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开发利用氧化镍矿资源满足中国日益增长的镍需求
(2008-08-12 08:44:56)
开发利用氧化镍矿资源满足中国日益增长的镍需求
     中国镍资源的开发与利用近年来得到了迅速的发展。但是,发展的速度远远跟不上冶金等行业对镍的需求的快速增长。
     随着的提高,不锈钢的消费量还将增长。尽管我们在努力开发节镍型不锈钢和推广铁素体不锈钢,但是预计镍的需求量的增长速度还将超过目前可以预期的镍的产出量的增长速度。由于我国镍矿资源短缺,为了保证国民经济发展对镍的需求,中国的大型国有企业实施"走出去"的
发展战略,参与海外镍矿资源的开发,这将对我国镍的稳定供应发挥重要作用。随着硫化镍矿资源枯竭,氧化镍矿(红土镍矿)的开发利用在世界上已经得到迅猛的发展。氧化镍矿广泛分布于赤道地区,距离我国运距近,海运费用不高,这有利于我国利用氧化镍矿资源。开发和利用红土镍矿资源,成为增加原生镍供给量的一个重要方面。目前我国镍冶炼工艺基本上处于以电解镍为主的单一产品的局面。研究开发利用红土型镍矿生产镍铁的技术是必要的。红土型镍矿用来生产镍铁,经济上合理,没有必要一定要生产电解镍。这项技术的开发有利于我国企业参与海外镍矿资源开发,占有更多优势矿产资源。

综述:目前世界上以氧化镍矿为原料生产原生镍的工艺可以分为火法冶金和湿法冶金两种。火法冶金生产
镍金属的产量依然占据主要地位。但近年来湿法冶金工艺得到快速发展,新建设了一些采用高压酸浸工艺
生产镍和钴的工厂。湿法冶金工艺分为两种:一种是氨浸法,由于受到原料和成本的限制,近年来没有建
设新的工厂。另外一种工艺是酸浸法。适合于处理低镁含量的氧化镍矿。新发展起来的火法和湿法结合的
工艺显示了其优势:适合任何类型的氧化镍矿、成本较低,但是这种工艺仍存在一些技术问题需要解决。
从资源利用和能源节约来讲,高压酸浸工艺具有优势和潜力,已经成为重要的研究课题。但是从投资、建
设周期、技术成熟的角度出发,预计还将新建设一批火法冶炼镍铁的工厂。
2 镍的火法冶金工艺
综述:火法冶金工艺可以分为两个大类:鼓风炉(BF炉、即高炉)熔炼和回转窑-矿热炉-转炉(RKEF)
熔炼工艺。
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1863年发现红土矿后,即开始用高炉冶炼工艺处理这种难熔的镁质硅酸盐氧化镍矿石。由于能源消耗、环
境保护、投资和生产成本等原因,这种工艺在世界上已经被淘汰。就我们所知,除了中国以外,目前全世
界已经没有采用这种工艺生产镍铁的工厂(最后停产的是俄罗斯乌拉尔镍公司和乌发利镍厂的镍铁生产高
炉)。高炉冶炼工艺流程是:根据进入工厂的原料的情况,对原料进行处理(如人工挑选出含镍很低的石
块、进行破碎和筛分),然后利用烧结机的混料和配料设备,向氧化镍矿中加入还原剂和熔剂,并混合均
匀(也可以使用造球设备造球)。混合后的料通过布料机分布到烧结机的台车上,经过烧结后,得到含镍
的烧结矿。烧结矿再被送到高炉料场,经过筛分后加入高炉。高炉冶炼后生产出的含镍生铁含较高的有害
杂质含量和较低的镍含量,不宜直接用于冶炼不锈钢,否则将降低粗制镍铁中的镍的价值。为此,需要在
高炉的后面建设脱除粗制镍铁中的磷、硅、碳、硫等有害元素的精炼设施。这些精炼设施还可以根据用户
的要求,提高镍铁中的镍的含量。鼓风炉熔炼工艺被淘汰的原因:
一是,这种工艺的环境污染问题没有有效的解决办法,除了传统的高炉污染因素以外,为了提高炉渣的流
动性和减少炉身结瘤,要向炉料中加入萤石(CaF2),为了避免氟化物的污染,这种操作已经被禁止。对
于含Al2O3 比较高的氧化镍矿,由于加入炉内的萤石比例大,这个问题更加严重。由于用红土镍矿生产
的烧结矿的强度低,不适合于大型高炉冶炼,一般用小型高炉和小型烧结机,生产镍铁。中国生产镍铁的
高炉的容积从28m3到380m3,其中以150m3以下高炉为主。烧结机从18m2到50m2。这
些镍铁生产工厂缺少必要的环保设施,碳的氧化物、硫的氧化物、氟化物、粉尘已经对工厂周边的环境造
成严重污染。利用黑色冶金淘汰的设备转产有色金属的做法,不可取。
二是,镍的回收率低。采用这种工艺生产镍铁的工厂,矿石中镍的回收率普遍低于90%。多数高炉生产
镍铁的工厂,没有建设镍铁的精炼车间,只生产粗制镍铁。从这个意义上讲,我们国内讲的回收率与国外
文献中看到的镍的回收率有差别。
三是能源消耗高,且必需高价的焦炭。从烧结工序来讲,在小型烧结机固有的浪费能源的特性的基础上,
又增加了返回矿比率高的浪费能源的因素。从高炉工序来讲,淘汰小高炉的重要原因之一就是能源浪费,
现在又增加了大渣量的因素。这些工厂的高炉煤气和余热没有得到有效的回