氧化镍矿处理工艺述评.docx
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氧化镍矿处理工艺述评
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重金属
氧化镍矿处理工艺述评
何焕华
’金川有色金属公司5甘肃金昌0$01*/（
重金属
7摘要8简述了世界镍的需求和生产概况%对氧化镍矿处理工艺进行评述%指出火湿法结合工艺处理
氧化镍矿具有潜力%值得进一步研究开发&
7关键词8氧化镍矿）火法工艺）氨浸）酸浸
7中图分类号8!
"#$%
7文献标识码8&
7文章编号8$’（）*’$+,’）++-（+’*++.）*+-
未来五年镍需求仍将保持强势%由于氧化镍矿
资源勘探周期短并易于开采%为满足镍需求氧化镍
表!
近年来世界各地不锈钢的产量
矿资源的开发将强化5处理工艺将多采用火法%生产
地区
!
""#年
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年
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""$年
比上一年
镍铁或镍锍&火法与湿法相结合的处理工艺的研究
产量%&’产量%&’比上一年
增长%（产量%&’
增长%（
也会进一步展开&
西欧!
非洲）!
#*）+!
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1近年来世界镍的需求
美洲!
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众所周知%金属镍大部分用于生产不锈钢和各
亚洲）/*/.*/.
0-01*+/,10-+
种合金%因此世界镍的产量*价格始终与钢铁工业
中东欧
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+,
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2/-.
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紧密联系&!
**$年世界不锈钢总产量达到!
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万’%比!
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年增长1*-/9%这是历史上少有的增长
合计
1.1）,!
*+0.
0-）!
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速度%极大地拉动了对镍的需求%从而使镍价大幅
上扬&表1列出了近年来世界不锈钢产量的增长态
上%供应短缺$万’以上%致使交易所库存下降%镍
价居高不下&
势718&从表1还可以看出%!
**$年亚洲不锈钢产量的
表"!
**$年世界镍产量
&’
增幅达到了10-+（&随着经济的高速增长%中国已成
为世界最大的不锈钢消费国%!
**$年不锈钢的消费
量达到/!
*万’7!
8&
!
**/年世界经济前景看好&欧美发达国家的经
济都已复苏并有较大的增长%俄罗斯的经济也将保
持,（以上的增长率%中国和印度这两个世界最大
地区
北美
中南美
欧洲
合计
产量
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地区
非洲
大洋洲
亚洲
产量
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的发展中国家也将以0（:
）（的高增长率发展&因
此%!
**/年世界不锈钢的生产预计以0-,（的速率
增长%产量预计达到!
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**$年世界镍产量约1!
*万’7$8%其产量分布如
表!
所示&!
**$年世界镍需求量达到1!
$万’以
"作者简介#何焕华3#.$）$4%男5广东人&
"收稿日期#!
**/6*+6!
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**/年世界镍需求量预计将达到1!
）:
1$*
万’&保持强劲的镍需求有两个主要原因+一是全球
不锈钢生产的快速增长需要一次镍）二是中国经济
的超常成就增加了世界镍消费的份额&!
**$年中国
的镍消费量达到11-,万’%比!
**!
年增长了近!
万’&!
**/:
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**）年又将有新建的不锈钢厂陆续建成
投产%年生产能力将达到$**万’以上5仅不锈钢生
产每年消费一次镍就将达到1$:
1,万’&
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年"#月第$期
氧化镍矿处理工艺述评）*何焕华
+!
",
在目前强势价格下!
会有许多小规模的镍工程
项目开发!
但它们不可能提供很大的数量"在此以
前开发的年产万吨镍以上的大工程都先后投入生
产!
要进一步扩大规模是困难的!
只能充分发挥现
有能力或进行一些改进来增产"世界两个最大的镍
工程#国际镍公司$%&’（%的）*+,-.",/0.工程$年产
镍量""百万磅!
约1万2%!
要到3445年或#466年
才能全部建成投产7鹰桥公司新喀里多尼亚的
8*9+0:
;*镍工程算是比较快的!
344<年进行可行性
研究!
344!
年签订发展协定!
344=年底或3445年
将建成投产!
年产镍$万2&因此!
未来<>1年内!
世
界镍市场的供应量不可能有很大的增长&
#镍资源及生产能力
地球上镍元素含量虽然很多!
仅次于排行第四
位的铁列第五位&但是目前可供人类开发利用的镍
资源只限于陆地的硫化镍矿和氧化镍矿这两种资
源&海底锰结核中的镍资源至少在本世纪初期还不
大可能被开发?
!
@&至于地核中的镍资源恐怕是地球
人永远也不可能开发的&
硫化镍矿资源的开发和利用是比较困难的!
首
先是地质勘探工作周期较长!
特别是一些埋藏较深
的资源7要完全探明贮量至少要花<>1年的时间!
甚
至更长&硫化镍矿资源很少有露天开采的!
因此矿
山开采工程的建设周期也很长&一般来说!
一个新
建的采’选’冶配套的年产万吨以上的工程!
至少要
花五年以上的时间"氧化镍矿资源的开发利用则比
较容易!
资源的勘探容易!
周期要比前者短得多"在
资源探明后!
建设一个年产万吨镍以上的工厂大概
有#年左右的时间就够了"因此!
在当前镍市场需
求强劲的情况下!
世界镍生产商和投资商纷纷看好
在一些氧化镍矿资源丰富的国家发展和增加镍的
生产来满足镍市场的需求"例如氧化镍矿贮量最大
的古巴!
近几年一直在进行火法处理A0BC*D+2-矿的
招商引资工作!
以增加<>1万2镍的年生产能力"氧
化镍矿资源质量最好（含镍品最高%的国家新喀里
多尼亚!
世界几个大的镍生产商都在那里进行一些
新建和扩建工程以增加=>6#万2的年生产能力&菲
律宾’印度尼西亚也有一些镍生产商和投资商在那
里寻求发展&我国氧化镍矿资源目前探明的还不
多!
主要分布在海南和我国西南部的一些省份!
与
这些省份相邻的周边国家也应该有这种资源&随着
勘探工作深入开展!
有可能发现贮量较大’质量较
好的氧化镍矿资源&因此!
就氧化镍矿资源的处理
工艺进行一些探讨是有必要的&
<氧化镍矿的处理工艺
目前世界上氧化镍矿的处理工艺归纳起来大
致有三种!
即火法工艺’湿法工艺和火湿法结合工
艺&
火法工艺还可以按其产出的产品不同分为还
原熔炼生产镍铁的工艺和还原硫化熔炼生产镍锍
的工艺&
湿法工艺可以按其浸出溶液的不同分为氨浸
工艺和酸浸工艺&
火湿法结合工艺是指氧化镍矿经还原（离析%
焙烧（火法%后采用选矿（湿法%方法选出有用产品
的工艺&
!
"#火法工艺
火法处理工艺世界上用得最多的是还原熔炼
生产镍铁&目前至少有"!
家工厂使用还原熔炼法
处理氧化镍矿生产镍铁&镍铁年产量（含镍计%在31
万2左右&年产万吨镍量以上的工厂主要集中在大
洋州’亚洲和中南美洲!
并都采用电炉熔炼&采用鼓
风炉熔炼的只有几个规模较小的工厂&
鼓风炉熔炼生产镍铁其优点是投资小’能耗较
低!
适合生产规模小’电力供应困难以及氧化镍矿
含镍低的地区&它的缺点是对矿石适应性差!
对镁
含量有较严格的要求!
另外也不能处理粉矿7对入炉
炉料也有严格要求&
电炉熔炼生产镍铁的工艺!
则适合处理各种类
型的氧化镍矿&生产规模则可依据原料的供应情
况’矿石的贮量等决定7可大可小&对入炉炉料的粒
度也没有严格的要求!
粉料以及较大块料都可直接
处理&电炉熔炼生产镍铁的唯一缺点就是能耗大&
一般来说7无论采用何种工艺处理氧化镍矿的
工厂都建设在矿山附近!
而只有日本的几家工厂例
外!
熔炼生产镍铁的工厂在日本本土7而氧化镍矿来
自印尼’菲律宾和新喀里多尼亚等国家&究其原因!
可能是多方面的!
笔者认为主要是历史的原因&在
上世纪五’六十年代!
这些原料产地建设熔炼厂不
具备条件!
而这一时期正是日本经济恢复和起飞的
年代!
急需镍原料&从经济上考虑7运输还算方便7日
本国和原料供应国都是海洋国家7大小港口很多!
陆
路运输的过程不会很多&再则运到日本的氧化镍矿
&!
"&
其含镍品位都很高!
矿石含镍品位的高低"对生产
成本非常重要!
!
"#"$还原硫化熔炼生产镍锍
还原硫化熔炼处理氧化镍矿生产镍锍的工艺
是最早用来处理氧化镍矿的"早在上世纪二三十年
代就得到了应用"当时采用的都是鼓风炉熔炼!
该
工艺与鼓风炉还原熔炼生产镍铁的工艺存在相同
的缺点!
上世纪%&年代以后建设的大型工厂均采
用了电炉熔炼的技术处理氧化镍矿生产镍锍!
目前
几个最大的#年产镍量大于’万（的工厂分别在印
度尼西亚和新喀里多尼亚!
全世界由氧化镍矿生产
镍锍的镍量在#$万（左右!
还原硫化熔炼的硫化剂可供选择的有黄铁矿
$）*+$%#石膏$,-+.’&$/$.%#硫磺和含硫的镍原料!
选择的原则是’来源方便#充足0价格合理经济以及
考虑氧化镍矿本身造渣成分的含量等因素!
近年来
有研究单位提出完全采用高硫原油作硫化剂的设
想123"即氧化镍矿在回转窑预还原焙烧阶段以高硫
原油既作燃料又作还原剂和硫化剂"使矿石中的镍
和部分铁转化为硫化物"而后将焙烧矿加入电炉熔
炼得到低镍锍!
这无疑是一个好主意"但是能否取
得成动"取决于原油中的含硫量是否足够及回转窑
焙烧过程中的温度#燃烧过程及过剩空气系数等条
件的控制!
采用硫磺作硫化剂的优点是简单易行"
而且对熔炼过程不产生负面影响4即不影响渣成分#
不影响处理能力#不增加电耗%0但它价格较贵"硫的
有效利用率不高"而且要有一套硫磺熔化和输送喷
洒的设施!
国际镍公司$56,.%所属的印度尼西亚#
新喀里多尼亚和危地马拉4今年有可能恢复生产%等
国的工厂均采用硫磺作硫化剂!
将硫磺熔化后有控
制地喷洒在回转窑焙烧出来的尚处于一定温度下
的焙砂上"使铁#镍转化为硫化物"而后送入电炉熔
炼生产低镍锍!
据说其硫磺的来源是火山口的天然
硫磺"无疑其价格较低!
采用还原硫化熔炼处理氧化镍矿生产镍锍的
工艺"其产品高镍锍具有很大的灵活性’经焙烧脱
硫后的氧化镍可直接还原熔炼生产用于不锈钢工
业的通用镍（也可以作为常压羰基法精炼镍的原料
生产镍丸和镍粉（由于高镍锍中不含铜"还可以直
接铸成阳极板送硫化镍电解精炼的工厂生产阴极
镍!
总之"可以进一步处理0生产各种形式的镍产品0
并可以回收其中的钴"而）镍铁*工艺的产品++镍
铁"只能用于生产不锈钢!
重金属
火法工艺处理氧化镍矿"操作成本中的最大构
成项是能源消耗!
采用电炉熔炼"仅电耗就约占操
作成本的2&7183"再加上氧化镍矿熔炼前的干燥#焙
烧预处理工艺的燃料消耗"操作成本中的能耗成本
可能要占827以上!
因此降低能耗是火法工艺生产
厂的首要任务!
矿石含镍品位的高低对火法工艺的
生产成本起着重要的作用!
矿石含镍提高9":
个百
分点0生产成本大约可以降低!
;’个百分点"反之亦
然"矿石含镍每降低9<:
个百分点"生产成本大约提
高!
;’个百分点!
因此"对一些低品位的氧化镍矿
资源0选择电炉熔炼火法工艺时"需要依据国际市场
镍价的预测#当地电力供应的条件及价格等情况认
真进行经济分析!
!
"#湿法工艺
!
"$":
氨浸法
湿法工艺处理氧化镍矿的工业始于上世纪’9
年代!
最早采用的是氨浸工艺"即氧化镍矿经干燥
和还原焙烧后进行多段常压氨浸出"其代表性的工
厂是美国建设的古巴尼加罗镍厂1%3!
氨浸法处理氧
化镍矿"其产品可以是镍盐#烧结镍#镍粉#镍块等!
氨浸法处理工艺对钴的浸出率较低"浸出液中的钴
通常以硫化沉淀的方法来回收!
氨浸法处理工艺不
适合处理含铜和含钴高的氧化镍矿以及硅镁镍型
$新喀里多尼亚%的氧化镍矿"只适合于处理表层的
红土矿"这就极大地限制了氨浸工艺的发展!
到目
前为止"世界上只有四家工厂采用氨浸法处理氧化
镍矿"而且都是在上世纪%9年代以前建设的"三十
多年来没有一家新建工厂采用氨浸工艺"这是值得
思考的!
!
"$"$酸浸法
酸浸法工艺处理氧化镍矿的工业生产始于上
世纪的29年代!
当时代表性的工厂是古巴毛阿镍
冶炼厂"它也是由美国设计建设的1%3!
酸浸工艺适合
于处理低镁含量的氧化镍矿"矿石中镁含量过高会
增加酸的消耗提高操作成本"对工艺过程也会带来
影响!
如果矿石中的钴含量高"更适合采用酸浸工
艺"不仅钴的浸出率比氨浸工艺高"而且由于钴的
价值比镍高"使酸浸工艺的单位生产成本大幅度降
低!
由于酸浸工艺也受到矿石条件的制约"目前世
界上采用酸浸法处理氧化镍矿的工厂只有三家!
上
世纪=9年代后期澳大利亚卡里奥普金属公司
4,->>?
@A*B*（->C,D@AE曾计划在昆士兰州的格拉斯
通$F>-GC（@H*%建造一个采用酸浸工艺的工厂处理进
!
!
!
!
年"#月第$期
氧化镍矿处理工艺述评+,何焕华
）#$）
口的氧化镍矿!
但是至今未见有关情况的报道!
实
际上可能已经搁浅!
处理进口氧化镍矿可能就已经
决定了其命运"巴布亚新几内亚的拉姆工程#%&’（
）*+,-./$似乎也已搁浅!
新建的酸浸工艺处理厂都采
用了由加拿大舍利特#01-**2//$开发的加压酸浸工
艺!
不同之处仅在于浸出后所得的中间产物#镍钴
硫化物$处理方法上有些差异%古巴新建的合资酸
浸镍厂的设计是有特色的"原矿经过磨细后由几公
里外用管道输送到酸浸厂!
通过四组&每组五台$高
压酸浸釜连续浸出后!
矿浆送入阶梯式大型浓密机
进行固液分离和逆流洗涤%富液溢流送去沉淀槽用
硫化氢沉淀得到镍钴硫化物!
沉淀浆料经浓密后泵
入槽罐并用汽车&该槽罐在车上可缓缓转动以避免
浆料沉结$运到港口用海水洗涤并过滤装袋后送入
船仓运至加拿大进一步处理%浸出渣经多次逆流浓
密洗涤!
34值达标后泵入渣场&山沟$!
低镍’钴洗液
则返回浸出工序"工厂用的硫酸和硫化氢用外购的
硫磺为原料就近生产来提供"
5667年世界上采用湿法工艺处理氧化镍矿生
产的镍大约有"7万/!
其中氨浸法约8万/!
酸浸法
约9万/"
!
"!
火湿法结合工艺
火法湿法相结合的工艺处理氧化镍的工厂!
目
前世界上只有日本冶金&:
233+;<&=2’$公司的大江
山冶炼厂&>?
&’&0’-@/-*$"主要工艺过程为（原矿
磨细与粉煤混合制团A团矿经干燥和高温还原焙烧A
焙烧矿团再磨细A矿浆进行选矿&重选和磁选$分离
得到镍铁合金产品%该工艺的最大特点是生产成本
低!
能耗中的89B能源由煤提供!
吨矿耗煤C$6DC86
=E%而火法工艺电炉熔炼的能耗86B以上由电能提
供!
吨矿电耗9$6D$66=F）1!
两者能耗成本差价很
大A按照目前国内市场的价值计算!
两者价格相差
7D!
倍"但是该工艺存在的问题还比较多!
大江山冶
炼厂虽经多次改进!
工艺技术仍不够稳定!
经过几
十年其生产规模仍停留在年产镍C万/左右"该工
艺的技术关键是粉煤与矿石混合和还原焙烧过程
的温度控制等"从节能’低成本和综合利用&处理低
品位氧化镍矿$镍资源的角度出发!
这一工艺是值
得进一步研究和推广的"俄罗斯的研究人员对乌拉
尔氧化镍矿采用离析焙烧进行浮选或磁选等方面
进行了试验研究后认为G8H!
它是目前唯一能降低成
本!
节约能源和增加镍产量的方法!
适合于处理任
何类型的氧化镍矿"
!
"#工艺比较
对上述几种氧化镍矿处理工艺进行综合比较!
结果见表7"
表!
氧化镍矿处理工艺综合比较
工艺类型能耗&成本$金属回收率产品品种综合利用试生产周期废渣处理相同规模投资相同规模建设周期适用矿石类型
火法&镍铁$
火法&镍锍$
湿法&氨浸$
湿法&酸浸J
火湿结合
!
结语
高
高
中
中
低
较好
较好
较好
好
较好
单一
多种
多种
多种
单一
不好
好
较好
好
较好
短
短
较长
较长
较短
容易
容易
较难
难
较易
CCDC7万/%
C
CI69
CI5
CI9
6I8
C
C
5
5IC
CI5
所有类型
所有类型
软质红土矿
低镁矿
所有类型
&C$进入新世纪!
世界未见有新的大型硫化矿
床发现的报道*
&5$由于硫化镍矿床的开采困难!
即使现在有
强势镍需求的驱使!
世界原有硫化镍矿的开采量也
不可能有很大的增加*
&7$在强势镍需求的驱使下A一些小型硫化镍
矿床会迅速地投入生产A但其产量不可能很大%因
此!
世界大的镍生产商和投资商纷纷看好在一些氧
化镍矿床资源丰富’可靠的国家发展镍生产!
预计
在未来9年内!
从氧化镍矿生产的镍会逐年增加到
&!
$从建设周期和投产难易来考虑!
未来五年
内处理氧化镍矿的新建工厂都会选择火法工艺生
产镍铁或镍锍%
&9$从长远来看!
能耗成本最低的火湿法结合
的氧化镍矿处理工艺很具有潜力A值得进一步研究!
以使一些低品位的镍矿资源开发利用%
G参考资料H
GCHK00LM:
-NO&;P’--/2;EO
G5H钢材信息I
G7H鹰桥信息网I
&下转第!
"页$
!
!
!
!
年"#月第$期
-$,’;电解槽烟气高效净化系统00刘海石
1#$2
"##电解槽更换阳极和出铝作业时$尽可能减
少槽罩的开启时间和次数$以保证烟气不散发或少
散发%
".&减少人为干预电解槽运行的行为$建立对
计算机控制系统的依赖性%
#0#0#净化系统
’-&保持收尘布袋的完好性$经常检查（定期
更换布袋$以保证烟气完全被过滤吸附）
’##建立干法净化系统完整而规范的操作规
程$严格操作规程$避免人为因素造成系统停机$影
响系统的正常运转*
’.#保证净化系统操作的均衡与稳定$定期对
设备运转情况进行巡检+点检$保证设备高效运转%
!
&加强排出烟气的检测$有超标现象,尘（9&
立即进行检查处理$杜绝漏洞*
"#$运行实践
系统运行的有关数据如表-所示*
年度原铝
氟化铝消耗
冰晶石消耗
表!
系统运行数据
纯碱消耗
氟化钙消耗
氧化铝
电耗%’）*
产量%&年度总量%&吨铝单耗%’（年度总量%&吨铝单耗%’（年度总量%&吨铝单耗%’（年度总量%&吨铝单耗%’（单耗%’（
总量吨铝单耗
+,,,-$$..-/!
0+1
#,,-..-1/!
3201
--0$2-#-#0/#3#0/#
-!
0!
.11!
0#3-$03-
22032
-/01#
10.!
01/
$$0$/
011
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0,--/$,
0,#-/.-
-/$
##2$,,$2折合电费
#,,#..!
3!
.2$
--01.
.$20#
--0,
-20/
01$
-/#$
220#,元
#,,....$3!
2$
-!
013
$#0!
1
-023
..0#$
-0,
10!
1
0-$-/#,
从表-可以看出$#,,.年该系列正常运转情况
下$氟盐消耗为-$0!
!
’（%&,-!
0134-023&$而我国大型
预焙槽氟盐消耗设计水平在#3’（%&:
本公司降低了
-,01$’（%&$折合人民币约12元*与全国电解铝厂氟
盐平均消耗.1’（%&相比:
公司氟盐消耗减少-201$
’（%&$折合人民币约-,#0-,元*另外$在降低氧化铝
消耗上也取得良好效果:
设计指标为-/.,’（%&$全
国平均水平约-/.$’（%&$本公司分别节省-,’（%&
和-$’（%&$折合人民币分别为.$元和130$元*吨铝
消耗节省的费用如表#所示*
电
表"吨铝各项成本
升级会员 