【正文】 加之硫化礦資源勘探周期和建設周期均較長，開發(fā)和利用相對比較困難，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)化實施主體，依托北京礦冶研究總院的人才和技術優(yōu)勢，針對紅土鎳礦利用的重大技術問題，開展前瞻性技術研發(fā)和行業(yè)共性關鍵技術的攻關合作。該院多年從事紅土鎳礦冶煉工藝技術開發(fā)和回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳粒鐵科技攻關和研發(fā)工作，經(jīng)多年的研究實驗，對不同成分紅土鎳礦的配型混合、壓團，以及無熔劑煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)鎳粒鐵試驗，有效減輕粉塵率和回轉(zhuǎn)窯結圈，確保回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定操作，達到了批量生產(chǎn)的條件。該項目工藝特點是以廉價的煤為還原劑，以回轉(zhuǎn)窯為主要生產(chǎn)設備，具有工藝簡單、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。使用該技術冶煉1噸鎳合金僅需要15噸標準煤，而國內(nèi)其他廠家則需要28噸標準煤，可最大限度降低產(chǎn)品成本，減少紅土鎳礦資源的浪費。同時又可滿足不銹鋼行業(yè)對鎳鐵的需求，取得了經(jīng)濟效益和社會效益的雙贏。技術成熟可靠，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，具有良好的經(jīng)濟效益和廣闊的市場前景 。 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，此法已在全世界獲得廣泛應用。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％)，在熔煉時形成熔點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施和可產(chǎn)生高溫的電爐。生產(chǎn)流程包括干燥、煅燒與預還原、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％的預干燥礦石。煅燒與預還原 用回轉(zhuǎn)窯除去礦石中的化學結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)的預干燥礦石與煙氣逆向運行，隨著爐料向窯頭方向移動，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)域開始被還原。排料端窯溫控制在1073～1173K，此時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)使之達到產(chǎn)品標準的作業(yè)。％。通常在鎳鐵包中加入純堿、石灰或碳化鈣進行爐外精煉除硫。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(chǎn)鎳硫，又稱鎳锍法。鎳鐵法是采用電爐熔煉，可以達到較高的溫度，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(zhuǎn)窯中干燥脫水，在700～800℃條件下進行預焙燒。所得焙砂與粒度在10～30mm的揮發(fā)性煤混合一起加入電爐進行還原熔煉，產(chǎn)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入量加以調(diào)節(jié)。粗鎳鐵合金再經(jīng)過精煉產(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%，鈷進入合金。此外硅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锍，石膏是最常用的硫化劑。造锍熔煉一般在鼓風爐中進行，也可以用電爐。鎳锍的成分可以通過還原劑(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%?；鸱üに囍饕獞糜谔幚砉桄V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。其最大特點是處理工藝簡單，流程短。缺點是鈷也進入鎳鐵合金或鎳锍中，失去了鈷應有的價值。 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(fā)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(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?jié)窳显诒簾^程中結團，在焙燒之前用回轉(zhuǎn)窯干燥，除去95%的水分，其還原焙燒時間為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。浸出過程在鼓空氣浸出槽中進行，金屬鎳、鈷浸出進入溶液并形成鎳、鈷氨絡離子。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，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： （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，部分蒸氨除雜后，在165℃，