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                红土镍矿全球分布及技术解※决方案

                2021-03-17 10:08:23 作者:huangj 来源: 浏览次数:0 网友评论 0

                红土镍矿全球分布及技术解决方案
                 

                顾玲

                冶金工业信息标准研究院信息研究所   


                1 前言

                随着印度」尼西亚2020年1月1日实¤施禁矿令后,国内镍铁厂商纷纷转头在印〖尼当地寻找机会投资⌒ 建立镍铁冶炼厂。同时国内冶炼厂也面临原料不足的困境,或寻找其他地区和国家的镍矿资源,本文主要介绍红土镍矿⌒ 资源概况和镍■铁冶炼技术。

                2 红土镍矿资源概况

                随着全球经济的快速发展,作为镍主要消费领域的不锈钢需求量与产量不断增加,以镍为主要原料的燃ω料电池、催化剂以及电镀行业快速发展,使世界范围内对镍的需求量不断上涨。由于硫化镍矿资源品质好,工艺技术成熟,每年全球 60%镍产品都来自硫化镍矿。硫化镍矿因长期开采,近20年来在新资源勘探上没有□ 重大突破,保有〗储量急剧下降,且传统的硫化镍矿矿山的开采深度日益加深,矿山开采难度加大,选冶难→度增加。为此,全球镍行业将资源开发的重心瞄准♂在储量丰富的红◎土镍矿。

                虽然红土镍矿镍含量普遍较低,品位在1%~3%,难以选矿富集,但赋存于地表,易采可露天※作业,勘查和】采矿成本低,可以直接生产氧ぷ化镍、镍锍、镍铁等产品。在20世纪50年代,从红土镍矿中提取镍金属仅占世界镍量的10%,而到2010年,该比例达到『45%,2015年,该比】例超过50%,呈不断上升的趋势。

                世◥界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家,主要有新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、澳大利亚、巴西、古巴等等国家█。我国周边的红土镍矿主要分布在印度尼西亚、菲律宾以及缅甸。表1为红土镍矿资源在各地区的分布状况。

                 

                我国镍资源62.2%集中在甘肃,主要为硫化镍矿█,占全国总保有≡储量的86%;其次是红土镍矿,占总保有储量的9.6%。我国的镍资「源总体不足,除了金川以外,多为小型贫矿。

                3 红土镍矿冶炼技术

                红土镍矿的处理工艺根据矿物成分不同而不同,主要◣分为火法冶金(Pyrometallurgy)和湿法□ 冶金(Hydrometallurgy)两类,如表2所示。一般认为,褐铁型红●土镍矿更适合湿法冶金工艺,而含镍品位较高的硅镁型红土镍矿多用火法冶金主要处理。

                 

                3.1湿法冶金工艺

                湿法冶金◣工艺主要有以下两种工艺:

                1)还原焙烧氨浸工╳艺

                还原焙烧氨浸工艺是在20世纪20年代提出,是最早的红土镍矿湿法处理工艺。其主要原理是采用还原焙烧方法使尽可能多的红土镍矿中的镍√还原为金属,同时,使铁最¤小限度的还原为金属,大部分褐铁矿中的铁还原为磁♂铁矿,蛇纹石中铁基本不改变;焙砂在非氧化条件下冷却后,在氨浸取液中通气浸取,金属镍及金属钴与氨形成络合物镍氨及钴氨,金属铁同样会★生成铁氨,但由于氧化作用,Fe2+被氧化为Fe3+,继而水解沉淀为氢氧化铁;富液经蒸氨后,镍络合物分解生成碱式碳酸镍,经过滤、烘干、煅烧后,产出氧▽化镍粉。

                 

                2)高压酸浸法

                高压酸浸法是在20世纪50年代提出,是处理红土镍矿中↘应用最广的湿法工艺。原理是在较高的酸度条件下、温度越高越有利于铁的沉淀,镍和钴等以硫酸▼盐形式存在于溶液中,高温㊣下不水解。因此酸浸过程中的酸耗量主要取决于镍、钴、镁等的含量总和。要求矿石中Mg要低,通常含Mg<4%(含Mg 越高,耗酸越高)。钴的浸出率比还原焙烧-氨浸工艺△高,酸耗相㊣对较低。但是加压酸浸操作过程中会结垢,减少高压釜容积,降低传热效率,阻塞管道,操】作条件相对苛刻。高压酸浸更适用于褐铁型红土镍矿,工艺流程如●图2所示。

                 

                3.2火法冶金工艺

                火法冶金工艺主要有以下五种工艺:

                1)镍锍工艺

                工艺流程为:红土镍矿—干燥—破碎筛分—硫化熔炼—低镍硫—转炉吹烧——高镍硫。该工艺∩成熟、易于操作,其⊙产品高镍锍具有很大的灵活性,可以进一步处理生产各种〒形式的镍产品,既可以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,但镍回收∩率低(~70%),能耗高。

                2)回转窑-矿热炉(RKEF)工艺

                RKEF工艺流程:矿石配料——回转窑干燥——回转窑焙烧——电炉熔炼粗镍铁——LF炉精炼(或机械搅拌脱硫)——精制镍铁水淬◣——产出合★格镍铁粒。RKEF工艺成熟、生产效率高、镍回收率较高(~95%),易于实现自动化控制,可以实现更高的熔炼温度,可处理难熔物料。由于工艺熔炼温度↘(1500℃左右)较高,需要消耗大量的焦炭和电能,综合能源消耗高,且矿石含镍品位的高低对生产成ㄨ本影响较大,矿石镍品位每降低0.1%,生产成本大》约增加3~4%。从经济角度上考虑,适宜于处理中高品位红土镍矿(镍含量大于2%、钴含量小于0.05%),并且对煤质要求△高,要求当地要有充沛的电力或燃料供应。图3为RKEF工艺流程图。

                 
                图3 RKEF工艺流程图

                3)烧结-高炉还原熔炼法

                烧结-高炉还原熔炼工艺是●具我国独创的工艺。基本与ξ高炉炼铁法一样,只是有红土镍矿综合品位(含Ni+Fe品位)低,烧结〓矿强度低,透气性不好,焦比高,渣量大,渣碱度低等不同点。

                工艺流程:矿石@破碎筛分—干燥—配料—烧结—高炉—铸锭和熔渣水淬—镍铁锭和水淬渣ζ 。图4 为高炉冶炼镍铁工艺流程。

                 
                 

                图4 高炉冶炼镍铁工艺流程

                目前小♀高炉镍铁冶炼面临政策性淘汰,大高炉冶炼6~8%的镍铁ξ 又效率低下,焦炭价格影响高炉镍铁成◇本,造成高炉冶炼镍铁技术进展缓慢,利润削薄,由于镍生铁出售时铁、钴均不计价,在镍价较低的时♀候,烧结-高炉还原熔炼法已经很难维持。

                4)直接还原工艺

                目前世界上采用此工艺的只有日本大江山冶炼厂。主要工艺过程为原矿磨细与粉煤混合制团,团矿在回转窑中经干燥和高温还原焙烧,焙烧矿再磨细,矿浆进行重选和磁选分离得到产出含镍大于20%的镍铁合金,被公认为是目前最为经济的处理镍红土矿的方法。此产品不管含硫多高均适用于AOD炼钢过程,因为AOD法有很好的脱硫能力。

                与RKEF工艺相比,该工艺具有一定的成本优势。

                5)转底炉-熔分炉双联法

                转底炉-熔分炉法,是由煤№制气或天然气作为燃料,非焦煤为还原剂,以红土镍▅矿为原料,用转底炉与还原熔分炉联动生产镍铁的冶炼方法。

                工艺流程:配料混合—压球—烘干—- 布料—预热还原—热送—熔分。国内目前大多采用转底炉处理冶金粉尘(泥)生产海绵铁,产品用于高炉或直接用于炼钢转炉原料,在处理红土镍矿生产镍铁方→面除了山东瑞拓联合北京科技大学为印尼某公司在山西翼城转底炉上加工过几千吨低品位红土♂镍矿后,目前国内还卐没有应用实例。

                主要原因是转底炉生产效率低。球的强度、水分含量对转底炉的运行稳定性至关重要,无论从投资和生产成本来看,和RKEF工艺相比,并无明显的优势。所以还需进一步研究转底炉的关键控制点,实现一步法生产珠镍铁工艺,体现转︾底炉优势。图5为转底炉处理红土镍矿生产镍铁的多种流程。

                国内镍铁冶炼技术发展

                我国的红土镍矿冶炼镍铁经过十余年的发展,逐∏步形成了高炉冶炼镍铁法和回转窑-电炉熔炼镍铁法(RKEF法)。

                2010年之前国内高炉冶炼镍铁比较盛行,但随着镍资源市场巨幅波动,以及环保因素、淘汰落后产能等等原因,高炉冶炼镍铁方法逐步被抑制。

                2010年之后,矿◤热炉冶炼镍铁方法逐步得到发展,前期许多厂家是使用(烧结矿-小功率矿热炉冶炼法)冶炼13%镍铁,近几年RKEF法逐步得到推广▲,矿热炉功率也越来越大,逐步形成了众多33MVA、36MVA、48MVA、63MVA甚至更高功率的矿热炉生产镍铁厂家,经过这几年的发展,RKEF法无论在生产技术方面还是在装备水平方面都得到了长足发展。

                据不完全统计╲,到2021年,印度尼西亚生产和计划①建设的红土镍矿冶炼厂中,以上所介绍的冶炼技术都有采用,如表3所示。目前中国在印尼投资的镍铁冶炼企业基本都采用RKEF法。

                 

                5 结语

                无论采【用那种技术建厂,在哪个地区№建厂,取得该地区的工业项目环保许可是前提,项目要遵循属地化原则。重视对固废的再利用,践行绿色发展、循环发展和低碳发展是方向。

                 

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