摘要：湿法冶金技术在镍矿中的应用越来越广，其中以加压酸浸技术最为成熟，常压酸浸技术可以很好的节省投资、运行成本，但浸出率以及浸出效率仍有待进一步改善。堆浸技术在处理低品位镍矿中具有成本优势，但大范围的推广还需要解决浸出周期过长以及浸出液后续处理的问题。还原焙烧−氨浸工艺可以处理高镁镍矿，但由于该工艺成本较高、钴回收率较低，其适用范围很窄。生物冶金技术在处理低品位镍矿方面具有广阔的应用前景。
关键词：镍矿；湿法冶金技术；研究进展；展望
1镍矿湿法冶金技术研究应用进展
1.1还原焙烧−氨浸工艺
还原焙烧−氨浸工艺是一种火法湿法联合工艺流程，该工艺能够处理MgO含量大于10%的氧化镍矿。其原理为控制还原条件，使大部分镍还原成金属镍而铁仅被还原成Fe3O4，之后用NH3及CO2将还原产物中的镍、钴转化成镍氨和钴氨络合物进入溶液，部分铁进入溶液后氧化水解沉淀。该方法的一个主要优点是试剂可以循环利用，节约成本，最大的问题是镍钴回收率较低，尤其在铁水解沉淀过程中钴损失较大，因而不适用于钴含量较高的原矿。较差的适用性使其应用前景暗淡，目前，世界上采用Carnon法的镍处理厂主要在菲律宾、澳大利亚、古巴，均为建成多年的老厂，新建的氧化镍矿处理厂鲜见采用氨浸工艺。国内对于该法的研究也较少，尹飞等采用该方法从一低品位氧化镍矿中综合提取镍钴铁，实验室条件下确定了最佳的工艺参数，综合实验的镍钴浸出率分别为89.87%和62.20%。在相关研究的基础上，青海元石山镍铁矿采用氨浸工艺处理低品位难处理氧化镍矿，该项目于2008年夏竣工，由于技术和环境条件，经过一年的调试后投入生产，又经过一年才达到稳定生产。氧化焙烧−硫酸化焙烧−水浸工艺同样为火法湿法联合工艺，与还原焙烧不同，该工艺流程主要为氧化焙烧后加入浓硫酸熟化，最后按一定液固比水浸[1]。该工艺主要针对于镍钼矿。针对硫酸化焙烧能耗高、腐蚀大的问题，有学者提出了硫酸铵焙烧−水浸工艺，该工艺可以很好地抑制铁的溶出，并取得了较高的镍钴浸出率，不足之处是硫酸铵的用量较大。
1.2高压酸浸工艺
与氨浸工艺相比，高压酸浸工艺的一个主要优点是钴的回收率较高，但当原矿MgO含量较高时会带来不必要的酸耗，增加成本。因而高压酸浸工艺适合于钴含量高、镁含量低于10%(特别是低于5%)的原矿。高压酸浸基本流程为：矿浆经加热达到505~541K后泵入高压釜酸浸，釜中压力为4~5MPa，该反应条件下镍钴浸出率较高，铁浸出率较低，反应后降温调节pH至2.6左右，固液分离后溢流通入硫化氢，使镍钴以硫化物的形式沉淀。
高压酸浸工艺20世纪50年代率先在古巴Moa开始应用，经过多年的生产实践，证明是经济可行的；西澳的Cawse、Bulong、MurrinMurrin镍冶炼厂均采用高压酸浸法，虽然以上三厂自建成后受到多方面因素影响未能获得巨大成功，但建厂的主体工艺是可行的，因而该工艺被认为具有广阔的应用前景。高压酸浸工艺存在的一个主要问题是反应条件恶劣，在低pH、高温高压条件下，设备腐蚀损耗非常严重，维护费用高，对设备的制造材料提出了很高的要求。针对高压酸浸工艺存在的问题，学者们也提出了很多改进方案，JOHNSON等在对澳大利亚多处氧化镍矿进行酸浸实验时发现，在加酸量相同的情况下添加NaCl或Na2SO4可以提高Ni的浸出率。
1.3常压酸浸工艺
与高压酸浸工艺相比，常压酸浸工艺不需要高压反应釜，极大地节省了投资和运营成本。常压酸浸工艺浸出剂一般为硫酸或盐酸，硫酸应用较多，盐酸更适于浸出高镁腐殖土型红土矿。常压酸浸的工艺流程为：原矿经磨矿分级处理后与浸出剂按一定比例混合，在加热条件下浸出，浸出液经中和处理后用H2S或CaO进行沉镍。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆常压酸浸可以处理易浸蛇纹石型氧化镍矿，但也存在酸耗大、大量含镁废水难处理的问题；低压浸出也会产生浸出率较低，渣品位过高等问题。BÜYÜKAKINCI等研究了绿脱石和褐铁矿型氧化镍矿的常压酸浸，镍均取得了较高的浸出率，但钴的浸出率较低，酸耗也较高，均在700kg/t左右。尽管常压酸浸存在着一些优势，但由于技术不成熟，国外鲜见采用常压酸浸工艺的镍处理厂。在国内，江锂集团率先采用常压酸浸工艺处理镍红土矿，原矿进口自印度尼西亚，镁含量高达12%，该厂采用硫铁矿制酸，目前在建废水硫酸镁提取工艺，计划年产12万t高纯氧化镁以及68万t二水硫酸钙。广西银亿科技矿冶有限公司采用常压酸浸法处理印尼氧化镍矿，该厂采用硫磺制酸，浸出液采用氢氧化钠沉镍，生产过程产生了大量硫酸镁废液，镁离子浓度在25~40g/L，为回收镁金属，采用恩菲公司设计的氨/铵沉镁工艺制取氢氧化镁和碱式碳酸镁[2]。
2镍矿湿法冶金技术发展趋势
2.1氧化镍矿湿法冶金技术发展趋势
近年来新建了许多氧化镍矿湿法工艺处理厂，这得益于酸浸工艺的推广应用，在未来一段时间内，酸浸工艺仍将为主要的研究热点。加压酸浸工艺经过近60年的发展，工艺技术逐渐成熟，该工艺适用于低镁矿石，应用于高镁矿石还需要进一步降低酸耗成本。高压酸浸工艺虽然技术成熟，但工艺复杂，前期的设备投资过高，由于生产过程中高压反应釜以及排料管线结垢严重，导致生产过程中需定期停产清理，影响处理能力。为提高浸出率，浸出液中大多含有过量的游离酸，一般在20~70g/L之间，而弱酸性条件有利于浸出液的后续处理，妥善利用浸出液中过量的游离酸既可以降低酸耗成本也可以省去萃取工艺中浸出液的中和处理环节，缩短工艺流程。
常压酸浸工艺目前正在逐渐推广，研究人员希望在更温和的条件下取得良好的工艺指标，但常压下采用硫酸浸出会造成大量铁溶出，此外，酸耗过高、浸出时间过长也影响了该工艺的应用。
还原焙烧−氨浸工艺已经十分成熟，适用于处理表层的红土镍矿，但该工艺钴的回收率较低，虽然经过了多年的实验研究，钴的回收率最高也仅在60%左右。由于在碱性条件下浸出，该工艺在高镁型镍矿的处理中有一定的应用空间。采用真菌产生有机酸浸出氧化镍矿不失为一种最大限度利用有价金属的好方法，对该工艺而言，寻找合适的有机碳源以及选育适应性强的高效浸矿菌种至关重要。
2.2硫化镍矿湿法冶金技术发展趋势
传统的硫化镍矿处理技术均为火法冶金技术，由于原矿品位的下降以及人们环保意识的日益提高，生物冶金技术开始用于处理硫化镍矿。在未来的研究工作中，选育稳定高效的浸矿菌种始终是重要的研究方向，提高浸矿菌种对不同离子的耐受性也是菌种选育工作的主要目的之一。浸出液的后续处理同样重要，现今的处理方法主要有硫化沉淀和萃取，两种工艺均需要进一步的完善。此外，极端条件下生物浸出技术的研究也十分必要，在低温、多雨、高原、低硫等极端条件下进行生物浸出均需要对菌种和工艺进行相应的调整[3]。对于高镁型硫化镍矿，已经有学者开始研究其在非常规体系下生物浸出的可行性，包括微生物在非常规体系下的生长代谢规律、硫化镍矿在非常规体系下的生物浸出机制以及非常规体系下浸出液中金属离子的变化规律等均是未来的研究方向。
结束语
本文首先对镍矿湿法冶金技术的应用现状进行了阐述，然后就镍矿湿法冶金技术的发展趋势做出了相关概述，希望对相关工作人员有所帮助。
参考文献
[1]罗姣.红土镍矿湿法冶金工艺研究进展分析[J].科技创新导报,2017,14(29):94+98.
[2]李凡.粗制氢氧化镍制备硫酸镍工艺研究[D].西安建筑科技大学,2016.
[3]杨晓霞.镍矿的湿法冶金研究现状与发展前景[J].世界有色金属,2010,07:44-45.
论文作者:吴红勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
标签：工艺论文; 湿法论文; 镍矿论文; 高压论文; 较高论文; 技术论文; 条件下论文; 《基层建设》2018年第30期论文;