DOC《红土镍矿处理工艺现状及研究进展》

600 ℃)进行熔分得到粗镍铁,经转炉精炼后可得含镍25%以上的镍铁合金.工艺优点是熔池可达到较高的温度且温度易于控制,矿物适应性强;

镍回收率高;

生产容易控制,易于实现机械化和自动化;

产品镍铁可用作不锈钢生产原料[5].缺点是无法回收镍矿中的钴;

耗电量大,要求当地具备充沛的电力和燃料供应;

产渣量大,渣未直接利用[6]. 回转窑直接还原粒铁工艺由日本大江山[7]冶炼厂最先提出(流程图见图1).工艺的优点在于设备简单、综合能耗低、生成金属流程短且产品杂质含量低;

缺点为操作条件苛刻、难于操作和控制、窑内容易结圈、尾渣产量大且渣未能直接利用[8-10]. 图1 回转窑直接还原法生产镍铁的原则流程图 Fig.1 Flow diagram of ferronickel production by reduction melting in rotary kiln 还原―硫化熔炼法用于生产高镍锍.先将红土镍矿进行筛分(50~150 mm),弃去细颗粒后在1 500~1

600 ℃煅烧,然后加入硫化剂(黄铁矿、石膏、硫磺和含硫的镍原料等)使矿石中的镍和部分铁转化为硫化物,焙砂在电炉进行还原熔炼得到低镍锍,再经过转炉吹炼后得到高镍锍[11].此工艺易于操作、产品灵活性大、可生产各种形式的镍产品[12].但镍回收率较低,仅为70%,煤、电的消耗较高,环境污染严重[13]. 还原焙烧―氨浸法是利用镍、钴能与氨络合而溶于溶液中,而其它杂质则滞留在渣中,从而将镍、钴选择性浸出[11,14].此工艺的产品可以是镍盐、烧结镍、镍粉、镍块等,缺点是镍、钴回收率低,全流程镍回收率仅75%~80%,钴为40%~50%,不适合处理含钴量较高的红土镍矿以及硅镁型红土镍矿[15-16].尹飞等[17]采用选择性还原焙烧―氨浸工艺从低品位红土镍矿中综合提取镍、钴(图2),可使镍、钴浸出率分别达到89.87%和62.20%. 图2 还原焙烧-氨浸法工艺流程图 Fig.2 Flow diagram of reduction roasting-ammonia leaching 加压酸浸法用于处理低品位难以直接熔化冶炼的褐铁矿型红土矿[18-19].此工艺的优点是钴浸出率可以达到90%以上;

反应速度快;

操作成本低.缺点是对设备和材料的要求比较严格,由于处理的红土矿含MgO较高,因而酸的耗损较大,生产过程中易结垢,从而使工艺经济指标受到影响[19-21].伍博克[22]通过试验获得了元江红土镍矿加压酸浸的最佳工艺条件(图3),在此条件下,镍、钴浸出率分别达到99.67%和93.42%. 图3 加压酸浸法工艺流程图 Fig.3 Flow diagram of high pressure acid leaching

2 新兴工艺 除了以上相对成熟,应用较广的工艺外,近年来国内外对红土镍矿也开展了新的研究,如微生物浸出、微波法辅助浸出、氯化离析、加碱焙烧和直接焙烧改善矿物结构后浸出、直接还原及胶凝材料协同研究等. 2.1 微生物浸出镍钴 微生物浸出工艺的本质在于利用浸出剂、微生物、表面活性剂等有选择性地使有价金属溶解于溶液,从而实现金属的浸出与回收[23].微生物浸出有真菌衍生有机酸浸出、异样微生物直接浸出等工艺[24]. 影响微生物辅助浸出的因素有矿浆浓度、温度、搅拌速度、pH、矿物粒度等.如采用黑曲霉菌衍生有机酸对红土镍矿进行的浸出研究表明,在矿浆浓度为5%和2.5%,温度为35 ℃、摇瓶转速为120 r/min等条件下,镍的浸出率分别达到63%和73.5%[25].使用氧化亚铁硫杆菌,在矿浆浓度2.6%,pH 2.0和粒度-63 μm的条件下镍回收率为79.8%[26]. 微生物浸出工艺的优点是可以在低温、常压下运行,反应条件温和,成本低,可处理品位低的红土镍矿[1].缺点为细菌分解矿物缓慢,且细菌培养受环境影响较大、甚至导致死亡,目前仅只在示范厂取得成功[27]. 2.2 微波法辅助浸出 微波法是通过微波在短时间内破坏矿物的化学键,改变结构组成,从而达到对矿物改性的目的,然后再对其浸出.可实现自动控制且流程无污染,具有应用前景[27]. 在不同的微波功率、加热温度、酸浓度、反应时间、固液比条件下,微波辅助浸出的效果不同.如在微波功率955 W、酸浓度0.9 mol/L、浸出时间40 min的条件下对红土镍矿进行浸出,镍的浸出率可达99%[........