镍矿资源现状和生物浸出工艺
镍精矿的浸出工艺及矿石浸出动力学模型研究
镍精矿的浸出工艺及矿石浸出动力学模型研究镍是一种重要的工业金属，广泛应用于不锈钢、合金、电池等领域。
如何高效地提取镍，是镍冶炼过程中的关键问题之一。
镍精矿的浸出工艺及矿石浸出动力学模型的研究对于镍冶炼工艺的改进和优化具有重要意义。
首先，让我们了解一下镍精矿的浸出工艺。
镍精矿的浸出是指通过化学反应将镍矿中的金属镍转化为可溶性化合物，并使其溶解在浸出液中，从而实现镍的提取。
一般来说，浸出液选择酸性溶液或碱性溶液都可以实现镍的浸出。
酸性浸出工艺常用硫酸、盐酸等强酸作为浸出剂，而碱性浸出工艺则常使用氢氧化钠或氢氧化铵等强碱作为浸出剂。
浸出温度、浸出时间、浸出剂浓度、浸出剂与矿石的质量比等因素都会对镍的提取率和浸出速率产生影响。
其次，在镍精矿的浸出过程中，浸出动力学是一个重要的研究内容。
浸出动力学模型可以描述镍矿石中镍的浸出过程随时间的变化规律。
常见的浸出动力学模型包括表观动力学模型和物理化学动力学模型。
表观动力学模型是基于实验数据来推导的经验公式，常用的动力学方程有复合动力学方程、抛物线方程等。
物理化学动力学模型则是基于浸出反应的化学动力学原理来推导的模型，常用的物理化学动力学模型有扩散控制模型、化学反应速率控制模型等。
通过建立合适的浸出动力学模型，可以更好地解析和优化镍精矿的浸出工艺，提高镍的提取效率。
研究镍精矿的浸出工艺及矿石浸出动力学模型需要进行一系列的实验与分析。
首先，需要对镍精矿的性质进行分析，如矿石成分、结构特征、比表面积等。
这些分析结果可以为后续的实验设计和参数选择提供基础数据。
其次，需要进行浸出实验，确定合适的浸出条件，包括浸出剂的选择、浸出温度、浸出时间等。
通过改变这些条件，可以获得不同的提取率和浸出速率数据。
然后，根据实验数据，可以建立镍精矿的浸出动力学模型。
根据实验数据的变化趋势，选择合适的动力学方程并进行参数拟合，以获得最佳的拟合效果。
最后，需要进行模型验证实验，验证建立的动力学模型是否准确可靠。
镍钴硫化矿生物浸出研究进展
湖 南有 色金属
ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦＥ ＲＲＯＵＳ ＭＥＴ ＡＬ Ｓ
第２ ７卷 第 ６期
２１年 １ ０１ ２月
・
冶
金・
镍 钴 硫 化 矿 生 物浸 出研 究 进 展
赵 思佳 ， 翁 毅 ， 超 肖
４０ １） １ ０ ５ （ 南有 色金属研 究院， 湖 湖南 长沙 摘
应 用领 域 已 由铜 、 、 等 的 提 取 向镍 、 、 、 、 铀 金 钴 锌 钼 钒 、 等 的提 取 、 脱硫 等领 域 拓展 ， １９ 磷 煤 到 ９９年镍 钴 矿 的生 物 提取 也 相 继 实现 了工 业应 用 ＿ ， 志 着 镍 ３标 Ｊ
钴 矿 的生物 冶金 已从实 验室走 向工业化应 用 。 从 上世 纪 ８ ０年代起 ， 内一 些 从 事基 础 研究 的 国
矿及 难采 、 选 、 冶矿 的堆 浸 和 就 地 浸 出 ， 难 难 而且 设
生 物浸 出镍钴 技术 必将 在全 国有 广 阔的应用 前景 。
１ 镍钴资源综述
镍 在 自然 界 中 的含 量 较 高 ， 地 壳 中 总 含 量 为 在 ０ ０ ％ｌ ．２ 。世界 镍矿 储量 为 ７ ， ０Ｍｔ储量 基 础为 １０ ５
细菌 间接 作 用 是 指 矿石 在 细 菌作 用 下 ， 化 反 催 应 快速进 行 ， 生 了硫 酸 高 铁 和硫 酸 ， Ｆ ｓ 产 而 ｅ（ Ｏ ） 是一种 很有 效 的金属硫 化 矿 物氧 化 剂 和浸 出剂 。在 硫酸 高铁 和硫 酸 作 用 下 使 矿 石 发 生 化 学溶 解 作 用 。 反应 中产 生 的 Ｆ 在 细菌 作用 下 又被 氧化 成 Ｆ¨ ， ｅ ｅ 形成新 的氧 化 剂 ， 问 接 作用 不 断进 行 下 去 。这 类 使
红土镍矿处理方法综述修订稿
红土镍矿处理方法综述修订稿红土镍矿是一种重要的镍资源，其处理方法对于提取镍的效率和环境影响具有重要意义。
本文综述了红土镍矿处理的几种常见方法，并对其进行了修订。
1. 热法处理：红土镍矿通常含有较高的镍含量，可以通过高温热法进行处理。
这种方法主要包括烧结、熔炼和浸出等步骤。
烧结是将红土镍矿与还原剂混合后在高温下进行烧结，使镍和其他金属元素被还原和分离。
熔炼是将烧结后的产物与熔剂混合，在高温下进行熔炼，将镍和其他金属元素分离。
浸出是将熔炼后的产物与酸性溶液接触，使镍溶解并与酸性溶液中的其他金属元素分离。
这种方法具有高效、高产和适用于大规模生产的优点，但对环境的影响较大。
2. 生物浸出法：生物浸出法是利用微生物对红土镍矿中的金属元素进行溶解和分离的方法。
这种方法主要包括细菌浸出和真菌浸出两种方式。
细菌浸出是利用厌氧细菌和嗜热细菌等对红土镍矿进行浸出，将镍和其他金属元素溶解并分离。
真菌浸出是利用真菌对红土镍矿进行浸出，具有较高的选择性和较低的环境影响。
这种方法具有较低的能耗和环境污染，但处理效率较低，适用于小规模生产。
3. 化学浸出法：化学浸出法是利用化学溶剂对红土镍矿中的金属元素进行溶解和分离的方法。
常用的溶剂包括硫酸、盐酸和氨水等。
这种方法具有高效、高选择性和适用于大规模生产的优点，但对环境的影响较大。
4. 氧化还原法：氧化还原法是利用氧化还原反应将红土镍矿中的金属元素进行氧化和还原的方法。
这种方法主要包括氧化和还原两个步骤。
氧化是将红土镍矿与氧化剂接触，使金属元素氧化成溶解态。
还原是将氧化后的产物与还原剂接触，使金属元素还原并分离。
这种方法具有较低的能耗和环境污染，但处理效率较低，适用于小规模生产。
综上所述，红土镍矿处理方法包括热法处理、生物浸出法、化学浸出法和氧化还原法等。
不同的方法适用于不同的生产规模和环境要求，选择合适的处理方法对于提高镍的提取效率和降低环境影响具有重要意义。
镍冶炼与提纯技术
02
03
重力分选法
浮选法
利用不同成分的密度差异进行分 离，常用于去除镍矿中的轻质杂 质。
利用不同成分表面的润湿性差异 进行分离，适用于去除镍矿中的 疏水性杂质。
化学提纯法
酸浸法
01
用酸溶解镍矿石，再通过去除不溶杂质和重金属离子，达到提
纯目的。
碱浸法
02
用碱溶解镍矿石，再通过去除不溶杂质和重金属离子，达到提
纯目的。
溶剂萃取法
03
利用有机溶剂将镍离子从水相提取到有机相，再通过反萃取实
现镍离子的回收。
电解提纯法
电解还原法
在电解过程中，利用阴极还原反应将镍 离子还原为金属镍，同时去除杂质元素 。
VS
电解沉积法
在电解过程中，利用不同成分在电极上的 沉积电位差异，使镍离子优先沉积为金属 镍，达到提纯目的。
05
生物冶金技术
利用微生物或其代谢产物来提取和分离镍，具有环境友好、资源 利用率高的优点。
化学浸出技术
通过化学反应将镍从矿石中提取出来，具有较高的提取率和纯度， 但需注意化学试剂的环保问题。
离子交换技术
利用离子交换剂将镍离子从溶液中分离出来，具有较高的选择性， 但需处理大量的废水和废渣。
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镍冶炼与提纯的环境影响与可持 续发展
镍冶炼与提纯的环境影响
空气污染
镍冶炼过程中会产生大量的烟尘和废 气，其中包含硫氧化物、氮氧化物等 有害物质，对空气质量造成严重影响 。
水污染
土壤污染
冶炼过程中产生的废渣和废弃物若不 妥善处理，会污染土壤，影响土地的 可持续利用。
镍冶炼过程中产生的废水含有重金属 离子和有害化学物质，如不妥善处理 ，会对周边水体造成严重污染。
全球及中国镍资源发展现状分析
全球及中国镍资源发展现状分析一、镍资源产量镍是国民经济、国防工业及战略性新兴产业所必需的基础材料和战略物资，全球三分之二的镍应用于不锈钢工业，此外在合金钢、电镀、电子电池和航天等领域也普遍应用，镍矿既是我国战略性矿产，也是短缺矿产。
根据数据显示，2020年我国镍资源产量为26.95万吨，同比上升37.5%，2021年1-4月我国镍资源产量为9.26万吨。
根据数据显示，2019年中国镍精矿产量为10.47万吨，同比上升5.76%；2020年中国镍精矿产量为10.5万吨，同比上升0.29%，2021年1-4月中国镍精矿产量为3.45万吨。
二、镍资源储量我国镍矿资源相对贫乏，仅占世界总量的3.9%，分布在19个省（区），其中，甘肃、新疆、青海和内蒙古4省（区）的查明资源储量合计占全国总量的近70%。
截至2018年底，我国镍矿查明资源储量1187.88万吨，同比增长6.2%，其中，基础储量为443.92万吨，占镍矿查明资源储量的37.4%。
2018年全国镍矿勘查新增查明资源储量47.2万吨。
与2010年相比，2018年我国镍矿查明资源储量增长26.6%。
近年来，我国镍矿资源勘查新增资源储量在2010年、2014年和2015年取得重大进展，勘查新增资源储量每年均超过100万吨，2018年新增资源储量47.2万吨。
近十年来，我国持证镍矿矿山数量为60多家，大中型矿山占比有所增加。
2018年底我国镍矿矿山65个，其中，大型矿山5个、中型矿山15个。
在65个矿山中，生产矿山仅13家（其余因成本高于镍矿市场价而停产），其中，大型矿山、中型矿山6家，分别为甘肃金昌白家嘴子镍铜矿（金川镍矿）、新疆亚克斯黄山铜镍矿、新疆喀拉通克铜镍矿、新疆哈密图拉尔根铜镍矿、吉林通化吉恩镍业赤柏松铜镍矿、新疆瑞伦矿业哈密市黄山南铜镍矿。
三、全球镍矿生产情况世界原生镍生产国主要有印度尼西亚、菲律宾、俄罗斯、新喀里多尼亚、加拿大、澳大利亚等国。
生物浸矿技术研究进展
研究与探讨生物浸矿技术研究进展*李雄 柴立元 王云燕(中南大学冶金科学与工程学院 长沙410083)摘 要 近年来发展迅速的生物浸出技术由于其反应温和,能耗低,流程简单,环境友好等特点,在低品位矿物浸出中将会发挥重要的作用。
从微生物浸铜、铀、金及其他金属几个方面介绍了生物浸矿技术的研究状况,展望了生物浸矿技术的发展前景。
关键词 微生物 生物浸矿 研究进展Research Progress on Bioleaching TechnologyLI Xiong CHAI Li yuan WANG Yun yan(Colle ge o f M e tallurgic al Science and Engine ering,Cent ral South U ni versity Changsha410083) Abstract Bioleaching technology has developed rapidly i n recent years,which pl ays an i mportant part i n the leaching of l ow grade ores with advantages of mild reaction,low energy consumption,simple process and envi ronmental benign.In this paper research on this technology is conducted i n several aspec ts,such as bi oleaching copper,uranium,aurum,and other metals the development prospec ts are forecasted.Keywords microbe bioleaching res earch progress随着社会的发展及矿物资源的日渐贫乏,人们对矿物资源的需求越来越大,适用于品位较高矿物资源的传统冶金工艺存在着利用率低、能耗大、环境污染严重等缺点。
镍精矿的浸出用硫酸硫酸亚铁还原工艺研究
镍精矿的浸出用硫酸硫酸亚铁还原工艺研究镍精矿是一种重要的镍矿石，通常需要通过浸出工艺来提取出镍的金属。
在浸出过程中，硫酸硫酸亚铁是一种常用的还原剂，可以有效地将镍精矿中的镍氧化物还原为可溶性的镍盐，从而实现镍的提取和回收。
硫酸硫酸亚铁（FeSO4）是一种重要的还原剂，它具有较强的还原性，可以将氧化物还原为可溶性的金属离子。
在镍精矿的浸出过程中，硫酸硫酸亚铁起到了关键的作用，它与镍矿石中的氧化镍反应，将氧化镍还原为可溶性的镍离子，从而实现了对镍的提取。
研究表明，硫酸硫酸亚铁还原工艺对镍精矿的浸出具有很高的效率和选择性，尤其适用于镍氧化物含量较高的镍精矿。
在硫酸硫酸亚铁还原工艺中，一般会选择在一定的温度下进行浸出过程，并控制还原剂的添加量和浸出时间，以实现最佳的还原效果。
在浸出过程中，硫酸硫酸亚铁与镍氧化物发生反应，生成可溶性的镍离子，并伴随着硫酸铁的生成。
这些反应在一定温度下加速进行，从而促进镍精矿中的镍离子的释放和溶解。
同时，硫酸铁的生成也可以在一定程度上抑制镍的还原速度，从而提高浸出的选择性，减少对其他金属元素的影响。
值得注意的是，硫酸硫酸亚铁还原工艺中需要避免过量添加还原剂，否则会导致过度还原，使得镍精矿中的其他有价金属元素也被还原为可溶性离子。
此外，还原过程中可能会产生一定程度的副产物，如含铬的溶液，需要进行后续处理以减少环境污染。
在实际应用中，硫酸硫酸亚铁还原工艺常常与其他工艺相结合，以提高浸出效率和产出纯度。
例如，可以采用浸出-还原-晶化工艺，将浸出得到的含镍溶液经过还原和晶化过程，得到纯度较高的镍盐产品。
另外，还可以通过电解方法将含镍溶液电解得到纯度更高的镍金属。
总的来说，硫酸硫酸亚铁还原工艺是一种有效的浸出方法，对于镍精矿的提取和回收具有重要意义。
通过控制还原工艺的条件和参数，可以实现高效、选择性的镍浸出，并最终得到高纯度的镍产品。
然而，在实际应用中仍需要进一步的研究和优化，以提高工艺的经济性和环境友好性。
镍精矿的浸出剂选择及浸出剂回收技术
镍精矿的浸出剂选择及浸出剂回收技术引言：镍是一种重要的工业金属，广泛应用于不锈钢、合金制造等领域。
镍精矿是从镍矿中提取镍的重要原料，而浸出剂则是进行镍精矿浸出的核心工艺，对提高浸出效率、降低成本具有重要意义。
本文将针对镍精矿的浸出剂选择以及浸出剂回收技术进行探讨。
一、镍精矿的浸出剂选择1. 硫酸浸出硫酸浸出是目前应用较为广泛的镍精矿浸出方法之一。
其原理是通过硫酸溶液对镍精矿进行浸出，在高温和高压等条件下，使镍溶解于溶液中。
硫酸浸出具有工艺简单、操作方便、反应速度快等特点，适用于大规模的工业生产。
2. 氨浸出氨浸出是另一种常用的镍精矿浸出方法。
氨浸出的原理是将氨气通过氨气氧化反应与镍精矿发生反应，使镍溶解于氨水溶液中。
氨浸出具有溶解度高、浸出速度快等特点，适用于一些低品位的镍精矿矿石。
3. 氯化浸出氯化浸出是相对较新的一种镍精矿浸出方法，其原理是利用氯化物溶液对镍精矿进行浸出反应，将镍溶解于溶液中。
氯化浸出具有反应速度快、浸出效果好等特点，适用于高品位的镍精矿矿石。
二、浸出剂回收技术在镍精矿的浸出过程中，浸出剂的回收是一个重要的环节，不仅可以提高资源利用率，降低生产成本，还可以减少对环境的污染。
目前，常见的浸出剂回收技术主要包括以下几种：1. 蒸馏回收蒸馏回收是一种常用的浸出剂回收方法，通过对浸出剂溶液进行蒸馏操作，将浸出剂从溶液中分离出来。
该方法适用于挥发性浸出剂的回收，如氨水等。
2. 结晶回收结晶回收是一种将溶液中的浸出剂通过结晶过程分离出来的方法。
通过控制溶液的温度和浓度等条件，使浸出剂从溶液中结晶出来，然后进行过滤分离。
该方法适用于具有结晶性质的浸出剂。
3. 萃取回收萃取回收是一种利用溶剂提取的方法，通过将浸出剂溶液与适当的有机溶剂进行萃取，从而将浸出剂从溶液中富集出来。
该方法适用于有机溶剂与浸出剂之间具有较好的相容性。
4. 膜分离回收膜分离是一种利用特殊膜材料将溶液中的浸出剂与其他成分分离的方法。
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国家或地区
澳大利亚 巴西 加拿大 中国 古巴 印尼
新喀里多尼亚 菲律宾 俄罗斯 南非 总计
储量
370 67 530 370 550 320 450 41 660 250 4000
1997年
位次 占世界比重(%) 储量
5
9.3
2200
10
1.7
67
3
13.3
520
5
9.3
360
2
13.8
560
6
8
320
镍矿资源现状和生物浸出工艺
小组成员：谭宇轩、邱紫铂、 叶茂青、方利强
1 资源现状
1.1 概况
镍虽然属于小金属品种系列，但是它的重要性 却日益提高，目前已成为发展现代航空工业、国防 工业和建立人类高水平物质文化生活的现代化体系 不可缺少的金属。
1.2 世界资源现状
2000年-2009年，世界镍矿金属年均产量近达130万吨，镍储量却 持续增长，2009年度高达6700万吨、比上年增长4.7%；与此对应，资 源储量静态保障能力也从35年上升至43年。这揭示着：世界镍资源比 较丰富，供应保障能力总体向好（图1）。
Hale Waihona Puke 间接作用复合作用细菌浸矿复合作用 理论是指在细菌浸矿过程 中，既有细菌直接作用， 又有通过Fe3+氧化的间 接作用;有时以直接作用 为主，有时则以间接作用 为主，两种作用都不排
除。
以镍黄铁矿为例,发生如下反应： (Ni,Fe)9S8+23O2+14H2SO4→9NiSO4+4Fe2(SO4)3+14H2O (Ni,Fe)9S8+18 Fe2(SO4)3→19NiSO4+45FeSO4+8S 4FeSO4+O2+2H2SO4→12Fe(SO4)3+2H2O
与国外资源相比，我国镍矿资源具有两个显著特点： ①矿石品位较富，平均镍大于1%的硫化镍富矿约占全国的40%； ②我国镍资源分布高度集中，甘肃、陕西、吉林及新疆四省（区）的 镍矿储量约占全国总量的97.7%，其中特别是甘肃，其镍储量约占 全国总量的84%。
2
细菌浸矿机理
直接作用机理：指细菌与矿物表面接触,将金
1
35.8
6
6.7
5
7.3
9
1.6
4
8.4
8
4.8
2
10.6
10
1.4
3
9.9
7
5.5
100
表1 世界镍资源分布格局变化情况 单位：万吨
1.3 国内资源现状
我国镍矿类型主要分为硫化铜镍矿和红土镍矿两大类，但是以 硫化铜镍矿为主，约占全国总量的90%，并且共伴生矿产多、综合 利用价值高；红土镍矿约占总量的10%。我国镍资源形势不容乐 观，近期在国内进一步发现金川矿区这样大型镍矿资源的可能性已经 不大，由于没有新的大型矿床资源支撑，我国镍资源短缺矛盾将日益 突出。
哈密矿位于中国新疆哈密的天山和阿尔泰山造山带 上，储量为12Mt（指示储量），平均Ni品位0.4％。矿 物学和化学分析结果表明这是一种典型的高铁、低镁型 硫化镍贫矿。因此，需要研发一种经济处理硫化镍贫矿 的工艺。
哈密矿采用A.ferrooxidans、A.thiooxidans和L.ferrooxidans混合 浸矿细菌，对哈密硫化镍贫矿进行了细菌浸出试验研究，结论如下:
属硫化物氧化为酸溶性的二价金属离子和硫
化物的原子团,使其矿物溶解。在镍矿浸出中,
细菌是直接浸蚀镍的硫化矿物。
NiS+2O2→NiSO4 NiS+H2SO4+1/2O2→NiSO4+ H2O+S
2 2.1 硫化镍矿的浸矿机理
矿石在细菌作用过程中产生的 硫酸高铁和硫酸作用下发生化学溶 解作用。反应中产生的Fe2+在细菌 作用下又被氧化成Fe3+,形成新的 氧化剂，使间接作用不断进行下去。 这类作用的特点是有Fe3+和Fe2+ 在过程中起了桥梁作用。
3 镍矿的生物浸出
3.1硫化镍矿的生物浸出
极度嗜热菌在摇瓶中浸出金川镍铜硫化矿
在68℃、初始pH I.6、接种量10%、矿浆浓度5%条件下，4.5天后镍 和铜可分别浸出99.78%和86.30%
添加酵母(0.005%-0.02%)及硫酸铁(1-5g/l)可强化镍和铜的浸出。 硫化叶菌对黑色岩系钼镍矿进行了系统的研究，并且与常温菌种浸出进行了 试验对比
2.2 氧化镍矿的浸矿机理
分为机械破坏与化学溶解两方面。 机械破坏是指由微生物作用引起的岩石基质的机械破碎及分裂过程。 化学作用对矿物溶解的影响更为明显。微生物促进矿物结构的破坏主要是通过 微生物新陈代谢产物和分泌的化学物质腐蚀矿物。化学溶解过程主要包括酸解、 络解、碱解和还原等。 由于用异养微生物进行氧化镍矿的微生物冶金机理的比较复杂，有待进一步的 研究。
4
11.3
440
13
1
94
1
16.5
660
7
6.3
370
100
6100
2002年
位次 占世界比重(%) 储量
1
36.1
2400
12
1.1
450
4
8.5
490
7
5.9
110
3
9.2
560
8
5.2
320
5
7.2
710
9
1.5
94
2
10.8
660
6
6.1
370
100
6700
2007年
位次
占世界比重 (%)
7500 6500
万吨
5500
4500
3500 2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
年份 2008 2009
图1 2000年-2009年世界镍资源储量情况
类型上看，世界镍资源主要有红土型矿及硫化物型矿两种，其中以红 土型矿为主、约占总量60%，主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亚、 印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚和米多尼加等国；硫化物型矿只占 40%，主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国、南非等国家。此外， 在深海特别是在太平洋深海的锰结核中也蕴藏着丰富的镍。
pH =2 时硫化叶菌对镍的浸出率为 100%，对钼的浸出率为 66. 97%。 硫化叶菌对钼的浸出稳定在 66% 左右。
3.2氧化镍矿的生物浸出
用微生物的方法处理矿石最早起源于对硫化矿的处理，这跟 矿石含硫有利于细菌生存密切相关，目前研究工作主要集中在利 用化能自养细菌浸出硫化矿，并已在金、镍、铜等金属硫化矿上 实现工业化生产。
而氧化矿微生物浸出研究处于起步阶段。由于氧化物型镍钴 矿资源难以用传统方法提取镍钴金属，所以利用异养微生物处理 氧化物型镍钴矿，是扩大镍钴资源利用范围和总量，缓解我国镍 钴资源短缺现状的必然途径。这在一定程度上大大提高了微生物 冶金的范围，使得氧化型矿物也能用微生物的方法进行选别。
4 应用实例
哈密低品位硫化镍矿生物浸出试验研究