红土镍矿处理工艺：火湿法结合工艺
红土镍矿火法RKEF及湿法HPAL工艺对比
中间品为M S P （ 混合硫化镍钴）或M H P （ 氢氧化镍钴）。M S P 进一步精炼可得到纯镍，不锈钢厂的冶炼项目倾向于生产M S P ； 而MHP制电池用硫酸镍更容易，前驱体厂布局镍冶炼集中于生产MHP。
• 工艺难度：对设备、操作上的要求较高，需要控制合适的反应温度、压强、 酸度等。生产中对生产指标的控制不当不仅会拉低镍回收率，酸度过低会导 致高压釜和管道发生结垢堵塞，酸度过高会发生管道腐蚀，这也是过去相关 湿法冶炼项目达产周期长的原因之一。
除杂后使用的工艺不同，会产出不同的产物，主要有氢氧化物沉淀（MHP） 及硫化物沉淀（MSP），碳酸盐沉淀应用较少。中合反应后进行的不同工 艺可产出不同的中间产物。1）加H₂S制得高镍硫MSP，可以进一步还原为 精炼镍/钴，在过去动力电池市场未上量时，需求高于MHP，因而过去投建 的湿法冶炼项目产物主要为M S P ；2）加碱制得氢氧化镍钴M H P ，后续制 硫酸镍的生产成本更低，适用于三元前驱体的生产，因而近年新投的湿法冶 炼项目集中于此路线。
图：高压酸浸工艺流程图
红土镍矿
蒸汽、硫酸
矿浆处理
预热
加压酸浸
矿浆闪蒸和 矿浆中和
尾渣 CCD洗涤
中和除杂、 镍钴沉淀
硫 化 物 沉 淀
氢 氧 化 物 沉 淀
碳 酸 盐 沉 淀
深海填埋/ 尾矿坝
不同工艺可得到三 种不同的镍中间品 沉淀物
3
火法RKEF工艺：回转窑还原镍铁氧化物，矿热炉熔融精炼
红土镍矿湿法冶炼工艺
红土镍矿湿法冶炼工艺
红土镍矿湿法冶炼工艺是一种将红土镍矿通过湿法冶炼过程转化为镍、钴等金属的工艺。
该工艺在冶炼过程中使用酸或碱溶液作为浸出剂，将红土镍矿中的有价金属溶解出来，再通过沉淀、萃取等步骤将金属分离出来。
红土镍矿湿法冶炼工艺通常包括以下步骤：
1. 破碎与磨矿：将红土镍矿破碎成小块，然后通过磨矿机将其磨成细粉，以便于后续的浸出过程。
2. 酸或碱浸出：将破碎磨细后的红土镍矿与酸或碱溶液混合，通过搅拌浸出一段时间，使有价金属溶解在溶液中。
3. 固液分离：浸出后的溶液经过固液分离，将固体残渣与溶液分离。
4. 金属分离与提纯：通过沉淀、萃取等步骤将溶液中的金属分离出来，并进行提纯。
5. 电解精炼：对于纯度较高的金属溶液，可以通过电解精炼的方法将其转化为金属。
红土镍矿湿法冶炼工艺具有流程短、能耗低、污染小等优点，因此在全球范围内得到了广泛应用。
然而，该工艺也存在一些缺点，如浸出剂的消耗量大、废渣处理难度大
等。
为了提高红土镍矿湿法冶炼工艺的经济效益和环保性能，需要不断改进和优化工艺流程，如开发高效低耗的破碎磨矿设备、优化浸出剂配方、提高金属回收率等。
同时，也需要加强废渣处理和资源综合利用的研究，以实现红土镍矿湿法冶炼工艺的可持续发展。
不同红土镍矿的处理工艺简述
不同红土镍矿的处理工艺简述氧化镍矿是含镍橄榄石经长期风化淋滤变质而形成的矿物，由于矿床风化后铁的氧化，矿石呈红色，因而通称为红土矿（Laterite）。
根据矿石中铁和镁含量的不同，含镍红土矿可以简单地分为褐铁矿类型和残积矿类型。
一般残积矿类型氧化镍矿含镁较高，而褐铁矿类型镍红土矿含铁较高而含镁较低。
一、现有红土镍矿处理技术概况在红土镍矿的处理方面，比较成熟的冶炼方法包括：①回转窑干燥预还原－电炉熔炼法（RKEF）、②烧结－鼓风炉硫化熔炼法、③烧结－高炉还原熔炼法、④回转窑（或隧道窑、或转底炉）半熔融还原焙烧－磁选法、⑤还原焙烧（回转窑或沸腾炉）－氨浸法、⑥高压酸浸法、⑦常压酸浸法以及⑧硫酸堆浸法等。
上述处理方法均有各自的适应性，需要根据矿石镍、钴、铁含量和矿石类型的差异，以及当地燃料、水、电和化学试剂的供应状况等的不同，选用适宜的冶炼工艺。
从总体上说，红土镍矿的处理主要分为火法冶金和湿法冶金二大类。
1.1 火法冶金火法冶金主要处理含镍 1.5～3%、Fe10～40%、MgO5～35%、Cr2O31～2%的含镍品位较高的变质橄榄岩。
冶炼工艺主要包括回转窑干燥预还原－电炉熔炼法（RKEF）和鼓风炉硫化熔炼及烧结－高炉还原熔炼法，产品主要为镍铁合金和镍锍产品，镍铁合金主要供生产不锈钢，镍锍则须经转炉进一步吹炼生产高冰镍产品。
日本大江山冶炼厂则采用回转窑高温半熔融还原焙烧（～1350℃）产出粒铁，经破碎、跳汰富集产出含镍大于20%的镍铁合金供生产不锈钢，并被公认为是目前最为经济的处理镍红土矿的方法。
回转窑干燥预还原－还原熔炼工艺生产镍铁，镍的回收率可以达到90%以上，但生产镍铁时由于进入镍铁中的钴不计价，因此对钴含量较高的氧化镍矿并不适用。
由于红土镍矿含水高，加之投资大，从经济角度考虑，电炉还原熔炼工艺适宜于处理镍含量大于 1.8%、钴含量小于0.05%的矿石，且要求当地要有充沛的电力供应。
鼓风炉硫化熔炼也是经典工艺，红土镍矿在配入适量的CaO和SiO2后，在约1100℃下烧结成块，再配入20%左右的黄铁矿和约15～25%的焦炭，在鼓风炉内约1350℃的温度下熔炼，产出含镍8～15%的低冰镍产品。
红土镍矿湿法冶金工艺研究进展分析
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald94（下转98页)DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.29.094红土镍矿湿法冶金工艺研究进展分析罗姣(吉林博研新材料有限公司 吉林磐石 132311)摘 要：随着科技的发展，很多方面都需要镍，镍的需求量大大增加，但是镍的资源的短缺导致冶炼越来越困难，所以镍资源的开发利用逐渐转向红土镍矿。
红土中镍矿品味低，运用不同的方法可以提取矿产中的镍。
现在大多是使用火法，因为经济实惠，后期的富集比较简单。
相对来说湿法投资高、成本大,受矿产的含量影响一直处于研究阶段，但是回收率高，所以高效、低成本的湿法冶炼成为近年来研究者研究的重要对象，希望尽快运用于红土镍矿的冶炼中，本文对镍的冶炼现状和湿法冶炼发展进行讨论。
关键词：红土镍矿 湿法冶金 工艺现状中图分类号:TF815 文献标识码：A 文章编号:1674-098X(2017)10(b)-0094-02金属镍是一个国家生产发展的重要战略储备金属，在国防、航空航天、交通运输、石油化工、能源等领域中起着重要的作用，也是生产不锈钢、高温合金、高性能特种合金、磁性材料和电磁屏蔽材料的重要原料。
氧化镍矿也就是红土镍矿，世界大部分镍矿都存在于红土镍矿中，但是品位低，冶炼时效率较低，但是湿法的回收效率高，所以红土镍矿开发利用的技术也将会由火法冶炼转为湿法浸出金属。
1 红土镍矿冶炼现状及湿法工艺介绍1.1 火法工艺与湿法工艺火法冶金是指在高温下应用冶金炉把有价金属和精矿中的大量脉石分离开的各种作业，其主要包括：还原硫化熔炼镍锍工艺、回转窑－矿热炉镍铁工艺、还原焙烧－磁选工艺，这些工艺在现在红土镍矿冶炼中运用较多，主要是成本低、投入少等特点促使其使用很多。
其主要的原理是因为红土镍矿中主要含有氧化镍、氧化铬、氧化铁、氧化铝等多种氧化物。
在红土镍矿的熔点范围内氧化物稳定性依次为：氧化铝＞氧化铬＞氧化铬＞三氧化二铁＞氧化硅＞氧化亚铁＞氧化镍。
红土镍矿处理工艺流程图
疏 松 的粘 土状 氧化矿 石 , 由于氧化 铁矿石 呈红 色 , 所
以称为红 土矿 ( a re ¨ 2.风 化过程 中镍 自上层 1t i ) -1 et 浸出 , 在下 层沉 淀 , i N O取代 了相 应 的硅 酸盐 和氧化
铁 矿物 晶格 中 的 Mg F O O, e .红土 矿 的化 学 和矿物学 组 成 变化 范 围很 大 ,特 别是 F / i SO / O 的 e N 和 iz Mg
5 的年增 长率 , % 对镍 的需求 也会相应增 长 , 高于世界 G P平 均增长率 引 D .红土 型镍 矿具有 资源丰富 ( 全
球约有 41 0万 吨金 属量 ) 0 ,勘查 与开采 ( 可露 天 开 采) 成本 低 , 冶工艺逐渐 成熟 , 选 近赤道地 区分布且方
p ie nc e r n t r e n c e l hd ik lo ea d l e i ik l ' a t Oe
年 份
15 9 0 1 7 9 0 19 0 3 0 0 9 0 16 9 0 18 9 02 0 2 1 ( 测) 预
便外运等优 点 , 而且处 理工艺相对 简单 , 当前镍市 在
场需求强劲 的情 况下 , 土镍 矿 的开发利用成 了热 门 红 研究 , 占比例 与 日 增 ( 所 俱 见表 2 . )
2 红 土 镍 矿 处 理 工 艺 的 研 究 现 状
目前 ,世 界 上红 土镍 矿 的处 理 工艺 归纳 起来 有
2 1 1 还 原熔 炼镍 铁工艺 . . 还 原熔炼 镍 铁工 艺是 用得 最 多 的火法处 理 工艺
熔炼 H 吹炼 H 生产镍铁工艺
还 原熔 炼 镍铁 工艺 火 法 工 艺 还 原 熔 炼 造 硫 工 艺
国外红土镍矿冶炼处理工艺
常见的红土镍矿冶炼处理工艺主要有湿法工艺和火法工艺。
湿法工艺是使用硫酸、盐酸或者氨水溶液作为浸出剂，浸出红土镍矿中的镍和钴金属离子。
常见的湿法处理工艺有高压酸浸工艺（HPAL）、常压酸浸工艺（PAL）和氨浸工艺（Caron）。
硅镁质型红土镍矿中镁含量高，浸出过程酸耗大，目前较多采用火法工艺处理。
常用的红土镍矿火法处理工艺有：电炉溶炼、高炉镍铁工艺、硫化熔炼等。
目前国外大部分采用湿法工艺冶炼红土镍矿。
美国：新型还原焙烧－氨浸法回收率提高还原焙烧-氨浸工艺又称为Caron流程，属于湿法冶炼工艺。
其主要流程为：矿石经破碎、筛分后在多膛炉或回转窑中进行选择性还原焙烧，还原焙砂用氨-碳酸铵溶液进行逆流浸出，经浓密机处理后得到的浸出液经净化、蒸氨后产出碳酸镍浆料，再经回转窑干燥和煅烧后，得到氧化镍产品，并用磁选法从浸出渣中选出铁精矿。
焙烧过程采用的还原剂主要是煤或还原性气体，其主要目的是将矿石中的镍和钴还原，而三价铁大部分被还原为磁性的Fe3O4，少数被还原成金属铁。
氨浸的主要目的是将焙砂中的镍和钴以络氨离子的形式进入溶液，而铁、镁等主要杂质仍以单质或氧化物的形式留在浸出渣中，从而实现镍、钴与铁等杂质的初步分离。
该工艺的优点是常压操作，浸出液杂质含量较少，浸出剂中的氨可回收；主要缺点是镍、钴回收率较低，镍的回收率为75%~80%，钴的回收率低于50%。
截止到目前,全球只有少数几家工厂采用该法处理红土镍矿。
为提高镍、钴回收率，美国矿物局最近发展了还原焙烧－氨浸法处理红土矿回收镍的新流程，简称USBM法。
该法的要点在于还原焙烧前加入了黄铁矿（FeS2）进行制粒，还原时用的是纯CO。
浸出液用LIX64-N作为萃取剂实现钴、镍分离，整个系统为闭路循环，有效地利用了资源。
据报道，用该法处理含镍1%、钴0.2%的红土矿时，镍、钴的回收率分别为90%和85%。
若处理含镍0.53%、钴0.06%的低品位红土矿时，钴的回收率亦能达到76%。
红土镍矿湿法冶金 工艺流程
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②浸出：将磨细的矿粉与酸性溶液（通常是稀硫酸）混合，在加压或常压条件下进行酸浸，使镍、钴等有价金属溶解，而大部分铁、铝等杂质不溶。
③固液分离：通过沉降、过滤等方法分离浸出液与固体残渣，浸出液含有目标金属离子。
④杂质去除：向浸出液中加入特定化学试剂，如硫化氢，选择性沉淀铁、铝等杂质，同时通过多次循环浸出与中和调节pH值，进一步净化溶液。
⑤金属沉淀：调整溶液条件，如pH和温度，加入沉淀剂促使镍、钴以氢氧化物等形式沉淀。
⑥产品处理：收集沉淀，进行过滤、洗涤、干燥，得到镍钴氢氧化物或进一步加工为镍钴硫化物。
⑦精炼提纯：通过火法冶金或电解等方法将镍钴化合物转化为高纯度金属镍和钴。
⑧废水处理：对生产过程中产生的废水进行中和、絮凝、过滤等处理，达到环保排放标准或循环利用。
⑨尾渣处理：处理后的固体废弃物根据其成分进行综合利用或安全处置。
此流程旨在高效提取红土镍矿中的镍、钴等有价金属，同时减少环境影响，提高资源利用率。
RKEF冶炼工艺概述
RKEF法冶炼工艺概述前言目前，国内外红土镍矿的处理方法主要有火法和湿法两种冶炼工艺，湿法工艺是使用硫酸、盐酸或者氨水溶液作为浸出剂，浸出红土镍矿中的镍和钴金属离子，常见的湿法处理工艺有高压酸浸工艺（HPAL）、常压酸浸工艺（PAL）和氨浸工艺（Caron）。
火法工艺是在高温条件下，以C作还原剂，对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物进行还原而得。
火法冶炼因具有流程短、三废排放量少、工艺成熟等特点，已成为红土镍矿冶炼的主要工艺。
目前国内外主要有4种火法工艺：烧结—高炉流程（BF法）；回转窑—电炉熔炼流程(RKEF法)；多米尼加鹰桥竖炉—电炉工艺；日本大江山回转窑直接还原法。
其中，RKEF 法是当今世界上火法处理红土镍矿的先进及成熟工艺，广泛地应用于各国冶炼厂家。
RKEF（Rotary Kiln-Electric Furnace）法始于上世纪50年代，由Elkem公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功，具有产品质量好、生产效率高、节能环保等优点。
在不锈钢产量大幅增幅的驱动下，RKEF法镍铁的生产能力急剧增加。
我国冶炼镍铁电炉炉容在不断地扩大。
额定容量25MVA的炉型已经逐步退出主体炉型，进而33MVA、36 MVA、48MVA、51MVA成为主体炉型。
与此同时，我国矿热炉生产镍铁的工艺流程更加合理，矿热电炉的总体装备水平大幅度提高，冶炼工艺技术更加成熟。
下面将概括介绍和讨论矿热电炉利用红土镍矿采用RKEF法冶炼镍铁的工艺技术。
1工艺流程概述利用红土镍矿生产镍铁的RKEF冶炼工艺流程如图1.1：图1.1RKEF工艺流程图工艺流程主要包含以下几个阶段：(1)在露天料场进行红土矿的晾晒；大块红土矿的破碎、筛分、混匀。
(2)应用干燥窑对红土矿进行干燥；应用回转窑进行红土矿的焙烧预还原。
以此获得焙砂。
(3)矿热电炉熔炼焙砂生产含镍生铁。
(4)回转窑与电炉余热的利用。
(5)粉尘的收集与再利用。
对RKEF法工艺的流程，矿石内部的成分尤为重要，其中有至少3个指标，在生产时需要关注：(1)Ni品位，控制在1.5以上，最好2.0以上。
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
红土镍矿处理工艺：火湿法结合工艺
一、还原焙烧－磁选工艺
火法－湿法相结合的工艺处理氧化镍的工厂，目前世界上工业化生产的只有
日本冶金（Nippon Yakim）公司的大江山冶炼厂，原矿磨细后与粉煤混合制团，团矿经干燥和高温还原焙烧，焙砂球磨后得到的矿浆进行选矿重选和磁选分离得到镍铁合金产品。
火法－湿法结合工艺的最大特点是生产成本低，能耗中能源由煤提供，吨矿
耗煤160～180Kg。
而火法工艺电炉熔炼的能耗80%以上由电能提供，吨矿电耗560～600kWh，两者能耗成本差价很大，按照目前国内市场的价值计算，两者价格相差3～4 倍。
但是该工艺存在的问题仍较多，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1 万t Ni/a 左右。
有关专利公开了一种从红土镍矿中回收镍的技术，红土镍矿经破磨后按一定
比例加入碳质还原剂、复合添加剂与红土镍矿混磨，用球蛋成型机制成球团中φ15～20mm，在200～400℃下干燥4～6h，采用回转窑还原焙烧,温度控制在950～1300℃。
还原焙烧后，焙砂进行粗破后湿式球磨，然后采用摇床进行重选，获得的镍精矿采用3000～5000 高斯的磁选机再进行磁选选别，得到高品位的镍铁混合精矿，含镍可达到7%～15%。
专利披露了红土镍矿熔融还原制取镍铁合金工艺，将红土镍矿中的氧化镍和
赤铁矿预还原转化为金属镍和金属铁或四氧化三铁，然后利用湿式磁选，使镍铁大幅度富集的同时，脉石及硫、磷等有害元素被脱除，最后将预还原得到的镍铁精矿进行熔融还原制备含镍6%～10%、铁85%～90%的镍铁合金，镍收率大于85%，硫磷含量均低于0.03%。