从红土镍矿中提取镍的技术研究现状及展望
摘要: 硫化镍矿是一种重要的资源,其用途广泛,多用于工业生产,因此开发红土镍矿是许多企业研究的重点。伴随着对硫化镍矿资源的利用,能耗也越来越大,改进红土镍矿的处理工艺有利于提高企业经济效益,本文针对几种处理工艺进行深入探讨,并展望未来的镍工业发展。

引言:截至目前,已有多重工艺可以对红土镍矿进行处理,包括有火法处理工艺和液体的湿法处理工艺,湿法处理工艺又包含酸浸和碱浸,但这些处理方法仍然存在较大的弊端,不能很好地与市场对接,其缺点限制了这些工艺的发展。本文通过介绍这些对红土镍矿的处理工艺方法,对现状进行总结,并展望这一领域的未来发展,通过介绍不同种类的提取镍的处理工艺,为对这一资源利用日益迫切的需求提供一些参考。

一、镍资源的现状总结概述和未来展望

(一)镍资源的特点

镍具有一些良好的化学性质,利用这些稳定的化学性质,可以广泛地应用于生活和生产当中。比如聂具有良好的机械强度,这种化学性质可以应用到军事工业和医疗器械工业,通过使用聂可以有效地提高军事医疗器械产品的机械性能,再如镍具有很好的延展性和稳定性,在寻常百姓家庭的日常生活中,不锈钢产品的主要原料为镍资源,其稳定的化学性质方便了不锈钢材料更安全的为人们的生活进行服务。

镍资源在地球上的分布比较广泛,镍含量也比较丰富,但是受限于提取镍的技术。虽然全球已经能够探明镍资源的金属储量约在6200万吨左右,但是其平均含量较低,广泛的分布在地壳当中,能够开采的矿床也十分有限。我国的镍资源储量在5500万吨,主要开采的矿床分为两大类,一类是硫化镍矿床,占比略高于五分之一,另一类是红土型镍矿床,占比略低于五分之四。随着镍需求量的不断增加,使得镍资源的储量越来越紧缺,镍资源的价格随之上涨,高效率的利用镍矿已然成为了各国研究的重点课题。

(二)红土矿资源的分布和特点

含镍的矿石在风吹日晒,被雨水浸淋,自然的侵蚀和各类物质的富集以后逐渐演变成红土镍矿,其中更是包含有各类物质,根据物质的组成不同,也分为不同类的矿床。比如有大量金属元素,如铁元素在经过氧化以后,含铁的矿石表现为红色,铁铝含量较多的矿石能够组成表面呈红色的矿床成为红土矿床。

红土镍矿资源主要分布在地球赤道两带的地区,因为这一地区,四季日照相对丰富,植物的发育较为茂盛,矿产资源也就丰富一些。澳大利亚,印度尼西亚,菲律宾等国镍资源的储备都比较大。

(三)新型处理工艺给镍资源提取带来的未来发展

红土矿的处理工艺分为一类火法工艺,一类是湿法工艺。不同类的工艺都存在着明显的优势和劣势,综合来讲,使用新型的常压酸浸法不仅在工艺实现上十分的简单容易,造成的能源消耗也比较低,也能够方便人们对操作进行控制,制备酸液花费相对较低,成本能实现控制,这种常压酸浸法已经成为了许多企业提取镍的主要技术,给镍提取技术带来了很好的发展前景。

二、从红土镍矿中提取镍的处理工艺

(一)火法处理工艺

红土镍矿床分层不同,含有的物质也不同,根据这一特点用火法处理工艺最终能够得到不同的副产品。红土矿作为原始资源材料,首先经过风干以后,然后利用化学反应在高温环境下焙烧进行还原,在通过熔炉进行熔炼,最终通过精炼得到镍铁和镍锍,这种工艺明显的特点是可以得到分明的镍铁或镍锍两种产品。

(二)镍铁工艺

镍铁工艺的实现首先要把矿石资源做一个预处理,通过钻机和粉碎机等大型器械对矿石进行破碎,矿石资源直径粉碎至不得超过150毫米,不低于50毫米,把这些预处理好的矿石送入干燥窟,得到的矿石不容易过于粉化,也不粘结,再通过锻焙熔炼的方式将其进行还原,得到的产物为镍铁合金。高温熔炼能够使金属的氧化物完全还原,从中提取出原金属材料镍,钴,铁等。通过加入焦炭进行调整,吹炼后得出产品镍铁合金供应于市场。目前世界上的许多公司采用该种方法,对镍铁合金进行生产,使用这种镍铁工艺处理方法能够得到含镍质量分数较高的镍金属,使镍的回收率大大提升,特别提示钴不对其进行回收。

截至目前,从过往的生产状况进行总结,镍资源的生产大多采用工艺较为粗犷的电炉熔炼生产从而得到镍铁合金,虽然使用这种方法实现起来比较容易,能够对其进行控制,但是采用了电炉熔炼,对温度的要求较高,能耗较大。

(三)镍锍工艺

镍锍的生产工艺是建立在镍铁工艺的基础之上进行的,主要的不同是镍锍工艺需要在熔炼过程中加入硫化剂,通过一系列化学反应能够生产出含量就低的镍锍,然后利用转炉对传出的低镍锍进行吹炼最终生产出含量较高的镍锍。在对镍锍进行提取时,加入原剂量焦粉和硫化剂的目的是对反应进行调整。

在还原硫化熔炼的硫化剂上,能够选择多种矿石原料,比如我们耳熟能祥的石膏和黄铁矿就能直接对其进行硫化还原。之所以选用这些原材料不仅是因为其来源广泛且充足,而且价格十分合理,以便于企业提升经济效益。许多国际上的大公司都采用硫磺作为硫化剂,是因为要生产镍硫含量较高的产品,一般情况下,这些高镍锍产品中的镍质量分数都要达到百分之八十,而高质量分数的镍含量也使得让镍的回收率大大提升,不仅满足了处理工艺上的要求,也为企业的成本提高了近百分之五。

(四)湿法处理工艺

湿法处理红土镍矿顾名思义就是利用酸液或者碱液浸出后得到镍产品的处理工艺。在碱液浸法当中,常用到弱氨,也称为氨浸法。其前期过程同镍铁工艺相似,通过干燥和熔矿后,还原焙烧得到的处理后的红土矿进行氨浸,在氨浸时,通过逆流的方法能够使处理后的红土矿石与液体充分接触,在增大接触表面积的情况下能够让矿石与氨液充分反应,在多级浸液一定的时间后,红土矿中的镍钴能够与氨结合形成不同的物质,在通过过滤和除杂等操作,对母液进行沉淀,就可以得到碱式的硫酸镍,然后对其进行高温煅烧,进而转化成氧化镍,再利用一些还原剂对其进行还原成镍粉,通过控制还原剂的含量,把控温度等还原条件,能够得到不同含量的镍产品。

湿法处理工艺常用到的另一种工艺为酸浸法。这种工艺处理方法比氨浸法晚一些,但出现后,由于其自身一些优越之处已然超过了氨浸法,成为了许多公司使用的镍提取工艺方法。酸浸法的流程同氨浸法大致相同,在250到270摄氏度的条件下,用稀硫酸把含有铁,铝,镍,钴等矿物进行溶解,浸出液用硫化氢进行还原中和,然后再过滤掉沉淀就能够得到高质量的镍钴硫化物,配合传统的镍铁工艺进行精炼后可以得到高质量的镍产品,这种方法可以很好的把钴从中提取出来,使得镍的回收效率大大提高。但是这一技术仍然存在着一定的短板,就是使用到的酸无法有机重复利用形成循环使用,也使得成本一定程度上变高了起来。

结束语:本文通过介绍镍资源的现状,对其未来发展前景做出了预测,对一些工艺将会产生损耗较大能量,还会出现严重的污染的情况做出特别说明,希望对环境不友好的处理工艺能够逐渐被绿色环保的处理工艺慢慢取代。在提倡的节能减排理念下,既做到保证消费者需求,满足经济快速增长的常压酸浸法做了简单的介绍,希望能带给开发和利用红土镍矿资源一些启示,为镍工业的发展指明道路和方向。

参考文献:

[1]牟文宁. 红土镍矿高附加值绿色化综合利用的理论与工艺研究[D].东北大学,2009.

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[3]周晓文,张建春,罗仙平.从红土镍矿中提取镍的技术研究现状及展望[J].四川有色金属,2008(01):18-22.