红土镍矿开发与湿法工艺
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。
文 献 汇 报
文献二
• 碱金属作用机理：碱金属盐能催化金属氧化物的碳热还原， 通过提高碳的反应活性，使金属氧化物的晶格点阵发生畸 变以及使还原产物产生微孔、加速还原气体的内扩散。同 时，碱金属氧化物可与二氧化硅、三氧化二铝等酸性脉石 成分发生反应，起到破坏矿石结构的作用。 此实验以印尼红土镍矿为原料，褐煤为还原剂，无水 碳酸钠和无水硫酸钠为添加剂采用还原-分选技术进行研 究，并采用X射线衍射测定还原产物的物相组成；采用光 学显微镜观察还原产物中金属镍铁颗粒的大小；环境扫描 电镜对还原产物中各主要元素的分布赋存状态进行分析。 1.通过镍、铁氧化物被固体碳还原平衡图如下:
2.研究了改变还原时间，还 原温度，磁场强度，磨矿细 度对结果的影响，从而确定 最佳工艺条件。 3.以热力学分析为基础，采 用X射线衍射、光学显微镜、 扫描电镜等微观测试手段研 究不同添加剂作用下焙烧球 团的物相和显微结构，研究 添加剂强化红土镍矿还原磁选的作用机理。 4.应用此工艺处理不同类型 的红土镍矿，考察工艺的适 应性，并对此工艺的技术经 济做简单评价。
• NiO能与Fe3O4、FeO更易还原，并且NiO能与Fe2O3发生 固相反应，生成更容易还原的NiFe2O4，促进铁氧化物的 还原。 • 还原温度的上升以及还原时间的延长都可以增强还原产物 XRD中的Fe-Ni峰，既提高产物中的镍铁品位。 • 针对Fe/Ni比较低的红土镍矿，一方面可以采用优化后的 钠盐添加剂配比来提高镍回收率，另一方面则可以配加高 含铁原料改善回收效果。
• 并在此研究的过程中得到启发得出新的工艺流程如下:
结论与启发
• 在磨矿过程中，由于细度不够会使过多杂质夹杂在磁性矿 物颗粒中难以得到分离，而磨矿细度过小就会使矿粉产生 泥化现象很难与有价成分与杂质分开，达不到磁选的目的。 • 在还原过程中，随着还原温度的提高，反应物活性增强， 反应速度加快，熔岩状态下金属镍、铁晶粒的聚集速度加 快，有利于镍铁晶粒的长大，并且所得镍铁中镍和铁的品 位和回收率随之增加但幅度不大，以11000C为界线。 • 在磁选过程中，提高磁场强度，虽然镍、铁回收率会得到 小幅度提高，但由于磁场过大，会使过多的杂质夹杂在磁 性矿物颗粒中难以得到分离，从而降低镍铁品位。 • 原料的镍品味越高，则镍铁中镍品位越高，不同类型需要 优化特定的添加剂配比，从而保证镍的回收率。红土镍矿 原料中Fe/Ni比例越高，亦即为载体的铁含量越高，则镍 回收率越高，并且镍的回收率都高于铁的回收率，添加金 属铁粉、褐铁型红土镍矿等高含铁原料后，能提高镍的回 收率。
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。
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%。
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。
镍红土矿湿法冶金技术进展
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中国镍红土矿储量约为９６万ｔ金属，
其中云南元江——墨江矿带为５８万ｔ金
属．属中国第一大红土镍矿．但红土化程度
（３）沉淀硫化物是在较低温度和压力条 件下进行（温度９５℃、压力ｌｂａｒ）。而不是 １１８℃，１０ｂａｒ，这就使毒性很大的硫化氢供 料单元设计简单化了。
（４）固液分离的温度、中和的温度和沉 淀的温度是一样的，这就可以避免了加热和 冷却的操作系统。而这操作的能源费和投资
赞是昂贵的。 （５）硫化物的精工加工工序要求较现代
硫酸的生产实际上可以满足工厂对蒸
气的需要，而不必依赖辅助的锅炉，能源一 部分是电能，另一部分是干燥和焙烧硅镁矿 中使用的燃料，总的能耗是每吨矿石低于１
兆昔。
与ＭｏａＢａｙ相比，Ａｍａｘ—Ｃｏｆｒｅｍｍｉ法 有如下的改进：
（１）由于选择了新的絮凝操作条件，浓 密机尺寸大幅度地减小了。
（２）利用焙烧的硅镁镍矿中和酸性母 液，而不是使用石灰石，这样不用过多地增 加酸耗就髂回收矿脉含镁岩中的镍，因此， ＾们可以经济地开采全部矿床。在ＭｏａＢｏｙ 流程中，这是可能的。
含ＭｇＯ低，含Ｃｏ高的褐铁矿型镍矿 采用加压硫酸浸出法。
含ＭｇＯ高的红土镍矿采用经典的卡
伦法。卡伦法是镍矿还原焙烧——氨浸法。
也有研究者认为卡伦法不适于硅镁镰矿， 镍、钻提取率低。
３硫酸浸出法
３．１ ＨｅｎＫｅｉ硫酸法 镍红土矿硫酸浸出法提取镍钴，德国汉
高公司研究出的生产工艺流程见图１Ｌ４Ｊ。 该流程是将镍红土矿加压酸浸，含镍酸
红土镍矿湿法冶金工艺综述及进展
红土镍矿湿法冶金工艺综述及进展发布时间：2021-09-13T22:49:50.056Z 来源：《基层建设》2021年第17期作者：覃春利[导读] 摘要：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。
身份证号码：45012219860328XXXX摘要：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。
红土中镍矿品位低，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；进展相关背景目前镍产量70%来源于硫化镍矿，然而硫化镍矿资源日益减少，这种供需矛盾日益突出。
红土镍矿储量丰富，易于开采，是未来镍的主要来源，充分开发利用红土镍矿资源具有重要的现实意义。
红土镍矿处理工艺包括火法冶金和湿法冶金2种工艺，湿法冶金工艺具有能耗低、环境污染小、金属回收率高等优势。
1.镍的生产和消费情况镍产量对应其消费量具有一定时期的市场滞后性，供需平衡曲线一直处于波动状态。
近些年，中国作为目前世界上原生镍消费量最大的国家，其镍行业的发展态势与全球镍行业形成了鲜明的对比。
我国原生镍的供需格局状况，也决定了其长期处于供不应求的现状，至2017年，供需缺口继续扩大至540kt。
全球特别是中国不锈钢行业的迅猛发展，是原生镍消费量剧增的主要动力和途径，中国作为世界最大的不锈钢消费国呈现出旺盛的需求态势。
2.红土镍矿湿法冶金工艺应用的进展红土镍矿是由含镍橄榄石经长期风化、淋浸、蚀变、富集而形成的，由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松粘土状矿石，其处理工艺根据矿物成分的不同而不同，主要分为火法冶金和湿法冶金两类。
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目前，世界每年超过 １０万 ｔ ０ 镍金属产量中， 红土型镍矿约占 １３ ／，约有 ３ 万 ｔ ０ ，其中镍铁技术 生产的镍约有 ２ ０万 ｔ 。但在未来 ７年中，即 ２０ ０７ 年前，全球将有 １ 个以上大型红土型镍厂计划兴 ０
２－３ 万 ｔ ０ ０ 镍。这是一个值得注意的世界镍业发 展动向。（ 拟扩建或兴建的项目见表 １） ，
Ｉ 世界红土型镍矿开发进展的原因 随着世界 ０ ９ 年代经济发展，占镍用途 ６ ％的 ５ 不锈钢需求增长坚挺，镍需求前 ５ 年平约每年增长 ４ ％以上，预测今后 ５ ０年，增 长率 ３５ 一１ ．％一
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低于硫化镍。以澳大利亚最大的镍业公司西部矿业 公司 （ ＷＭＣ 为例 。每磅镍的总成本 （ ） 包括投资 摊销 ） 自 １９ 年 ３０美元降至 ２０美元 （０ ０ ９６ ． ． ２０
均有 ４０ 万 ｔ １０ 镍金属量，勘查成本低。②采矿成 本极抵。③选冶工艺已经成熟。红土型镍矿的火法 冶炼铁镍技术业已成熟，压力酸浸技术亦趋成熟。 该技术始于 ５ ０年代，首次用于古巴 Ｍ ａ 矿， ｏ Ｂｙ ａ 称 Ａ Ｘ一 Ａ ＭＡ Ｐ Ｌ技术。此后 ，７ 年代澳洲 Ｑ Ｉ ０ Ｎ公
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造不锈钢，降低生产成本。如印尼 Ａ ｔ ｎａ ｍ公司利 用本土的红土型镍矿，生产铁镍的成本去年已降至 １４ ． 美元Ａ 镍 （ 磅 ＝ ５ｋ一编者注）年产量 ｏ １ ０４３ｇ ．
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４６ ９，其中亚州的镍需求增长率将是 ７６ ９０然而， 世界可供近期开发的硫化镍资源，除了加拿大的
５ ６
尼及澳州昆士兰州的红土型镍矿。加拿大 Ｓ ｅ ｉ ｈｒｔ ｒｔ 公 司湿法处理红土型镍矿的技术已获公认。④红土 型镣矿可以生产出氧化镍 、硫镍 、铁镍等中间产 品。其中硫镍，氧化镍可供镍精炼厂使用，以解决
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年） 。工艺成熟 、管理先进的红 匕 型镍矿也可以达 到这个水平。特别是近几年红土型镍矿压力酸浸技
术项目的详细可行性研究报告，将钻的价值计算在 内，每磅镍的生产成本均在 １４美元以下。因此， ． 红土型镍矿开发资者关注的热点 自 １９ ９９年 初起，西澳相继有三个高压酸浸的镍厂开始生产 这三个厂为考斯 （ａ ，） Ｃ－ ｅ、布隆 （ ｕ ｎ ）和莫林 １ｌ ｇ ３ｏ 莫林 （ ｒｎ ｒｎ ，一期工程均基建完毕，年 Ｍｕｒ Ｍｕｒ ） ｉ ｉ 生产能力０９ 万 ｔ ．一Ｉ ，年设计能力 ２８万 ｔ ，总 ． 镍 投资额为 ２ ． 亿澳元。 １６ （ Ｊ）资源 西澳红土型镍矿资源十分丰富，但直到 １９ ９６ 年后才明确成为开发勘探对象。总计探获资源量有 １０ ２０万 ｔ镍 金 属 量，平 均 含 镍 ０８ 一 １ ．％ ％， Ｃ ００ ％一００ ％。这些资源均为西澳东部几个 ｏ ．６ ．８ 巨型超基性岩带近地表的风化产物，与著名的太古 界绿岩带中硫化镍矿和金矿带分布同一区域 ，基础 设施好，天然气管道能源现存 ；地势平坦，开采条 件优越，采矿成本极低。 除西澳外，红土型镍矿资源在东澳亦有分布， 产于东澳昆士兰州北部及新南威尔士州中西部，已 探获有 ３０ 镍金属量，全澳合计达 １０ 万 ｔ ０ 万ｔ ５０ 镍 金属量。此外 ，西澳硫化镍尚有 ４０万 ｔ ０ 金属量， 硫化镍与红土型镍同产于一个超基性岩带 ，但并不
势。
肖 振民
关钻词 红土型镇矿
言压酸漫
妞妞化钧 硫扭
铁扭
Ｓ Ａ Ｓ Ｅ Ｌ Ｔ ＴＩ ＯＦ Ｔ ＲＩ Ｔ Ｅ ＣＫＥ ＯＦ ＸＰ ＯＩ Ａ ＯＮ ＬＡ Ｅ ＴＥ ＹＰ ＮＩ Ｔ ＴＵ Ｌ
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