翻渣的湿法冶金研究现状与发展前景

镍矿采用湿法冶炼，具有流程短、金属回收率高、环保、生产过程较易实现连续化和自动化等优点，被认为是无污染的清洁工艺。但国内外湿法处理镍矿的现状说明，其工艺还有待进一步研究开发。

镍作为一种特殊的功能材料，在国民经济中获得广泛的应用。如作为许多磁性物料的主要成分，电池行业中用于镍-氢电池，化学工业中广泛用作催化剂，在火箭技术中，超纯镍或镍合金用作高温结构材料。特别值得指出，纯镍还用在雷达、电视、原子工业、远距离控制等现代新技术中。

但是，我国镍资源实际上处于短缺状态。要保持国民经济快速、健康、持续稳定的发展，必须使镍的增长速度与经济的增长速度保持同步。因此，从各个方面发掘潜力，充分利用镍物料(如冶金选矿废渣、提高镍的回收率等)，对缓解我国镍资源的短缺将起到一定的作用[1]。

近年来，关于湿法冶金技术代替火法冶金讨论越来越激烈，湿法冶金作为一种正在成熟的技术，越来越受到同行的重视，尤其是从低品位的矿产资源中提取贵金属，能得到很高的回收率。目前世界上大约90%的镍仍然靠火法生产，并在很长一段时间内无法替代，而湿法技术应用比较广泛的是生产高品位的金属[2]。究其原因，主要是湿法冶炼技术投资大、成本高、受矿石影响大等，很难在短期内实现大面积的推广应用。所以经济、高效、绿色的湿法冶金技术成为广大研究者研究的重点，以期解决现有的不足，实现广泛的工业化生产，为国家提倡的绿色、节约经济作出贡献。

镍矿湿法冶炼的方法

1.氨浸法(RRAL法)

氨浸法——即镍矿经干燥和还原焙烧后进行多段常压氨浸出，RRAL工艺由Caron教授发明，又称为Caron流程，适合于处理含镁较高(MgO>10%)，含镍1%左右的硅酸盐型红土矿，基本流程是还原焙烧——氨浸。还原焙烧的目的是使硅酸镍和氧化镍最大程度地还原成金属，同时控制还原条件，使Fe还原成Fe3O4。焙砂中的镍、钴采用氨性溶液浸出，浸出渣中的铁可以通过磁选回收。其代表性的工厂是美国建设的古巴尼加罗镍厂。氨浸法处理镍矿，其产品可以是镍盐。

氨浸法处理工艺不适合处理含铜和含钴高的镍矿以及硅镁镍烧结镍、镍粉、镍块等。新喀里多尼亚的镍矿，只适合于处理表层的红土矿，这就极大地限制了氨浸工艺的发展。此外，氨浸工艺镍钴回收率偏低，全流程镍回收率仅为75%-80%，钴约为40%-50%。到目前为止，世界上只有四家工厂采用氨浸法处理氧化镍矿，而且都是在上世纪70年代以前建设的，三十多年来没有一家新建工厂采用氨浸工艺。该方法还有一些缺点：(1)它不能经济地处理含铜高的镍矿;(2)过程中溶解的部分贵金属不能回收;(3)氢是一种较贵的还原剂，在反应过程中不能充分利用;(4)过程反应速度慢，溶液中的金属离子浓度低，设备庞大。

2.酸浸法(HPAL法)

酸浸法——即在value="250" unitname="℃">250℃value="270" unitname="℃">-270℃，4-5MPa的高温高压条件下，用稀硫酸将镍、钴等有价金属和铁、铝矿物一起溶解，在随后的反应中，控制一定的pH值等条件，使铁、铝和硅等杂质元素水解进入渣中，镍、钴选择性进入溶液，从溶液中采用溶剂萃取、硫化沉淀等技术回收。酸浸法工艺处理镍矿的工业生产始于上世纪50年代，当时代表性的工厂是古巴毛阿镍冶炼厂，它也是由美国设计建设的[3]。酸浸工艺适合于处理低镁含量的镍矿，矿石中镁含量过高会增加酸的消耗，提高操作成本，对工艺过程也会带来影响。假如矿石中的钴含量高，更适合采用酸浸工艺，不仅钻的浸出率比氨浸工艺高，而且由于钴的价值比镍高，使酸浸工艺的单位生产成本大幅度降低。虽然高压酸浸镍浸出率可达90%以上[4]，但由于酸浸工艺也受到矿石条件的制约，目前世界上采用酸浸法处理氧化镍矿的工厂只有三家，且由于高温高压的处理条件对设备要求苛刻，运转均不十分正常。总体而言，酸浸工艺发展尚不成熟。

3.氧压浸出法

采用的工艺是含镍2%的磁黄铁矿精矿，以含氧80%的富氧空气进行加压浸出，再用硫化沉淀法使溶解的镍、钴沉淀，用浮选法分别选出镍精矿和元素硫，镍精矿送火法处理。

4.氯化漫出法

氯化浸出是通过氯化使镍矿中的镍、钴、铜等呈氯化物形态的过程。由于氯和氯化物化学活性极高，生成的氯化物溶解度大，因此在常温下，氯化浸出就能达到在其它介质中必须加温、加压才能达到的技术指标。根据浸出剂的种类不同，高镍锍化浸出分为盐酸浸出和氯气浸出两种。鹰桥公司是最早将氯化浸出用于高镍锍处理的工厂，20世纪60年代，该公司研制成功盐酸浸出高镍锍的新工艺，在挪威克里斯蒂安松建了一个年产镍6800吨的工业试验厂，于1968年投入生产。1977年，鹰桥公司研制成功氯气浸出高镍锍的工艺，现已在工业上应用[5]。1978年投产的法国镍冶金公司勒阿弗尔镍精炼厂采用了类似的工艺流程，我国研究单位对氯化浸出工艺也曾进行过一定规模的试验研究。

国外镍矿湿法冶金发展现状

对于镍矿的处理，镍、铜分离和精炼一直是镍冶炼工艺中的关键问题。在镍冶金发展的早期阶段，通常采用分层熔炼法、优先漫出法处理镍矿。 　　缓冷选矿分离高镍锍和硫化镍阳极电解是20世纪60年代镍冶炼技术的重大进展。世界上采用这项技术的工厂较多，主要有加拿大国际镍公司的汤普森厂、科尔博恩港镍精炼厂、日本的志村和别子两个精炼厂[6]。与传统的镍电解精炼相比，该工艺具有流程简单、基本建设投资较低的优点。

从20世纪70年代至今，国外高镍锍镍铜分离的湿法提取工艺取得了巨大进展，即选择性浸出法。其次，气化冶金的羰基法也取得成功。采用选择性浸出工艺的厂家，比较著名的有芬兰奥托昆普公司哈贾伐尔塔厂采用的硫酸选择性浸出法，加拿大鹰桥公司采用的氯化浸出法和加拿大舍利特高尔顿公司采用的加压氨浸法[7]。这些方法中，以硫酸选择性浸出法发展较快，多个镍精炼厂已应用该工艺进行工业生产，例如南非英帕公司斯林镍炼厂、津巴布韦宾都拉冶炼厂，美国阿麦克斯镍精炼公司镍港精炼厂和津巴布韦加图马冶炼厂[8]。

国内镍矿湿法冶金发展现状

我国古代已有大量生产使用铜-镍合金(白铜)、锌-镍合金(锌白铜)。1953年上海冶炼厂成功地用直火蒸发法从铜电解废液中制得硫酸镍，接着又进行了从粗硫酸镍中提取金属镍的试验。1954年生产出电镍value="75" unitname="千克">75千克，从而揭开了中国镍湿法冶金的序幕。1959年，上海冶炼厂开始用古巴进口的氧化镍生产电解镍，初期规模为年产电镍400吨，1973年达到年产电镍2500吨的生产能力。随着20世纪50、60年代四川会理镍矿、金川镍矿、吉林磐石镍矿以及20世纪80年代新疆喀拉通克镍铜矿的相继开采，镍的湿法冶炼得到了蓬勃发展。先后建成了成都电冶厂、重庆冶炼厂、金川有色金属公司、阜康冶炼厂等一批企业，产量也大幅度增加，电镍总的年生产能力已超过5万吨[9]。

我国镍工业的生产，目前采用的主要湿法处理工艺有：镍的硫化物阳极隔膜电解、金属镍阳极电解和硫酸选择性浸出、电积工艺等。镍的硫化物阳极隔膜电解工艺仍是 我国目前最主要的电解镍生产工艺。利用该法生产的电解镍约占全国镍总产量的90%，主要厂家有金川有色金属公司、成都电冶厂和重庆冶炼厂等。这些工厂的电解生产流程基本一致，一般包括隔膜电解和溶液净化这两大工序，各工厂在这两大工序上只稍有差异。如几个生产厂家都使用硫酸-氯化物混合体系的电解质，通过三段化学沉淀法进行溶液净化。但金川公司自80年代初，开始使用高电流密度和高pH值电解工艺，溶液净化除铜过程采用加入镍精矿和阳极泥的置换法，同时又研究了活性NiS除铜的新工艺[10];成都电冶厂的电流强度控制在5500安左右，采用的是H2S除铜工艺。上海冶炼厂曾使用金属镍阳极电解工艺生产电解镍，使用进口杂镍、进口氧化镍、镍磷铁等生产粗镍阳极板，其中以利用进口氧化镍生产电解镍工艺较为成熟。阳极是用氧化镍以石油焦作还原剂在电弧炉内还原成的金属镍浇铸而成的，其阴极过程和镍的硫化物电解完全相同，所使用的电解质也是硫酸盐氯化物混合电解液[11]。各厂所采用的具体工艺流程及工艺条件都不相同，这一方面与各厂的原料成分及产品形态要求不同有关，另一方面也说明镍的湿法冶金工艺还有待进一步研究开发。

展望 

从环保角度考虑，湿法冶金工艺不会造成含硫气体的排放[12]。从经济角度考虑，利用湿法冶金工艺在处理一些复杂矿，如钼镍矿、镍钿矿的过程中，矿的损失较小并且在冶炼过程中的能耗也较小[13]。从工艺上考虑，在处理低品位复杂矿方面，湿法工艺更为经济有效。使用湿法工艺可以实现选择性浸出有价金属，从而达到与杂质元素的有效分离，有利于进一步从溶液中回收有价元素[14]。相信随着科技的发展，镍矿的湿法冶金技术将会得到更大的发展与应用。