，除去95%的水分，其還原焙燒時(shí)間為90min，還原氣體由煤氣發(fā)生器供給，控制爐膛底部還原氣氛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℃左右后，在含NH3 %，CO2 %，Ni 1%的碳銨溶液(ACC溶液)中淬冷。浸出過(guò)程在鼓空氣浸出槽中進(jìn)行，金屬鎳、鈷浸出進(jìn)入溶液并形成鎳、鈷氨絡(luò)離子。除鐵后液直接蒸氨，得堿式碳酸鎳，煅燒得到最終產(chǎn)品NiO。在此，氧化鎳產(chǎn)品中含有大量鈷，這種氧化鎳產(chǎn)品即不符合各種鎳合金生產(chǎn)要求，鈷的回收率又非常低，只有40%左右。鑒于Nicaro冶煉廠鈷沒(méi)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(yīng)改進(jìn)。在Towsville 鎳冶煉廠，還原焙燒設(shè)備使用層式Herreschoff還原焙燒爐，入料前混入礦重4%的重油。在燃燒室內(nèi)還原氣體將逐層向下走的物料加熱至焙燒溫度760℃。淬冷后在ACC體系溶液中浸出，浸出液用H2S沉鈷得到Ni/CoS產(chǎn)品(含Ni約39%，Co約13%)，沉鈷后液蒸氨，煅燒，在帶式還原爐中用H2還原焙燒得含鎳90%的鎳粉，最后在980℃，惰性氣氛條件下壓制成Ni塊。采用化學(xué)沉淀法分離鈷后得到的鎳產(chǎn)品中鈷含量較低，適合鎳合金生產(chǎn)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，不同之處主要表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)： （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，并認(rèn)為是最好的化學(xué)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，部分蒸氨除雜后，在165℃，