第五次课氧化镍矿的湿法冶金3.ppt

Nickel Metallurgy 镍 冶 金 Nickel Metallurgy （4学时） * 第 六 节 氧化镍矿的湿法冶金 * 含镍较高的硅镁镍矿目前仍多用火法处理，湿法则用来处理含镍贫的红土矿。 湿法冶炼可以处理资源丰富的低品位矿石，并能回收钴。湿法工艺可概括为两种流程：氨浸法适用于含硅酸盐较多、氧化镁较高的矿石；而褐铁矿高、氧化镁较低的矿石则适于酸浸法。 酸浸因耗酸大又不能再生，选择性浸出差和腐蚀设备等原因而应用不广。 氨浸法的代表性工厂为古巴的尼加罗厂，酸浸法的代表性工厂为古巴的毛阿湾镍厂。 * 一、氧化镍矿还原焙烧—低压氨浸 氨浸法是基于红土矿中的镍一般与铁结合成铁酸盐状态，经还原焙烧使铁酸镍转变成金属镍或镍铁合金，以便在氨液中溶解。 以古巴尼加罗厂为代表，其规模为年处理矿石1780Kt（平均含镍1.3%，钴0.07%），年产烧结氧化镁16170t(Ni90%)，镍的实收率70.4%，钴浸出率18～20%，氨耗410kg/t镍，二氧化碳耗量551kg/t镍。 * 氨浸法流程的优点： A.碳铵溶液既能选择性溶解焙砂中的镍、铜、钴，生成稳定的络合物，又能成功地分离回收。而铁、锌、镁等一般溶解度很小，且在此后的生产过程中大部分能水解除去。 B.碳铵溶剂易于回收，返回使用。 C.物料腐蚀性弱，设备多数可用碳钢制。 D.采用常压浸出，设备结构简单。 * 氨浸法流程的缺点： A.能耗较高：用硫化镍矿生产镍其总能耗约22Kw.h/kg镍，而用氧化镍矿其总能耗要比硫化矿大1～3倍。 B.镍、钴回收率低：尼加罗厂镍的总回收率70.4％，钴的浸出率18～20％，并且只富集在烧结氧化镍中。 C.浸出、洗涤作业的液固分离一般采用浓密机，物料在系统中停留时间长（约72h），设备容积大，厂区占地面积大。 * 1、氧化镍矿选择性还原焙烧 氧化镍矿选择性还原焙烧的目的是为了使镍钴氧化物还原成易溶于NH3—CO2—H2O系溶液中的金属镍钴或镍钴合金，同时使铁的高价氧化物大部分只还原成Fe3O4，仅少量为金属铁。 还原焙烧多用沸腾焙烧炉，也有用多膛焙烧炉的。焙烧炉料要求含水4~5%和粒度小于3mm。 焙烧时控制好气相中CO2:CO或H2O:H2的比例，则镍钴可优先还原成金属，而Fe2O3只能还原成Fe3O4，不会生成金属铁。但因矿石中的氧化物不完全是游离状态，且为了提高还原反应速度，需要更高一些的CO或H2浓度。 * 2、氨浸 焙烧矿中的镍、钴、铁在空气存在的情况下，按下列反应在NH3—CO2—H2O系溶液中溶解，而形成氨络离子： Ni + ? O2 + nNH3 + CO2 = Ni(NH3)n2+ + CO32- Co + ? O2 + nNH3 + CO2 = Co(NH3)n2+ + CO32- 2Co + 3/2 O2 + nNH3 + 3CO2 = 2Co(NH3)n3+ + 3CO32- Fe + ? O2 + nNH3 + CO2 = Fe(NH3)n2+ + CO32- FeO + nNH3 + CO2 = Fe(NH3)n2+ + CO32- * 当有空气存在时，Fe(NH3)n2+极不稳定而迅速氧化为三价铁，并在pH约等于10的高碱浸出液中水解沉淀： Fe(NH3)n2+ + 3/2O2 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + nNH3 二价镍氨络离子和三价估氨络离子在NH3—CO2—H2O系溶液中不稳定常数较小，故能稳定存在于溶液中，从而达到镍钴与铁分离的目的。 浸出成品液送除铁和蒸氨处理，浸出渣洗涤后作炼铁原料。 * 3、成品液蒸氨 蒸氨的目的是使镍钴氨络合物分解成碱式碳酸镍和氢氧化钴沉淀析出，同时回收NH3和CO2，返回浸出系统。受热分解反应为： 2Ni(NH3)6CO3 + 2H2O = Ni(OH)2·NiCO3·H2O↓ + 12NH3 + CO2 [Co(NH3)6]2(CO3)3 + 3H2O = 2Co(OH)2↓ + 12NH3 + 3CO2 (NH4) 2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O 镍钴回收率大于99.2%，NH3和CO2回收率大于99.6%。 * 4、碱式碳酸镍的溶解和溶液的净化 碱式碳酸镍处理有三种方法： （1）回转窑煅烧得NiO粉； （2）硫酸溶浸，净液后送电解提镍； （3）用NH3—(NH4)2CO3—H2O或NH3—(NH4)2SO4—H2O系溶液溶解，净液后用高压氢