世界紅土鎳礦資源開發(fā)及其濕法冶金技術(shù)的進(jìn)展

????按照地質(zhì)成因來劃分，鎳礦床主要有兩類:巖漿型硫化鎳礦和風(fēng)化型紅土鎳礦，其中紅土鎳礦資源儲(chǔ)量占全球鎳資源的72%。近年來，由于不銹鋼行業(yè)的帶動(dòng)，全世界鎳需求量在不斷上升，2008年我國不銹鋼產(chǎn)能達(dá)到1 000萬噸，而實(shí)際產(chǎn)量僅為535萬噸，鎳供應(yīng)不足是重要原因之一。

????目前約有60%的鎳從硫化礦中提取，而硫化礦資源急劇減少，品位下降，開采深度增加，開采難度加大，成本升高。紅土鎳礦資源具有勘查、采礦成本低，可以直接生產(chǎn)氧化鎳、鎳梳、鎳鐵等產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，因此，高效開發(fā)紅土鎳礦資源顯得十分迫切。在20世紀(jì)50年代，從紅土鎳礦中提取鎳金屬僅占世界鎳產(chǎn)量的10%;而到了2008年，該比例則達(dá)到45%約51萬噸。預(yù)計(jì)到2012年，該比例將增長到51%。

紅土鎳礦生產(chǎn)鎳的工藝可以簡單地分為火法和濕法兩種。火法工藝由于冶煉過程中能耗高、成本高等原因，所以目前主要用于處理高品位的紅土鎳礦。濕法工藝雖然存在著工藝復(fù)雜、流程長、對設(shè)備要求高等問題，但它與火法相比，具有能耗低、金屬回收率高等優(yōu)勢。特別是濕法工藝發(fā)展的幾十年來，加壓浸出技術(shù)的進(jìn)步和新的濕法流程的出現(xiàn)，使紅土鎳礦開發(fā)利用重心由火法轉(zhuǎn)為濕法。

1世界紅土鎳礦資源分類和特點(diǎn)

氧化鎳礦床的上部為褐鐵型紅土礦，適合于濕法工藝處理;下部為鎂質(zhì)硅酸鎳礦蛇紋巖為主再適合用火法工藝處理。中間過渡段同時(shí)適于兩種方法。據(jù)估計(jì)，適合用濕法處理的紅土鎳礦儲(chǔ)量蝎鐵礦、綠脫石、蒙脫石提適合火法帷鎂鎳礦、腐殖礦的兩倍多。

????隨著紅土鎳礦資源的不斷開發(fā)利用，人們對其利用性能和類型又有了新的認(rèn)識(shí):一類稱為“濕型”主要分布于近赤道地區(qū)，如新喀里東尼亞、印尼、菲律賓、巴布亞新幾內(nèi)亞和加勒比海地區(qū)，其品位較高，粘土少，易于處理;另一類稱為“干型”主要分布于距赤道較遠(yuǎn)的南半球大陸，其成分復(fù)雜，粘土含量高，不易處理。

????雖然紅土鎳礦有不同類型之分，但從總體上來看，它們都具有以下特點(diǎn):

????（1）冶鎳1.叫--' 3 0 o，品位較低且組成比硫化鎳礦復(fù)雜得多，很難通過選礦獲得較高(6%以上)的鎳精礦，同時(shí)含鎳太低也難以直接用簡單的冶金工藝富集;

????（2）減分含量波動(dòng)大，不僅鎳等有價(jià)元素的含量變化大，而且脈石成分如SQ、M幼FeaQ、樹Q和水分波動(dòng)也很大，即使是在同一礦床，紅土礦成分(N,i Cp F嚇口M}嚕地隨著礦層的深度而不斷變化;

????（3）礦石中僅伴生有少量的鉆，無硫，無熱值;

????（4）礦石儲(chǔ)量大，而且賦存于地表，易采，可露天操作，具有開發(fā)的優(yōu)越條件。2世界紅土鎳礦的開發(fā)現(xiàn)狀

????以新喀里多尼亞紅土礦開發(fā)為標(biāo)志，從紅土礦中生產(chǎn)金屬鎳迄今已經(jīng)有100多年的歷史了。近年來，由于不銹鋼行業(yè)對鎳的巨大需求，很多產(chǎn)鎳大國都積極加大對紅土礦的開發(fā)利用。較有影響的有菲律賓住友壓井公司2005年開始的Cowl Ba順目;2007年Incc新喀里多尼亞正式啟動(dòng)的(ion鎳項(xiàng)目，預(yù)計(jì)年產(chǎn)鎳5. 4萬噸;此外，在澳大利亞、印度尼西亞、巴西等國的一些鎳礦資源的開發(fā)也在實(shí)施和研究中，詳情見表1

由于我國紅土鎳礦資源較少，國內(nèi)的一些大型企業(yè)看準(zhǔn)時(shí)機(jī)，加大對國外紅土鎳礦項(xiàng)目的投資。目前已經(jīng)或正在進(jìn)行的國外紅土鎳礦項(xiàng)目有:(1)寶鋼集團(tuán)同金川集團(tuán)聯(lián)手，投資10億美元用于菲律賓諾諾克島鎳礦資源的開發(fā)，菲方的合作伙伴是該礦的業(yè)主Ph iln i}訟司;C2)中國五礦集團(tuán)與古巴合作在Mo健設(shè)年產(chǎn)2. 25萬噸鎳的生產(chǎn)工廠，其中中國公司持股490 o; ?（3中國有色礦業(yè)集團(tuán)開發(fā)緬甸達(dá)貢山鎳礦，該礦的鎳平均品位為20 o，約含鎳金屬量70萬噸;（4)中國冶金建設(shè)集團(tuán)同吉林鎳業(yè)公司合作在開發(fā)位于巴布亞新幾內(nèi)亞的瑞木鎳礦，該礦的鎳平均品位約1%（5）中國金寶礦業(yè)公司與緬甸礦業(yè)部所屬公司簽署了緬甸莫葦塘鎳礦的合作勘探及可行性研究協(xié)議等等。

3紅土鎳礦的濕法冶金技術(shù)的現(xiàn)狀

3. 1還原焙燒一氨浸工藝RRAL

????還原焙燒一氨浸工藝是教授發(fā)明的。古巴尼加羅鎳廠用還原焙燒一氨浸法處理高氧化鎂紅土鎳礦已達(dá)半個(gè)多世紀(jì)，適合采用這種氨堿浸出方法處理的礦典型成分為1.喇N,ig0o ?M幼1喇SQ。基本流程為:將9叫小于200目的礦石放在多膛爐內(nèi)進(jìn)行還原焙燒。紅土礦中的鎳和鉆基本上呈鐵酸鹽形式存在，經(jīng)還原焙燒后，鎳、鉆轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘倩蚝辖稹１荷坝冒币惶妓岚椿旌先芤航觯?jīng)濃密機(jī)處理，溢流為富液，凈化、蒸氨后產(chǎn)出碳酸鎳漿料，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯干燥和鍛燒后，得到氧化鎳產(chǎn)品，并用磁選法從浸出渣中選出鐵精礦。為此，還原焙燒時(shí)既要使與鐵結(jié)合的鎳和鉆充分還原，又要防止鐵過分還原。我國在20世紀(jì)70年代援助阿爾巴尼亞愛爾巴桑鋼鐵聯(lián)合企業(yè)項(xiàng)目中，首先在世界上完成從紅土礦還原焙燒一氨浸提取鎳鉆一浸出渣磁選一鐵精礦煉鋼鐵的研究，并成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

????為了提高鎳鉆浸出率，美國礦物局發(fā)展了還原焙燒一氨浸法處理紅土礦的新流程，該法的要點(diǎn)在于還原焙燒前加入了黃鐵礦(FeS2)進(jìn)行制粒，還原時(shí)用的是純CO2浸出液用LIX64-N作為萃取劑實(shí)現(xiàn)鉆鎳的分離，整個(gè)系統(tǒng)為閉路循環(huán)，有效地利用了資源。據(jù)報(bào)道’Ion，用該法處理含鎳1%、鈷0. 2%的紅土礦時(shí)，鎳、鉆的回收率分別為9叫和850 o。若處理含鎳0. 53%和鉆0. 06%酬的低品位紅土礦時(shí)，鉆的回收率亦能達(dá)到760 o。與原來的氨浸工藝相比較，大大提高了鎳鉆的回收率，降低了過程的能耗。

3. 2硫酸加壓酸浸工藝(HRAI

????硫酸加壓酸浸工藝適合處理含氧化鎂低的褐鐵礦型紅土礦，此流程最大的優(yōu)勢在于金屬的回收率都能達(dá)到90%以上。加壓酸浸法的原則工藝流程如圖1所示

???采用加壓酸浸新工藝的紅土礦開發(fā)項(xiàng)目陸續(xù)投入生產(chǎn)運(yùn)營，引起很大的關(guān)注。這三個(gè)工藝中的酸性加壓浸出技術(shù)與古巴莫奧公司生產(chǎn)中應(yīng)用的工藝相近，只不過用臥式高壓釜取代了莫奧公司的立式高壓釜而已。???而，回收步驟卻有以下區(qū)別:

????（1），混合氫氧化物是從高壓浸出液中沉淀出來的，然后用氨浸出它們，接著再進(jìn)行溶劑萃取和電積。

????（2），用H2S從高壓浸出液中沉淀出混合硫化物，然后在有氧條件下浸出硫化物，接著再進(jìn)行溶劑萃取、氫還原、壓片等作業(yè)。

????（3），直接對高壓浸出液進(jìn)行溶劑萃取和電積。

????這三個(gè)紅土型鎳廠的資源、年產(chǎn)量、達(dá)產(chǎn)率以及設(shè)計(jì)產(chǎn)能見表2從表2可以看出，澳大利亞這三個(gè)紅土礦HPAI項(xiàng)目的進(jìn)程并不十分令人滿意。。

????這三個(gè)項(xiàng)目在技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)以及成本計(jì)算上存在著不少的問題，如設(shè)備選材不當(dāng)、配套脫節(jié)等等。盡管這三個(gè)項(xiàng)目沒有達(dá)到所期望的目標(biāo)，但它們的建立為今后的加壓酸浸技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

????由于約70%的紅土礦資源是褐鐵礦型的，高壓酸浸技術(shù)受到了最大的關(guān)注，在技術(shù)上得到了很多的改進(jìn)。從1998年以來，幾家大公司，包括澳大利亞必和必拓公司(BHPB、巴西國有礦業(yè)公司((八月召))、加拿大的鷹橋公司(Fa lconb rage)等都進(jìn)行了技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目。BHPI訟司和(URI訟司都傾向于用新流程生產(chǎn)混合硫化物或氫氧化物。lnc啥司采用了兩步溶劑萃取法，鎳從硫酸介質(zhì)轉(zhuǎn)入鹽酸介質(zhì)，然后將溶液高溫水解，得到氧化鎳產(chǎn)品和鹽酸，鹽酸可循環(huán)利用。

S Lakefilelc公司研究出一種高壓酸浸方案，其特點(diǎn)為，在高壓釜內(nèi)加入元素硫和氧，就地產(chǎn)生硫酸。這可使礦漿進(jìn)入高壓釜前的預(yù)熱變得沒有必要，從而顯著節(jié)約設(shè)備成本。

3.3其它濕法流程