镍产品种类及生产工艺
火法炼镍的原理的原理

火法炼镍的原理的原理火法炼镍是一种将镍含量较低的矿石通过高温熔炼和冶炼的方法,提取出高纯度镍的工艺。
火法炼镍广泛应用于镍资源丰富的地区,是镍产业中非常重要的一部分。
其原理主要包括矿石熔炼和氧化还原反应两个方面。
1. 矿石熔炼矿石熔炼是火法炼镍的第一步,通过高温将镍矿石中的镍化合物熔化,使得镍与其他成分分离出来。
通常情况下,火法炼镍使用的矿石多为含有镍的硫化镍矿,如萤石、辉锑矿和镍砂等。
在矿石熔炼的过程中,首先需要将矿石进行破碎和磨细,以增加其表面积,有利于反应的进行。
然后将磨细后的矿石与一定比例的焦炭或焦煤等燃料混合,在高温下进行还原冶炼。
2. 氧化还原反应在矿石熔炼的过程中,主要进行的是氧化还原反应,这是提取镍的关键步骤。
镍矿石在高温下与还原剂反应,镍的氧化物被还原为金属镍,同时氧化剂氧化其他金属和杂质,使得它们形成矿渣并与其他热稳定物质分离。
这一步骤通常需要经过多次的反复操作,持续对矿石和还原剂进行加热、冷却、破碎等过程,最终得到高纯度的镍。
在火法炼镍的process 中,还需要注意以下几个关键点:1. 温度控制火法炼镍的过程需要在很高的温度下进行,通常可以达到1000摄氏度以上,温度的控制是非常重要的。
高温熔炼可以促进矿石的化学反应,有利于提取镍,但是过高的温度也会增加能耗,降低成本效益。
因此必须对温度进行严格的控制,以保证反应的进行和成本的控制。
2. 矿石成分不同种类和含量的矿石,对于火法炼镍的过程影响很大。
有些矿石中可能含有大量的杂质,这会增加提炼镍的难度,并可能导致设备腐蚀、排放污染等问题。
因此,在进行火法炼镍之前,需要对矿石的成分进行详细的分析,做好充分的预处理工作。
3. 高纯度的要求镍是一种重要的工业原材料,应用广泛,因此对于提取出来的镍产品的纯度要求非常高。
在火法炼镍的过程中,需要采取多种手段和工艺控制,确保得到的镍产品能够满足工业生产的要求。
总的来说,火法炼镍是一种通过矿石熔炼和氧化还原反应来提取镍的工艺。
发动机叶片用镍基高温合金的加工工艺

发动机叶片用镍基高温合金的加工工艺大家好,我今天要和大家谈谈发动机叶片用镍基高温合金的加工工艺。
这个话题可大可小,但是对于我们国家的航空工业来说,却是非常重要的一个环节。
因为我们的飞机在空中飞行的时候,需要承受巨大的压力和温度,而这些都是靠发动机来实现的。
而发动机的核心部件就是叶片,而叶片的好坏直接决定了飞机的安全性能。
所以说,我们要想让我们的飞机飞得更高、更远、更快,就必须要在叶片这个关键部位上下功夫。
我们来了解一下什么是镍基高温合金。
镍基高温合金是一种具有优异的高温性能、耐腐蚀性能和疲劳寿命的金属材料。
它的主要成分是镍、铁、钴等元素,通过一定的工艺流程制成。
由于它的特殊性能,所以在航空航天领域得到了广泛的应用。
接下来,我们来看一下发动机叶片用镍基高温合金的加工工艺。
这个工艺可以说是非常复杂的,需要经过多道工序才能完成。
下面我就给大家详细地介绍一下。
首先是材料的选择。
根据不同的使用环境和要求,我们需要选择不同种类的镍基高温合金材料。
一般来说,我们会根据材料的化学成分、力学性能、耐腐蚀性能等方面来进行选择。
然后是材料的制备。
制备过程主要包括熔炼、铸造、锻造等步骤。
其中最关键的是熔炼过程,因为只有通过精确控制熔炼温度和时间,才能得到符合要求的材料组织结构和性能指标。
接着就是加工过程了。
加工过程包括切割、磨削、抛光等步骤。
其中最难的是磨削和抛光环节,因为这两个环节对材料的表面质量要求非常高,而且还容易产生裂纹等问题。
所以在这个环节上,我们需要采用一些特殊的设备和技术手段,以确保产品质量。
最后就是检验和测试环节。
在产品加工完成后,我们需要对其进行一系列的检验和测试,以确保其符合设计要求和使用标准。
这些检验和测试包括金相分析、硬度测试、拉伸试验、冲击试验等等。
只有通过了这些测试,我们才能放心地将产品交付给客户使用。
发动机叶片用镍基高温合金的加工工艺是一个非常复杂而又重要的过程。
只有通过不断地研究和创新,才能不断提高我们的产品质量和技术水平。
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。
氨基磺酸镍冲击镍工艺

氨基磺酸镍冲击镍工艺一、工艺介绍氨基磺酸镍冲击镍工艺是一种利用电解沉积技术制备高质量、高硬度的镍合金膜的方法。
该工艺具有成本低、操作简便、环保无污染等优点,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
二、原材料准备1. 氨基磺酸镍电解液:将氨基磺酸镍粉末加入去离子水中,搅拌至完全溶解,调整pH值至7.0-8.0,滤去杂质,即可得到氨基磺酸镍电解液。
2. 镍基底材:选择纯度高、表面平整的镍基底材作为电极。
3. 清洗溶液:采用去离子水和有机溶剂混合而成的清洗溶液进行表面清洗。
三、工艺步骤1. 镀前准备:将所选镍基底材进行表面清洗,去除表面油污和其他杂质,并在氧化铝研磨片上进行打磨处理,使其表面光滑。
2. 镀液配制:将氨基磺酸镍电解液倒入电解槽中,并加入适量的助剂和稳定剂,调节电解液温度和pH值,使其达到最佳工作状态。
3. 镀液预处理:在电解槽中进行预处理,包括搅拌、除泡、除杂质等步骤,以保证镀液质量。
4. 电极连接:将已清洗好的镍基底材作为阴极连接到电源上,同时将不锈钢板作为阳极连接到电源上。
5. 镀层生长:通过控制电流密度、时间和温度等参数,使氨基磺酸镍离子在阴极表面沉积并逐渐形成均匀致密的膜层。
6. 冲击处理:在制备完毕的氨基磺酸镍膜层表面进行冲击处理,以提高其硬度和致密性。
冲击方式可采用机械冲击或化学冲击等方法。
7. 后处理:将制备好的样品进行清洗、干燥和包装等后处理步骤,即可得到高质量的氨基磺酸镍冲击镍膜层。
四、工艺参数控制1. 电流密度:控制电流密度可影响氨基磺酸镍离子在阴极表面的沉积速率和膜层质量,一般在1-5 A/dm2范围内。
2. 时间:控制电解时间可影响膜层厚度和质量,一般在30-60分钟范围内。
3. 温度:控制电解液温度可影响氨基磺酸镍离子的活性和沉积速率,一般在25-50℃范围内。
4. pH值:调节电解液pH值可影响氨基磺酸镍离子的稳定性和沉积速率,一般在7.0-8.0范围内。
五、工艺优化1. 优化电解液配方:通过调整氨基磺酸镍粉末用量、助剂种类和比例等因素,优化电解液配方,提高膜层质量和生长速率。
镍基合金种类

镍基合金种类镍基合金是指镍为主要合金元素的合金材料。
由于镍具有优异的耐腐蚀性、高温强度和良好的可焊性等特点,镍基合金在航空航天、化工、能源等领域得到广泛应用。
下面将介绍几种常见的镍基合金。
1. 铸造镍基合金铸造镍基合金是一种常见的镍基合金种类,常用于制造航空发动机的叶片、燃烧室等部件。
铸造镍基合金具有良好的高温强度、耐腐蚀性和疲劳性能,能够在高温下长时间工作。
2. 变质镍基合金变质镍基合金是一种具有良好高温强度和耐腐蚀性的材料,常用于制造燃气轮机叶片、燃烧室等部件。
变质镍基合金通过合金元素的加入和热处理等工艺,使其在高温下具有更好的性能。
3. 粉末冶金镍基合金粉末冶金镍基合金是一种通过粉末冶金工艺制备的镍基合金材料。
该种合金具有高温强度、耐腐蚀性和耐磨性等特点,常用于制造高温热交换器、船舶排气阀等部件。
4. 高温合金高温合金是一种镍基合金,具有良好的高温强度和耐腐蚀性能。
高温合金广泛应用于航空发动机、燃气轮机、核电站等高温环境下的部件制造。
5. 高强度镍基合金高强度镍基合金是一种具有良好高温强度和耐腐蚀性的材料,常用于制造航空航天等高强度要求的部件。
高强度镍基合金通过合金元素的控制和加工工艺的优化,使其具有较高的强度和韧性。
总结镍基合金种类繁多,每种合金都具有不同的特性和应用领域。
铸造镍基合金、变质镍基合金、粉末冶金镍基合金、高温合金和高强度镍基合金都是常见的镍基合金。
它们在航空航天、化工、能源等领域发挥着重要作用,为各行各业提供了可靠的材料基础。
随着科技的不断进步,镍基合金将不断得到改进和应用,为人类创造更多的可能性。
电镀镍

定性方法 (不包括定量测定的方法)
包括摩擦抛光试验,钢球摩擦抛光试验、喷丸试验,剥离 试验,锉刀试验、磨、据试验,凿子试验、划线、画格试 验、弯曲试验、缠绕试验、拉力试验、热震试验、深引试 验、阴极试验等。
各种覆盖层金属所适合的附着力强度试验(见表1)。
镀铬后发花、发雾
光亮剂过量 镀镍后搁放时间过长
镀镍后清洗不良
针孔
润湿剂太少 异金属杂质影响 有机分解物多
前处理不良 毛坯或底镀层不良
过滤机漏气 空气搅拌位置欠佳
镀层起壳,而下面还有镀层来自中间断电挂具接触不良
SUCCESS
THANK YOU
2019/11/3
镀层粗糙、毛刺
阳极泥渣(阳极袋破损,循环过滤欠佳等)
(1)双氧水—活性炭处理(适用于轻度污染的溶液) 加入30%的双氧水1~3ml/L,充分搅拌; 将镀液温度升至60~70℃,除去多余的H2O2; 加入1~3g/L活性炭,充分搅拌; 静置,过滤,试镀。
(2)高锰酸钾—活性炭处理(适用于高污染的镀液) 用强H2SO4调节镀液pH至2~3; 加热至50℃左右,边搅拌边加入溶解好的化学纯高锰酸钾
1~5g/L(有机物含量高时,可大于5g/L),以在5分钟内紫 红色不退为好; 加入活性炭3~5g/L,充分搅拌; 静置24h,此时如镀液仍呈紫红色,可加入H2O2褪色; 过滤 用稀NaOH溶液调pH值带正常范围后试镀。
注意:上述方法处理后,应分析、调整镀液成分,如有条件, 用赫尔槽试验,调整添加剂。
② 厚度 根据图纸要求,可用千分尺、深度卡尺等直接测 量,也可按GB/T 6462-2005规定用显微镜法测定,或按 GB/T4955-2005规定用阳极溶解库伦法测定。
mhp制备硫酸镍工艺_解释说明以及概述

mhp制备硫酸镍工艺解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在介绍MHP(镍镉合金干法湿法制备方法)制备硫酸镍工艺,并探讨其反应机理、产物纯度和收率的影响因素,以及工艺的改进和优化方法。
硫酸镍是一种重要的化工原料,广泛应用于电池、催化剂等领域,因此研究其制备工艺具有重要的科学意义和应用价值。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述。
首先是引言部分,对研究目的进行解释,并概述了文章的结构安排。
第二部分将详细介绍MHP制备硫酸镍工艺的步骤、原材料选择和反应条件控制等方面的内容。
第三部分将对MHP制备硫酸镍工艺进行解释说明,包括反应机理、产物纯度和收率的影响因素,以及可以实施的工艺改进和优化方法。
第四部分将通过实验数据分析,对结果进行解释和讨论,并总结该工艺的优势与不足之处,并展望未来可能的研究方向。
最后,第五部分是结论部分,对本文进行总结,并提出相关的建议和展望。
1.3 目的本文的目的在于深入了解MHP制备硫酸镍工艺,探究其反应机理以及影响产物纯度和收率的因素。
通过对该工艺的分析和讨论,旨在为提高硫酸镍制备过程中的效率、质量以及优化方法等方面提供科学依据。
同时,本文还希望能够为相关领域的后续研究提供参考,并促进工艺改进与优化。
通过本文的撰写,我们可以更全面地了解MHP制备硫酸镍工艺,为相关行业、科研人员以及生产企业提供参考和借鉴。
2. MHP制备硫酸镍工艺:2.1 工艺步骤:MHP(Mixed Hydroxide Precipitate)制备硫酸镍的工艺一般包含以下几个步骤:第一步,原料准备:将与制备硫酸镍相关的原料如硫化镍、亚硫酸钠等按照一定比例配制好。
第二步,溶液制备:在反应容器中加入适量的水,并通过搅拌使其均匀混合,形成初始废水。
第三步,添加草酸:将预先称取好的草酸逐渐添加到溶液中,并进行搅拌。
草酸与硫化镍反应生成相对稳定的叶莱酸镍溶液。
第四步,调节pH值:利用碱性物质(如氢氧化钠或氨水)调节溶液的pH值到所需范围。
电镀工艺-电镀镍

有在常温条件下使用的镀液才允许使用较高的pH值。
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(8) 温度
根据暗镍镀液组成的不同,镀液的操作温度可在
15℃~60 ℃的范围内变化。添加导电盐的镀液可以在常温下电 镀。而使用瓦茨液的目的是为了加快沉积速度,因此,可采用 较高的温度。若其他条件相同,通常提高镀液温度,可使用较 大的电流密度而不致烧焦,同时镀层硬度低,韧性较好。 (9) 阴极电流密度 在瓦茨液中,通常阴极电流密度的变化,
Ni-2e=Ni2+
当阳极电流密度过高,镀液中又缺乏阳极活化剂时,将 会发生阳极钝化,并有析出氧气的副反应: 2H2O - 4e = O2↑+4H+ 加入C1-离子可以防止阳极钝化,但也可能发生析出氯 气的副反应: 2C1- - 2e = Cl2 ↑
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4.暗镍镀液的配制(以瓦特镍为例) (1) 在预备槽中放入所需 1/2的水量,加入计算过的硫 酸镍、氯化镍等,边加温、边搅拌至全部溶解。 (2) 在另一容器中溶解计算所需的硼酸,可适当提高 液温,至硼酸全部溶解后倒入已溶解好的镍盐溶液中。 (3)维持液温在50℃左右,用稀硫酸降低pH值至3.5, 加H2O2(30%)3mL/L,搅拌1h,提高液温至65 ℃ ~70 ℃ , 维持2h,使残余H2O2分解。
O . P . Watts 提出了著名的瓦特型镀镍电解液,镀镍工艺
进入工业化阶段,瓦特型镀镍电解液至今仍是光亮镀镍、 封闭镍等电解液的基础。
4
第二次世界大战以后(1945),随着汽车工业的迅速发
展,半光亮镀镍和光亮镀镍工艺发展很快,然而,光亮镍 经镀络后,其耐腐蚀性能远不如暗镍抛光和半光亮镍的好, 所以促进了人们从镀层体系,耐腐蚀机理、快速腐蚀试验 方法和镀层质量评价标准等方面从事研究。美国哈夏诺 ( Har-shaw )化学公司的双层镀镍工艺和美国尤迪莱特 ( Udylite)公司三层镀镍工艺的问世,就是这些研究工作 的杰出成果之一。 60年代初期在西欧(荷兰的N.V· 丽塞
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镍工业产品种类及其生产工艺与市场需求分析镍由于具有良好的机械强度、延展性和很高的化学稳定性而广泛应用于不锈钢、电镀、电池、化工等领域,基本涵盖了从民用产品到航天航空、导弹、潜艇、原子能反应堆等各个行业,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。
由于镍矿石和精矿具有品位低、成分复杂、伴生脉石多、属难熔物料等特点,因而使镍的生产方法比较复杂。
根据矿石的种类、品味和用户要求的不同,可以生产多种不同形态的产品。
通常有纯金属镍、工业镍(普通镍)、烧结氧化镍、镍铁合金、镍的盐类产品以及少量的特殊制品如泡沫镍、镍纤维、镍箔等。
在纯金属镍中又有电解镍、粉末镍、镍丸、镍块等。
目前世界镍产品的大致结构比例如表1所示。
表1. 世界镍产品的结构比例产品种类电解镍镍粉、镍丸工业镍镍铁合金氧化镍镍盐及其它比例/% 40 19 9 24 7 1 镍主要以合金元素的方式用于生产不锈钢、高温合金钢、高性能特种合金和镍基喷镀材料;镍钴合金是重要的磁性材料,镍基合金用于制造喷气机涡轮、发电涡轮机、轧钢机的轧辊;镍盐和镍的深加工产品广泛用于石油催化剂、充电电池等。
上述产品与市场需求、生产原料、生产的工艺和技术紧密联系。
随着市场需求的变化,生产原料的改变以及工艺技术的进步,这些产品所占的比例会发生较大的变化。
预计在未来5年内随氧化镍处理量的扩大,镍块、镍粉、镍丸、烧结氧化镍、镍铁合金等产品的比例会发生较大的变化。
一、电解镍电解镍产品具有纯度高、杂质含量低、熔点高、抗腐蚀性强,在冷、热状态下,压力加工等机械性能良好,同时还具有特殊物理性能:磁性、磁伸、缩性、高的电真空性能等特点,因而在工业上得到广泛应用。
电解镍的生产原料目前主要来自陆地的硫化镍矿和氧化镍矿。
根据原料的不同,电解工艺也不尽相同。
针对硫化镍矿,主要有硫酸选择性浸出-黑镍除钴-电解沉积法,磨浮-硫化镍电解精炼法,这是我国镍冶金目前采用的最典型的两种工艺流程,如图1所示。
其他还有氯化浸出-电解沉积法等。
图1.我国电解镍采用的两种典型工艺流程氯化浸出-电解沉积法的基本过程是在110℃条件下通氯气控制电位,对置换浸出渣进行完全氧化浸出。
浸出液脱除部分多余的Cu2+后,在一段置换浸出过程中,控制低电位,加入新的镍精矿进行置换浸出,两段浸出过程是逆流进行的,同时将Cu+降低至较低水平,置换脱铜浸出液,用碳酸镍中和除铁、铅、砷等后以溶剂萃取法分离镍钴,氯化镍钴液分别电积得阴极镍和阴极钴。
在阳极上产生的氯气可返回浸出。
由氧化镍矿制备电解镍目前主要采用还原焙烧-氨浸-电解沉积法。
其简要工艺流程为:还原焙烧-氨浸-净化-分离钴-蒸氨沉碳酸镍-硫酸溶解-电解。
为了提高镍钴浸出率, 美国矿物局发展了还原焙烧- 氨浸法处理红土矿的新流程, 简)进行制粒, 还原时称USBM法。
该法的要点在于还原焙烧前加入了黄铁矿 (FeS2用的是纯一氧化碳。
浸出液用LIX64-N作为萃取剂实现钴、镍的分离, 整个系统为闭路循环,有效地利用了资源。
2009年1~11月,我国共出口电解镍2.58万吨,同比大幅增加938%,出口目的地要是韩国、中国台湾和新加坡,其中出口新加坡的电解镍可能是再次回到了LME库,而出口到韩国和中国台湾是因为当地不锈钢产量逐步增加,对镍的需求开始回升。
据有色协会统计数据显示,2010年6月我国电解镍产量为14943t,上半年累计产量为82731t,同比增加7.19%。
增加的部分主要来自江锂科技和广西银亿这两家利用湿法冶炼红土镍矿生产电解镍的企业。
二、羰基镍羰基镍工业化生产出现在20世纪初,经过100多年的发展,无论是产业化还是产品开发都已非常完善,羰基镍及其衍生的镍金属产品具有品种多、纯度高、成本低、用途极为广泛等优点,是许多高新技术必备的基础原材料。
发展羰基镍技术并开发羰基镍系列产品,会给企业带来显著的经济效益和发展的后劲,进一步增强了市场竞争力。
目前世界上羰基法生产的镍约占镍总产量的五分之一,而我国与世界产量相比相差太远。
羰基镍粉的生产,目前以加拿大的生产规模最大,其工艺先进、成本低,质量稳定,产量和出口量均占世界第一,其次为英国、美国,而俄罗斯生产的种类和品种多、用途广。
根据目前资料,国外羰基法镍精炼现在拥有的年生产能力约14.4万吨精炼镍,其中90%以上为国际镍公司所拥有。
在14.4万吨/年的生产能力中,镍丸的生产能力为12.3万吨/年,占全部羰基镍产品的约85%,羰基镍粉的生产能力约2.1万吨/年,其中俄罗斯北方镍公司的羰基镍粉产量是0.5万吨/年,约占羰基镍粉总产量的24%,其余几乎全部是国际镍公司的产品。
国内只有西南金属制品厂有小规模生产,原设计规模为40吨/年,经改扩建后形成设计规模500吨/年的能力。
但因原料、技术、质量与价格诸多因素的影响,并未完全达产,其实际产量一直徘徊在100—200吨/年的水平。
现生产的主要品种有羰基镍粉、羰基铁粉、镍铁合金粉、复合镍粉系列以及电池基片、微孔过滤器等产品。
据对国内几家镍镉或镍氢电池主要生产厂家的调查表明,1999年国内仅用于镍氢电池行业的羰基镍粉就达2200—2300吨的水平,几乎全部依靠进口。
目前在国外,羰基镍粉生产主要有国际镍公司及俄罗斯北方镍公司,而俄罗斯生产的镍粉主要供其国内消费。
故世界羰基镍粉市场一直为国际镍公司所垄断,近年来,尽管电镍的价格波动较大,但羰基镍粉的价格一直稳定在11000~13000美元/吨左右,起伏不大。
镍丸在伦敦金属交易所没有上市交易,其价格属商业秘密,据材料表明,纯度较高的俄罗斯镍丸,售价约为同期电解镍的2倍,高于一般羰基镍粉的价格。
在国内市场,因近年能源、信息增长迅速.羰基镍粉的消费需求也增长较快,尤其在电池行业,应用前景令人鼓舞。
镍丸的消费国内外相差较大,目前国际上羰基镍丸的生产能力约是羰基镍粉的3.5倍,而国内尚无生产,且目前用量也相当有限,这主要是由于国内材料工业相对落后,优质特钢生产品种及产量偏低所致。
随着国民经济的进一步发展,增加与扩大优质特殊钢的生产是必然趋势。
羰基法经过上百年的发展,现已形成以常压、中压、高压生产的三种工艺,其主要区别在于合成压力上的差异,而羰基镍热解后所得的产品结构基本相似,包括镍丸、镍铁丸、纯镍粉、镍包覆粉及镍铁合金粉、镍纤维、镍箔、镍铁箔等上千种产品,还有近年来为能源和通讯行业开发的海绵镍和球镍。
高压羰基镍生产工艺主要包括下列工序:备料、合成、精馏、分解。
其原则工艺流程如图2所示。
图2.高压合成羰基镍的原则工艺流程备料,原料在电炉或其它炉内熔化、配硫及水淬,将其制成一定粒径的粒子。
适用于羰基法处理的含镍物料,按化学成分划分,可分为镍、铜镍、铁镍与铁铜镍等四种物料。
物料来源也十分广泛,有处理硫化镍矿或氧化镍矿不同阶段的产品,也有二次物料。
合成,一氧化碳气体和原料颗粒在一定温度和压力的条件下,镍及部分铁在合成釜内反应生成挥发性的Ni(CO)一和Fe(cO)5气体,然后将气体冷凝成液态的粗羰基镍。
原料中的铜、钴及贵金属则几乎全部留在羰化残渣中,进一步处理即可回收其中的有价金属。
精馏,粗羰基镍在精馏塔内利用两种羰基物的沸点差异,将Ni(CO)和Fe(CO),进行分离提纯,得到纯净的液态羰基镍和羰基镍与羰基铁的混合物。
分解,液态纯羰基镍经蒸发器加热蒸发后,通入到不同的分解器中就可产出不同的镍产品:镍粉、镍丸、镍箔等;CO循环使用。
为了补偿生产过程中损失的CO,还有一氧化碳制造工序和氧气站,用氧气在煤气炉内与焦炭反应生成一氧化碳。
羰基法发展的远景取决于两方面的因素:羰基镍的主要优点是纯度高,可在各种状态下生产出各种具有唯一特性的羰基镍产品,从而能够促进生产,因为它适合于最新技术领域蓬勃发展的要求,特别是化学工业中对羰基镍的需要。
因此,为羰基镍的发展提供了有利条件。
在镍的消费结构中,约有四分之一甚至更多的是使用致密镍生产钢材与合金,这不仅是对镍有特殊的要求,也是镍的主要生产厂家生产这种镍,所以,羰基法不仅是垄断的,同时也是一种竞争的工艺。
三、镍铁近年来不锈钢的旺盛需求刺激了对金属镍的需求,导致镍价持续高涨。
在高镍价的推动下,国内外厂家纷纷上马镍铁项目, 使镍铁在全球镍产量中所占的比重越来越大。
中国镍铁生产是从2005年开始出现的,镍铁产品中镍金属含量仅2 000t,2006年达到3万t,2007年剧增到13万t,从而引起了全世界镍行业人士的高度关注。
目前镍铁的火法生产工艺主要有以下三类。
(1)传统的 RKEF流程RKEF流程是目前红土镍矿冶炼厂普遍采用的一种火法冶炼工艺流程,其工序为:干燥、焙烧-预还原、电炉熔炼、精炼等。
①干燥。
采用回转干燥窑, 主要脱出矿石中的部分自由水和结晶水。
②焙烧-预还原。
预热矿石, 选择性还原部分镍和铁。
③电炉熔炼。
还原金属镍和部分铁, 将渣和镍铁分开,生产粗镍铁。
④精炼。
一般采用钢包精炼, 脱出粗镍铁中的杂质,如硫、磷等。
(2)回转窑直接还原法该方法是世界上唯一采用回转窑直接还原熔炼氧化镍的方法,主要分为以下几个工序: ①物料预处理:磨矿、混合与制团; ②冶炼工艺:回转窑焙烧、金属氧化物还原与还原金属的聚集; ③分离处理:回转窑产出的熟料采用重选与磁选,分离出镍铁合金。
(3)高炉冶炼工艺2005年底开始利用高炉冶炼镍红土矿。
目前, 300m3的高炉已应用于镍铁合金的生产,可以得到含镍5%左右的镍铁, 这类镍铁稍加精炼即可满足不同类型钢材。
该工艺主要分为以下几个工序。
①将原矿破碎筛分,其中粒径 10~60mm的原矿块为高炉冶炼原料,小于10mm的矿粉与焦粉、生石灰、石灰石混合配料进行烧结,得烧结矿块。
②将烧结矿块破碎筛分,粒径 10~50mm的烧结矿块为高炉冶炼原料,粒径小于 10mm的矿粉重新烧结。
③将烧结矿块、原矿块、焦炭、石灰石、生石灰、白云石和萤石混配进行高炉冶炼得到镍铁。
由于近两年镍价格高涨和镍市场的繁荣, 国内出现了很多采用小高炉, 以含镍低的红土矿冶炼含镍生铁的工厂,成为了我国主要镍铁生产工艺,而其他冶炼方法由于投资大,技术工艺复杂等原因在我国应用较少。
我国的镍产品比较单一,主要为电解镍,氧化镍和镍铁产量极少。
电解镍的价格极其昂贵 ,削弱了其在不锈钢产品市场的竞争力。
国外将镍铁作为冶炼不锈钢、合金钢和合金铸铁的镍合金剂已经非常普遍,镍铁消耗量约为40%。
镍铁合金的使用可以减少金属镍的消耗。
我国的含镍生铁行业2005年下半年崭露头角, 2006年在不断上涨的镍价拉动下,此行业得到了跳跃似的发展。
据安泰科估计, 2007年含镍生铁提供了我国不锈钢近1/3的镍,在2005年之前,国内几乎不生产含镍生铁。
镍的主要用途就是用于不锈钢的生产, 作为主要镍产品之一的镍铁,全部用于不锈钢及其他合金的生产。