重金属冶金- 镍冶金

冶金知识镍冶金98 羰基法制取高纯镍羰基法主要用来生产高纯镍.其原料为粗镍,原理为利用各元素与CO形成羰基化合物难易程度的不同以及各羰基化合物的沸点不同,而将粗镍中的杂质除去.具体方法为:利用羰基合成反应,使镍生成羰基镍,进入气相.反应式为:Ni(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(g)↑而粗镍中的大部分杂质(铜,钴,贵金属)不能进入气相而留在渣中.得到的粗羰基化合物,又按沸点的不同进行蒸馏分离(镍和铁的羰基化合物分离),羟基钴可用无水液态氨形成羰基钴氨络合物[Co(NH3)6][Co(CO)4]2,从粗液态羰基镍中沉淀除去.然后再加热分解就可以得到高纯度的金属镍.反应式为:Ni(CO)4(g) = Ni(s)+4CO(g) ↑从红土矿提取镍的方法目前,世界上的镍虽然产自硫化镍矿床居多,但作为巨大资源潜力的氧化镍矿――红土矿床的开发,日益受到人们的重视.处理不同矿石的工艺流程可归纳为:⑴火法流程⑵湿法氨浸流程⑶湿法加压酸浸流程火法流程火法流程要求较高的镍品位,可由含镁较高的矿石直接得到镍铁,实收率较低,且不能回收钴,特点是工艺简单,为当前从氧化矿中提镍的主要流程.湿法冶炼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.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厂.9.1 氨浸法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%),镍中实收率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.USBM法为提高镍钴回收率,美国矿物局最近发展了还原焙烧-氨浸法处理红土矿回收镍钴的新流程,简称USBM法 .处理含镍1%,钴0.2%的红土矿时,镍钴的回收率分别为90%,85%.若处理含镍0.53%和钴0.06%的低品位红土矿时,钴回收率亦能达76%.氨浸法工艺分类为满足市场对镍产品的不同要求,氨浸法生产镍的流程及其产品也有发展,大致有三种.a.产品为烧结氧化镍(Ni99%)工艺b.产品为电镍的工艺流程c.产品为镍粉或镍块的工艺流程9.2 加压酸浸法处理红土矿1959年在—古巴建成的毛阿镍厂,乃是世界上唯一的采川高温高压直接酸浸红土矿提取镍钴的工厂,毛阿湾含镍红土矿属于褐铁矿类型,其典型成分为:Ni1.35%,Co0.146%,Cu0.02%, Zn0.04%,Fe47.5%,Mn0.8%,Cr2O32.9%,Si023.7%,Mg01.7%,Al2O38.5%,H2012.5%.针对其含氧化镁低,含钴相对较高的特点,矿石在浸山前,预热到80℃,然后泵送到4台串联的空气搅拌高压釜内,在压力约4.3MPa,温度230℃～260℃的条件下,按硫酸与矿石之比约0.25的比例,泵入98%的浓硫酸,浸出1～2小时,使镍,钴,铜及锌溶解,而铁则存于渣中.可将95%以上的镍和钴溶解山来.虽然铁的氧化物在硫酸溶液中是溶解的,但在高温下Fe3+会水解沉淀成为易过滤的Fe203,并产生硫酸,这是该工艺的优点.该厂设有四套并联的浸出系统,每套浸出系统有四个串联的立式高压釜.高压釜直径3m,高15m,用耐酸砖和铅衬里.釜内矿浆的搅拌,是通过喷入过热蒸汽来实现的.浸出矿浆经六段浓密及逆流洗涤后(浓密机直径为62.8米,深2.7米),残渣可作为炼铁的原料,其成分为:Ni0.06%, Co0.008%,Fe51%,Cr2033.0%,Si023.5%,MgO0.7%,Al2O38.1%.第一段浓密机的富液成分如下:Ni5.95g/l, C00.64 g/l, Cu0.1 g/l,Zn 0.2 g/l,Fe0.8 g/l,Mn2 g/l,Cr 0.3 g/l,Si022 g/l,Mg 2 g/l ,Al2.3 g/l ,S042- 4.2 g/l,游离酸28 g/l.富液净化后,用珊瑚泥中和游离酸.固液分离后的含镍钴浸出液,在有硫化物晶种的情况,往衬有耐酸砖的卧式圆筒型高压釜内通入气态硫化氢,使镍,钴,铜和锌呈硫化物沉淀下来.沉淀作业的条件为:温度118℃,压力为约1MPa,时间17分钟,硫化沉淀率分别为:Ni99%,Co98%.沉淀后的产物为镍钴硫化物,其成分为(%):Ni55.1,Co50.9,Cu1,Pb0.003,Zn1.7,Fe0.3,Cr0.4,Al0.02,硫化物硫35.6,硫酸盐硫0.04.总回收率分别为:镍96.5%,钴94%.处理每吨干精矿消耗硫酸225公斤,石油113公斤. 在古巴毛阿湾厂,红土矿硫酸浸出已经成功的运行了38年,并以它在世界上独特的生产方法,使得该设备一直保留至今。

重有色金属冶金概述白凤斌二O一三年十月重有色金属冶金概述重有色金属（注：指密度大于4.5g ／cm3 的有色金属材料，包括铜、镍、铅、锌、锡、锑、钴、汞、镉、铋等金属）冶金提取方法主要分为两种，一是火法冶炼；二是湿法冶炼。

火法冶金是提取纯金属最古老、最常用的方法。

由于重有色金属矿通常以硫化物为主，因此大约60%以上的重有色金属的提取采用火法冶炼。

湿法冶金的历史可追朔到大约公元1200年我国的北宋时期就已能从胆矾(硫酸铜)溶液中提取铜。

但是在冶金工业发展进程中湿法冶炼技术发展十分缓慢，真正意义上的现代湿法冶金直到20世纪40年代以后才逐步实现了工业化。

由于湿法冶金在环境保护、生产成本、能源消耗以及对原料的适应性等方面具有独特的优势，近50年来发展十分迅速。

1.1 重有色金属火法冶金重有色金属火法冶金是指用燃料、电能或其他能源产生高温，在高温下应用冶金炉把有价金属和精矿中的大量脉石等杂质分离开，提取金属或提纯金属（精炼）的各种作业。

重有色金属火法冶金的主要化学反应是氧化—还原反应，火法冶金是提取纯金属最古老、最常用的方法。

1.1.1 重有色金属火法冶金主要设备重有色金属火法冶金主要设备包括各种冶金炉及附属设备。

常见的重有色金属冶金炉有以下几种：1.铜、镍冶炼粗炼设备：a.密闭鼓风炉；b.电炉；c.闪速炉；d.诺兰达炉；e.瓦纽可夫炉。

f.奥斯麦特炉精炼设备：a.转炉；b.连续吹炼炉；2.锌冶炼a.竖罐蒸馏炉；b.炼锌鼓风炉（ISF炉）；3.铅冶炼a.鼓风炉；b.氧气底吹熔炼炉（Q.L.S法）c.基夫赛特炉；d.卡尔多炉。

3.综合回收设备a.烟化炉；b.回转窑（威尔兹法）。

1.1.2铜火法冶炼工艺流程电解铜阳极泥图1.铜火法冶炼原则工艺流程图1.1.2海绵镉真空精炼工艺流程蒸馏渣1#镉图2.海绵镉真空精炼工艺流程图1.1.2威尔兹法生产氧化锌工艺流程次品氧化锌图3. 威尔兹法生产氧化锌工艺流程图2.1 重有色金属湿法冶金重有色金属湿法冶炼就是将重有色金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行化学处理或有机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。

（冶金行业）镍铁冶金技术及设备镍铁冶金技术及设备前言：就陆地资源而言，镍的矿物资源主要是硫化镍矿和氧化镍矿。

人们从硫化镍矿中提取镍金属的历史已久，工艺成熟。

但地球上硫化镍矿资源日益枯竭，因而开发利用氧化镍矿已成为当今世界镍金属提取业的主流。

从氧化镍矿中提取镍金属有火法和湿法之分，前者一般采用电炉或高炉生产线。

1.镍冶金概述1.1镍矿资源全世界镍的矿物资源主要有硫化镍矿、氧化镍矿和深海底含镍锰结核三种。

陆地资源中氧化镍矿约占65%，硫化镍矿约占35%，海底含镍锰结核则是潜在的巨大镍资源。

硫化镍精矿一般伴生有铜、钴、金、银和铂族金属等，在冶炼过程中可以综合回收。

氧化镍矿主要分为镁质硅酸盐型、褐铁矿型和中间型三大类，可综合回收的成分只有钴和铁。

1.2镍的性质及用途镍是元素周期表中第Ⅷ族的元素，其在元素周期表中的位置决定了镍及其化合物的一系列物理化学性质与钴，铁相似，在亲硫和亲氧性方面接近于铜。

2镍是一种银白色金属,原子序数为28,相对原子质量为58.71,熔点为(1453±1)℃,沸点为2732℃,其在不同条件下的密度如下表1-1所示。

表1-1 镍的密度镍的化合物在自然界里有三种形态，即镍的氧化物、硫化物和砷化物。

其氧化物有氧化亚镍（NiO）、四氧化三镍（Ni3O4）及三氧化二镍（Ni2O3）。

三氧化二镍仅在低温时稳定，加热至400-450℃，则离解为四氧化三镍，进一步升温则变为氧化亚镍。

氧化亚镍的熔点为1650-1660℃，很容易被C或CO还原。

氧化亚镍与C O和FeO 一样，可形成NiO·SiO2和2 NiO·SiO2两类硅酸盐化合物，但NiO·SiO2不稳定。

氧化亚镍能溶于硫酸、亚硫酸、盐酸和硝酸等溶液中，形成绿色的两价镍盐。

概况起来镍的用途可分为六类：（1）制作金属材料。

包括制作不锈钢、耐热合金钢和多种镍合金等约3000余种金属材料，约占消费总量的70%以上。

浅谈镍冶金工艺韩瑞富引言金属在我们生活中占有着非常重要的地位，金属的高硬度、高延展性、还有其特有的金属光泽使其在我们的生活中起到了其他材料代替不了的位置，我们生活中常见的金属有铝、铁、铜等，常用的合金有各种钢材，铜锌合金、铜汞合金等。

镍并不像金、银、铜、铁等这些常见金属一样被人们所熟知，但是镍在我们生活中用处却非常广泛。

1、金属镍简述金属镍并不是我们在日常生活中就比较熟悉的金属，但是金属镍在我们日常生活中的应用却十分广泛。

首先简单的介绍一下金属镍的特性。

镍是一种金属，颜色近似银白色，镍的硬度很大，且延展性较好，而且金属镍是一种亲铁元素，具有铁磁性。

金属镍的耐磨性非常好，它能够接受高度磨光，并且具有较强的抗腐蚀性。

金属镍主要存在于地核中，以镍铁合金的形式存在。

所以当我们需要纯净的金属镍时，就需要用合适的冶金手法从合金中炼出纯净的金属镍。

金属镍的一大用途就是制作钢材，经常将金属镍加入到钢中，以增加钢的延展性和硬度，我们日常生活中所使用到的钢制品多数都添加了金属镍，这样也就可以说金属镍其实充满了我们的生活，无处不在。

其实金属镍的使用时间要比我们发现他的时间长得多，早在公元前三百年，春秋战国时期就有含有金属镍的兵器和金属器皿等被锻造出来，但是在1751年，金属镍才被一位瑞典的科学家首次提取出来，也就是说金属镍冶金工艺才短短的二百多年。

随着镍冶金工艺的发展，人们逐渐发现金属镍的更多的用途，其在改善钢的性能方面的独特功能使其利用空间迅速扩大，如今金属镍已被应用于不锈钢行业，电池，电镀，触媒等行业，金属镍的需求量也一年多于一年。

2、镍资源概述2、1世界镍资源。

镍主要存在于硫化镍矿和氧化镍矿，以及海洋深处的含镍锰结核。

在这几种含镍物质中，储存量最丰富的就是硫化镍矿，全世界每年金属镍的产量是十分巨大的，在全部的金属镍的产量中，约有百分之七十的金属镍来源于硫化镍矿，这些金属镍均是在硫化镍矿中提取而来。

由目前数据可知，全世界已发现的陆地镍储量为5800万吨，储量基础为1.23亿吨，海洋锰结核矿的镍资源约有689万吨。

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镍的冶金流程主要包括镍矿石选矿、炼镍、精炼和制品加工等几个阶段。