镍冶炼基础知识

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。

工业炼镍的原理和应用1. 炼镍概述炼镍，是指通过化学反应和物理过程将含镍矿石或废镍物料中的镍提取出来，并达到一定纯度的过程。

工业炼镍是一项重要的冶金工艺，广泛应用于冶金、化工、电子等行业。

2. 炼镍的原理工业炼镍的原理主要包括以下几个步骤：2.1 矿石选矿熟料和脉石是常见的含镍矿石，通过选矿流程进行物理和化学处理，将矿石中的有用成分与无用部分分离。

2.2 矿石炼焙将选矿后的矿石进行炼焙，采用高温加热使矿石中的杂质分解，获得金属镍的富集物。

2.3 富集物精炼将炼焙后的富集物进行精炼，以提高镍的纯度。

精炼过程通常采用火法、湿法等不同的方法，使得富集物中的镍含量达到工业要求。

3. 炼镍的应用炼镍作为一种重要的金属材料，应用广泛，主要体现在以下方面：3.1 材料制备镍是一种重要的材料，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等众多领域。

工业炼镍为生产制备高品质镍材提供了基础。

3.2 电池制造镍具有良好的电导性能，广泛应用于电池制造中。

如镍氢电池、镍镉电池等，这些电池在电动车、移动通信等领域得到广泛应用。

3.3 化工原料镍在化工行业中作为催化剂、原料等使用。

例如，氢化镍用于加氢反应、镍催化剂用于各种重要化学反应等。

3.4 电子行业电子行业对高纯度镍的需求量较大，用于电子元器件的制造。

如集成电路、半导体器件等。

3.5 防腐材料镍具有优异的耐腐蚀性能，可以用于制作防腐件、耐蚀设备等，广泛应用于化工、海洋等领域。

4. 总结工业炼镍是一项复杂而重要的冶金工艺，通过选矿、炼焙和精炼等步骤，将矿石中的镍提取出来，并达到工业要求的纯度。

炼镍的应用广泛，主要体现在材料制备、电池制造、化工原料、电子行业和防腐材料等领域。

随着科技的发展和技术的进步，工业炼镍的技术和应用领域将会进一步扩大和完善。

短流程镍冶炼技术短流程镍冶炼技术是一种高效、环保的镍冶炼方法，其主要特点是工艺流程简化、冶炼周期短、能耗低、废气排放少。

本文将介绍短流程镍冶炼技术的原理、工艺流程以及其在实际应用中的优势。

一、短流程镍冶炼技术的原理短流程镍冶炼技术是通过高温还原镍精矿中的镍和铜等有价金属，将其转化为金属镍和金属铜的方法。

该技术采用了多级循环流化床反应器，通过控制反应温度、气体流速和气体组分等参数，实现对镍和铜等有价金属的高效分离和提取。

短流程镍冶炼技术的工艺流程主要包括：矿石粉碎、浸出、固液分离、溶液净化、电解还原等环节。

1. 矿石粉碎：将镍精矿进行细碎，以提高其暴露表面积，有利于后续的浸出过程。

2. 浸出：将粉碎后的镍精矿与酸性溶液进行反应，使镍和铜等有价金属溶解于溶液中。

3. 固液分离：对浸出液进行固液分离，得到含有有价金属的溶液。

4. 溶液净化：对含有有价金属的溶液进行净化处理，去除其中的杂质和有害成分。

5. 电解还原：将经过净化处理的溶液进行电解，将镍和铜等有价金属电积出来，得到金属镍和金属铜。

三、短流程镍冶炼技术的优势相比传统的镍冶炼方法，短流程镍冶炼技术具有以下优势：1. 工艺流程简化：相比传统的镍冶炼方法，短流程镍冶炼技术的工艺流程更为简化，减少了中间环节和设备投资，提高了生产效率。

2. 冶炼周期短：短流程镍冶炼技术采用了高效的循环流化床反应器，使得冶炼周期大大缩短，提高了生产效率。

3. 能耗低：短流程镍冶炼技术通过优化工艺参数和设备结构，降低了能耗，减少了能源消耗，降低了生产成本。

4. 废气排放少：短流程镍冶炼技术通过合理设计反应器和采用高效的气体净化设备，减少了废气的排放量，降低了对环境的污染。

5. 提高资源利用率：短流程镍冶炼技术能够高效提取镍和铜等有价金属，提高了资源的利用率，减少了资源的浪费。

6. 环保节能：短流程镍冶炼技术采用了先进的工艺和设备，减少了对环境的污染，符合现代绿色冶金的要求。

1、镍铁冶炼工艺介绍 1.1、镍冶炼工艺流程研究含镍红土矿是由含镍橄榄岩在热带或亚热带地区经长期风化淋滤变质而成的矿床一般形成几层顶部是一层崩积层铁帽含镍较低一般弃置堆存下面是褐铁矿层含铁多、硅镁少镍低、钴较高一般采用湿法工艺回收金属再下层是混有脉石的残积层矿含硅镁高铁较低、钴较低、镍较高这类矿一般采用火法工艺处理。

具体情况见表12—1 表11-1 矿石范围与冶炼工艺矿石分矿石分层冶炼常矿石品位冶炼方法冶炼工艺层名称规产品顶层崩积层含镍低Ni0.02-0.1 弃置堆存含镍低、铁高、硅镁低、 1.还原焙烧氨浸工艺钴较高。

2.高压酸浸工艺Ni1.0-1.7 3.强化高压酸浸工艺电解镍中间层褐铁矿层湿法冶炼Fe35-50 4.常压酸浸工艺氧化镍MgO0.5-15 5.硫酸堆浸工艺Co0.1-0.2 6.氯化浸出工艺。

含镍较高、铁较低、硅 1.回转窑电炉工艺镁高、钴较低。

2.多米尼加鹰桥竖炉Ni1.8-3 —电炉工艺下层残积层火法冶炼镍铁Fe10-25 3.日本大江山回转窑MgO15-35 直接还原法。

Co0.02-0.1 1.1.1、湿法工艺流程介绍目前成熟的湿法工艺流程有还原焙烧氨浸流程、高压酸浸流程和常压酸浸流程。

1.1.1.1、还原焙烧氨浸流程还原焙烧氨浸流程处理褐铁矿或褐铁矿和残积层矿的混合矿矿石先干燥然后矿石中的镍在700℃时选择性还原成金属镍钴和一部分铁被一起还原还原的金属镍经过氨浸回收。

还原焙烧氨浸流程的缺点有矿石处理采用干燥、还原、焙烧等工序消耗能量大消耗多种化学试剂镍和钴的回收率比火法流程和高压酸浸流程低。

1.1.1.2、高压酸浸流程高压酸浸流程主要处理褐铁矿和一部分绿脱石或蒙脱石。

加压酸浸一般在衬钛的高压釜中进行浸出温度245℃260℃通过液固分离、镍钴分离生产电镍、氧化镍或镍冠有些工厂生产中间产品如混合硫化镍钴或混合镍钴氢氧化物。

高压酸浸流程处理的红土矿要求含MgO/Al O 低通常含Mglt4含Mg 越高耗酸越高含Al 低的矿石。