镍矿湿法冶金技术的应用进展

镍矿湿法冶金技术的应用进展

刘宏鑫

伊春市西大鑫矿业有限责任公司

一、镍矿资源分布与开发利用状态

通过对镍矿床进行划分后可获得热液砷镍矿床以及红土型镍矿床几种，相对于其他种类的矿床来说，在经济意义方面，岩浆硫化镍矿床以及红土型镍矿床远远优于其他矿床。经过大量统计与调查可以明确，全球范围内的镍矿总量相当高。其储量高达231亿吨。可利用多种方式开展氧化镍矿处理工作，最为普遍的两种工艺为镍铁工艺以及镍硫工艺，二者之间存在一定的相似性。均因成本过高而无法大面积推广，使用过程中还会对周围环境造成严重的污染与破坏。在清洁性、绿色性以及低能耗方面，湿法冶金工艺的优势明显高于火法冶金。也可将排放量控制在理想范围，在镍矿中湿法冶金工艺的发展前景与空间相当广阔。

硫化镍矿处理工艺在大面积应用与实践的背景下逐步完善技术体系，该种处理方式取得的经济价值较明显。铜族金属以及铂族金属都是在硫化镍矿处理的基础上伴生而成。在相当长的一段时间内，硫化镍矿取得的价值与作用相当重要，并在开采中占据核心位置。氧化镍矿并不是完全由一种金属组成，还会涉及到镍金属与钴金属。传统的开采工艺无法充分开发上述有价金属的价值空间，存在较大局限性，利用湿法冶金工艺是改善其不足的重要前提，加大氧化镍矿开采的效率与价值空间。

二、镍矿湿法冶金技术研究应用进展

1.还原焙烧-氨浸工艺

还原焙烧-氨浸工艺是一种火法湿法联合工艺流程，该工艺能够处理MgO含量大于10%的氧化镍矿。其原理为控制还原条件，使大部分镍还原成金属镍而铁仅被还原成Fe3O4，之后用NH3及CO2将还原产物中的镍、钴转化成镍氨和钴氨络合物进入溶液，部分铁进入溶液后氧化水解沉淀。该方法的一个主要优点是试剂可以循环利用，节约成本，最大的问题是镍钴回收率较低。该工艺主要针对于镍钼矿。针对硫酸化焙烧能耗高、腐蚀大的问题，有学者提出了硫酸铵焙烧-水浸工艺，该工艺可以很好地抑制铁的溶出，并取得了较高的镍钴浸出率，不足之处是硫酸铵的用量较大。

2.高压酸浸工艺的流程与现状

可以获得较高的钴回收率，是高压酸浸工艺优于安静工艺的明显特征。原矿会因为不可避免地酸耗而增加成本，导致其出现的原因较为复杂，最为直接的原因就是具有较高含量的氧化镁。所以在原矿中使用高压浸酸工艺需要一定的前提。例如拥有高含量的钴，或者是镁含量低于一定数值，最适宜的范围为低于5%，适当可放宽至10%。高压酸浸在作业过程中需要严格遵循相关流程与要点，首先是加热，然后进出镍钴。在温度不断下降的同时调节酸碱度。镍钴会在温度不断下降的同时有所沉淀，沉淀一般以硫化物的形式进行。

3.探究常压酸浸工艺

与高压酸浸工艺相比，常压酸浸工艺不需要高压反应釜，极大地节省了投资和运营成本。常压酸浸工艺浸出剂一般为硫酸或盐酸，硫酸应用较多，盐酸更适于浸出高镁腐殖土型红土矿。常压酸浸的工艺流程为：原矿经磨矿分级处理后与浸出剂按一定比例混合，在加热条件下浸出，浸出液经中和处理后用H2S或CaO进行沉镍。常压酸浸可以处理易浸蛇纹石型氧化镍矿，但也存在酸耗大、大量含镁废水难处理的问题；低压浸出也会产生浸出率较低，渣品位过高等问题。尽管常压酸浸存在着一些优势，但由于技术不成熟，国外鲜见采用常压酸浸工艺的镍处理厂。

三、明确镍矿生物冶金技术应用现状

1.氧化镍矿生物冶金技术

氧化镍矿生物冶金技术是在传统的生物冶金技术兴起后起步的，不同于硫化镍矿，氧化镍矿生物冶金所采用的浸矿菌种为真菌，其相应的浸矿机理也有一定的差异。目前，该技术处在初始研究阶段，其浸矿菌种、作用机理、工艺流程等仍需进行更深入的研究。氧化镍矿生物冶金的浸矿机理分为机械破坏和化学溶解两方面，机械破坏是指微生物的作用对矿石基质结构的破坏，是一种可视的宏观作用；化学溶解是指微生物代谢产物对矿物结构的破坏，主要包括酸解、络合、碱解、生物还原作用等，其中有机酸的酸解和络合作用至关重要。

2.硫化镍矿生物冶金技术

黄铁矿为主要的产镍硫化矿物，其在酸性条件下可以自发分解，因而硫化镍矿的生物浸出多存在着微生物和H+的双重作用。镍离子对嗜酸菌的生长代谢具有抑制作用。嗜酸氧化硫硫杆菌对Ni2+极为敏感，当浓度达到293mg/L时即失去氧化硫元素的能力，Ni2+在生物质膜上同时阻碍两种酶的生成，这两种酶分别可以催化硫氧化为二氧化硫和亚硫酸氧化为硫酸。嗜酸氧化亚铁硫杆菌对Ni2+的耐受性较高，经过不断驯化，很多菌株对Ni2+的耐受性达到了20-30g/L。

四、发展趋势

1.氧化镍矿湿法冶金技术

近年来新建了许多氧化镍矿湿法工艺处理厂，这得益于酸浸工艺的推广应用，在未来一段时间内，酸浸工艺仍将为主要的研究热点。加压酸浸工艺经过近60年的发展，工艺技术逐渐成熟，该工艺适用于低镁矿石，应用于高镁矿石还需要进一步降低酸耗成本。堆浸工艺可以很好的处理低品位矿石，在当前原矿品位逐渐降低的趋势下具有广阔的应用前景，与生物冶金技术结合可以降低酸耗，提高浸出率。

2.硫化镍矿湿法冶金技术

传统的硫化镍矿处理技术均为火法冶金技术，由于原矿品位的下降以及人们环保意识的日益提高，生物冶金技术开始用于处理硫化镍矿。在未来的研究工作中，选育稳定高效的浸矿菌种始终是重要的研究方向，提高浸矿菌种对不同离子的耐受性也是菌种选育工作的主要目的之一。浸出液的后续处理同样重要，现今的处理方法主要有硫化沉淀和萃取，两种工艺均需要进一步的完善。

结语：还原焙烧-氨浸工艺可以处理高镁镍矿，但由于该工艺成本较高、钴回收率较低，其适用范围很窄。生物冶金技术在处理低品位镍矿方面具有广阔的应用前景。初步的研究工作显示，对于高镁型硫化镍矿，在非常规体系下生物浸出具有一定的可行性，但仍需进行更深入的研究。

参考文献：

[1]路长远,鲁雄刚,邹星礼.中国镍矿资源现状及技术进展[J].自然杂志,2015,37(4):269-277.

[2]周凤娟.红土镍矿湿法冶金钛钢复合板压力釜技术[J].中国有色冶金,2013,42(5):27-29.