选用的办法是，先将矿石作成球团，经烧结后同焦炭和石膏一同加到低炉身电炉中进行复原冶炼。硫酸钙被复原后，与镍和铁反响生成硫化物。约含Ni27%，Fe60%，S10%的铁镍锍，同附加料一同装在转炉顶用空气吹炼，使铁渣化，成为约含有Ni78%，S22%的贫铁镍锍。然后选用流化床法在回转窑中将硫焙烧到0.005%以下。这种氧化镍经磨细加糊加粘合剂混合后压成3cm×2cm的圆柱形料块。为种料块经枯燥后混加很多木炭，放在加热的立式碳化硅马弗炉中，于约1300下用复原，这种炉子与锌竖罐法用的炉子类似。生产出镍粒约含Ni99%，Cu0.07%，Co0.5%，Fe0.1%，C0.04%，S0.004%。

镍钴盐类和氧化物与镍钴金属相同，被广泛应用于国民经济的各个领域，特别是电镀、储能电池、玻璃、陶瓷及硬质合金等职业，首要产品包含：硫酸镍、硫酸钴、氯化镍、氯化钴、氧氧化亚镍、氧化亚镍、草酸钴、氧化钴及酸钴等。产品的首要用途列于表1。大多数产品已有国家标准。 表1  镍钴盐类和其他产品的首要用途       一、镍盐的出产 （一）硫酸镍 硫酸镍的出产因质料不同而选用不同工艺： 1、以低镍高杂水溶液（硫酸或氯化介质）作质料时，可选用碳酸盐沉积，再用硫酸重溶，除杂后蒸腾结晶，流程如图1所示。图l  沉积重溶法出产硫酸镍流程 2、镍溶液中含杂质较低时选用萃取除杂后结晶沉积，流程如图2所示。图2  萃取法出产硫酸镍流程 3、以高镍锍作质料时选用硫酸浸出、蒸腾结晶沉积，如图3所示。 4、以电镍或羟基镍丸为质料，选用熔化水淬、高纯硫酸溶解、蒸腾结晶工艺，制备高纯硫酸镍，供出产优质氢氧化镍。 除铜常用铁置换法，操控除铜后液中Cu≤0.008g∕L。除铁常用黄钠铁矾法，操作条件为：温度90℃，氧化剂用量：Fe2＋＝（0.3～0.4）∶1，终究pH≤2.4，除铁后液含Fe＜0.5g∕L，铁渣中含Ni＜2%。 萃取别离时常用苹取剂是P204，别离镍和钠。萃取进程pH＝4～5，萃取总级数32级，萃余液中含Ni＜0.2g∕L。 蒸腾一般分两段进行，前一段为真空蒸腾，真空度为70～80kPa，后一段为蒸腾釜加热蒸腾。 （二）氯化镍 从含镍溶液中制备氯化镍的流程与硫酸镍类似，首要区别是替代硫酸。金川公司以高镍锍为质料制取氯化镍的工艺很有特征，流程如图4所示。图3  高镍锍出产硫酸镍流程图图4  高镍锍出产氯化镍流程图 浸出分两段进行，榜首段通，操控氧化复原电位，使硫化镍彻底浸出，硫化铜仅部分被浸出；第二段使用Cu2＋离子氧化浸出硫化镍，使一段浸出液中的铜彻底沉积。除杂萃取剂为P204。 二、钴盐 首要钴盐产品有硫酸钴、氧化钴、酸钴及草酸钴等。制取办法与镍盐类似。 茶酸钴和草酸钴出产流程别离示于图5和图6。图5  制取草酸钴流程简图图6  制取酸钴流程简图

镍是元素周期表中第Ⅷ族的元素，其在元素周期表中的方位决议了镍及其化合物的一系列物理化学特性，镍的许多物理化学性质与危钴、铁相似;因为在元素周期表中与铜毗连，因而在亲氧和亲硫性方面又较挨近铜。    （一）镍的首要物理化学性质    镍是一种银白色的金属，在20℃时的密度为8.908g.cm-3，熔点(1453℃)时液体镍的密度为7.9g·cm-3, 1500℃为7.76g·cm-3，其他镍产品的密度（g.cm-3）分别为：铸镍8.8，电镍8.9，镍丸8.4，化学纯细密镍9.04±0.03。    在20℃时镍的比电阻为6.9×10-6Ω/cm. 镍基合金尽管广泛用于热元件，但因为易氧化的原因纯镍实际上无此用处。热电性与铁、铜、银、金属不同，较铂为负，所以在冷端的电流由铂流向镍，因而，以镍作为热电元件时可发生高的电钢产动势。室温下工业用镍最大饱满极化强度为0.61T，最低矫顽力为1.5A/cm，是许多磁性物料（由高导磁率的软磁合金至高矫顽磁性，它断定了镍磁性器材作业的上限温度。    单位体积的镍能吸收4.15倍体积的。    镍的原子序数28，原子量58.71，熔点（1453±1）℃，沸点2732℃。镍在大气中不易生锈，能反抗苛性碱的腐留尼旺岛蚀。大气试验结果表明，99%纯度的镍在20年内不生锈痕，不管在水溶液或溶盐内镍反抗苛性碱的才能都很强;欢腾的50%苛性钠溶液中每年的蚀速度不超越25µm，关于盐类溶液，只简单遭到氧化性盐类（如氧化高铁或次氧酸铁盐）的腐蚀。在空气或氧气中，镍的电极位为-0.227V，25℃时为-0.231V，若溶液中有少数杂质，尤其是有硫存在时，镍即明显钝化。    （二）镍的首要化合物及其性质    镍的化合物在自然界里有三种根本形状,即镍的氧化物、硫化物和砷化物。它的氧化物有氧化亚镍(NiO)、四氧化三镍（Ni2O3）。三氧化二镍仅在低温时安稳，加热至400—450℃，即离解为四氧化三镍，进一步进步温度终究变成氧化亚镍。镍可构成多种盐类，但与钴不同，只生成两价镍盐，因而，不安稳的三氧化二镍常作为较负电性金属（如C0、Fe）的氧化剂，用于镍电解液净化除C0。氧化亚镍的熔点为1650-1660℃，很简单被C或CO复原。氧化亚镍与CoO、FeO相同，可形面NiO·SiO2的2NiO·Si2两类硅酸盐化合物，但NiO·SiO2不安稳。氧化亚镍具有触媒效果，可使SO2转变为SO3，而SO3与NiO又能够构成安稳的硫酸盐，并较铜、铁的硫酸盐安稳，加热到750-800℃才明显离解。氧化亚镍能溶于硫酸、、和硝酸等溶液中构成绿色的两价镍盐。当与石灰乳以生反应时，即构成绿色的氢氧化镍[Ni(OH)2]沉定。    镍的硫化物有NiS2、Ni6S5、Ni3S2、NiS等。硫化亚镍（NiS）在高温下不安稳，在中性和复原气氛下受热时按下式离解：                                   3NiS=Ni3S2+1/2S2在冶炼温度下，低硫化镍（Ni3S2）是安稳的，其离解压比FeS小，但比Cu2S大。    镍的砷化物有砷化镍（NiAs）和二砷化三镍（Ni3As2）。前者在自然界中为红砷镍矿，在中性气氧中可按下式离解：                                  3NiAs=Ni3As2+As在氧化气氛中红砷镍矿的砷一部分构成蒸发性的As2O3，一部分则构成无蒸发性的盐（NiO·As2O3）。因而，为了更彻底地脱砷，在氧化焙烧后、还必须进行复原焙烧，使盐转变为砷化物，进一步氧化焙烧中再使砷呈As2O3形状蒸发，即进行替换的氧化复原焙烧以完结脱砷进程。    镍相似铁和钴，在常压条件和40-100℃温度下，可与构成[Ni(CO)4]：                             Ni+4CO=Ni(CO)4+163.6kJ 当温度升高至150--316℃时，又分解为金属镍。这个反应是羰基法提取镍的理论基础。

现在世界上氧化镍矿的处理工艺归纳起来大致有三种，即火法工艺、湿法工艺和火湿法结合工艺。火法工艺还能够按其产出的产品不同分为复原熔炼出产镍铁的工艺和复原硫化熔炼出产镍锍的工艺;湿法工艺能够按其浸出溶液的不同分为浸工艺和酸浸工艺;火湿法结合工艺是指氧化镍矿经复原焙烧后选用选矿办法选出有用产品的工艺。 1.火法工艺 (1)复原熔炼出产镍铁 火法处理工艺中世界上用得最多的是复原熔炼出产镍铁。现在，至少有14家工厂运用复原熔炼法处理氧化镍矿出产镍铁。镍铁年产值(含镍计)在25万吨左右，大都选用电炉熔炼，选用鼓风炉熔炼的只要几个规划较小的工厂。 电炉熔炼出产镍铁的工艺则合适处理各种类型的氧化镍矿，出产规划则可根据质料的直销状况、矿石的贮量等决议，可大可小，对入炉炉料的粒度也没有严厉的要求，粉料以及较大块料都可直接处理。电炉熔炼出产镍铁的仅有缺陷就是能耗大。 鼓风炉熔炼出产镍铁其长处是出资小、能耗较低，合适出产规划小、电力直销困难以及氧化镍矿含镍低的区域。它的缺陷是对矿石适应性差、对镁含量有较严厉的要求，别的也不能处理粉矿、对入炉炉料也有严厉要求。 (2)复原硫化熔炼出产镍锍 复原硫化熔炼处理氧化镍矿出产镍锍的工艺最早用来处理氧化镍矿，早在上世纪二三十年代就得到了使用，其时选用的都是鼓风炉熔炼。该工艺与鼓风炉复原熔炼出产镍铁的工艺存在相同的缺陷。上世纪70年代往后建造的大型工厂均选用了电炉熔炼的技能处理氧化镍矿出产镍锍。现在，几个最大的、年产镍量大于4万吨的工厂分别在印度尼西亚和新喀里多尼亚。全世界由氧化镍矿出产镍锍的镍量在12万吨左右。 复原硫化熔炼的硫化剂可供挑选的有黄铁矿、石膏、和含硫的镍质料。选用作硫化剂的长处是简单易行，并且对熔炼进程不发生负面影响(即不影响渣成分、不影响处理才能、不添加电耗)，但它报价较贵，硫的有用利用率不高，并且要有一套熔化和运送喷洒的设备。世界镍公司(INCO)所属的印度尼西亚、新喀里多尼亚的工厂均选用作硫化剂。将熔化后有操控地喷洒在回转窑焙烧出来的尚处于必定温度下的焙砂上，使铁、镍转化为硫化物，然后送入电炉熔炼出产低镍锍。听说其的来历是火山口的天然，其报价较低。 选用复原硫化熔炼处理氧化镍矿出产镍锍的工艺，其产品高镍锍具有很大的灵活性:经焙烧脱硫后的氧化镍可直接复原熔炼出产用于不锈钢工业的通用镍;也能够作为常压羰基法精粹镍的质料出产镍丸和镍粉;因为高镍锍中不含铜，还能够直接铸成阳极板送硫化镍电解精粹的工厂出产阴极镍。总归，能够进一步处理，出产各种形式的镍产品，并能够收回其间的钴。 2.湿法工艺 (1)浸法(Caron法) 湿法工艺处理氧化镍矿的工业始于上世纪40年代。最早选用的是浸工艺，即氧化镍矿经枯燥和复原焙烧后进行多段常压浸出，其代表性的工厂是美国建造的古巴尼加罗镍厂。浸法处理氧化镍矿，其产品能够是镍盐、浸法处理工艺不合适处理含铜和含钴高的氧化镍矿以及硅镁镍烧结镍、镍粉、镍块等。型(新喀里多尼亚)的氧化镍矿，只合适于处理表层的红土矿，这就极大地约束了浸工艺的开展。此外，浸工艺镍钴收回率偏低，全流程镍收回率仅为75～80%，钴约为40～50%。到现在为止，世界上只要四家工厂选用浸法处理氧化镍矿，并且都是在上世纪70年代曾经建造的，三十多年来没有一家新建工厂选用浸工艺。 (2)酸浸法 在250～270℃，4～5MPa的高温高压条件下，用稀硫酸将镍、钴等有价金属和铁、铝矿藏一同溶解，在随后的反响中，操控必定的pH值等条件，使铁、铝和硅等杂质元素水解进入渣中，镍、钴挑选性进入溶液，从溶液中选用溶剂萃取、硫化沉积等技能收回。 酸浸法工艺处理氧化镍矿的工业出产始于上世纪的50年代。其时代表性的工厂是古巴毛阿镍冶炼厂，它也是由美国规划建造的。酸浸工艺合适于处理低镁含量的氧化镍矿，矿石中镁含量过高会添加酸的耗费，进步操作本钱，对工艺进程也会带来影响。假如矿石中的钴含量高，更合适选用酸浸工艺，不只钴的浸出率比浸工艺高，并且因为钻的价值比镍高，使酸浸工艺的单位出产本钱大幅度下降。尽管高压酸浸镍浸出率可达90%以上，但因为酸浸工艺也遭到矿石条件的限制，现在世界上选用酸浸法处理氧化镍矿的工厂只要三家，且因为高温高压的处理条件对设备要求严苛，工作均不非常正常。整体而言，酸浸工艺开展尚不老练。 3.火湿法结合工艺 火法-湿法相结合的工艺处理氧化镍的工厂，现在世界上只要日本冶金(Nippon Yakim)公司的大江山冶炼厂(OyamaSmelter)。首要工艺进程为:原矿磨细与粉煤混合制团，团矿经枯燥和高温复原焙烧，焙烧矿团再磨细，矿浆进行选矿(重选和磁选)别离得到镍铁合金产品。该工艺的最大特点是出产本钱低，能耗中的85%能源由煤供给，吨矿耗煤160-180kg。而火法工艺电炉熔炼的能耗80%以上由电能供给，吨矿电耗560-600kWh，两者能耗本钱差价很大，依照现在国内市场的价值核算，两者报价相差3-4倍。可是该工艺存在的问题还比较多，大江山冶炼厂虽经屡次改善，工艺技能仍不行安稳，通过几十年其出产规划仍停留在年产镍1万t左右。该工艺的技能关键是复原焙烧进程的温度控粉煤与矿石混合和制等。从节能、低本钱和综合利用(处理低档次氧化镍矿)镍资源的视点动身，这一工艺是值得进一步研讨和推行的。俄罗斯的研讨人员对乌拉尔氧化镍矿选用离析焙烧进行浮选或磁选等方面进行了实验研讨后以为，它是现在仅有能下降本钱，节约能源和添加镍产值的办法，合适于处理任何类型的氧化镍矿。 火法工艺处理氧化镍矿出产镍铁合金具有流程短、功率高级长处，但能耗较高，其操作本钱中的最大构成项是能源耗费，如选用电炉熔炼，仅电耗就约占操作本钱的50%，再加上氧化镍矿熔炼前的枯燥、焙烧预处理工艺的燃料耗费，操作本钱中的能耗本钱可能要占65%以上，用火法工艺处理中低档次的镍红土矿因为冶炼矿石量大能耗高，冶炼本钱较高，所以现在火法工艺首要处理高档次的镍红土矿。现在处理中低档次镍红土矿的首要办法是湿法工艺，尽管本钱上比火法低，但湿法处理氧化镍矿工艺杂乱、流程长、工艺条件对设备要求高。综上所述，处理火法工艺能耗高的难题以及开发新的湿法工艺处理中低档次镍红土矿将是往后镍冶炼的开展方向。

镍的首要物理化学性质为： 相对原子质量： 58.71 密度/(g/cm3)： 8.91 熔点/℃：1455 沸点/℃：2910 摩尔热容(25℃时)/(J/(mol.C))：25.51 电阻率(0℃时)/(Ω•cm)：6.14×10-6 纯镍呈银白色，镍能与一些元素构成化合物。 镍与碳能够构成Ni3C，在380℃以上时分解成镍和碳。可是看来液体中的Ni3C，直到2000℃以上是安稳的。 镍与硅可构成一系列硅化物，如Ni3Si、Ni5Si2、Ni2Si、Ni3Si2、NiSi和NiSi2。 镍和氧能构成NiO，NiO系菱面体晶，加热至200℃以上时则变成立方晶。氧在固态镍中的熔解度，随温度的升高而下降。 镍与硫能够构成Ni3S2、Ni6S5、Ni7S6、NiS、Ni3S4和NiS2等硫化镍。在工业镍铳中，找不到存在于自然界中的硫化镍NiS和NiS2，因为这两种硫化镍在熔点以下就早已分解了。 镍和铁在γ区内构成接连固溶体。液相线在1436℃下，含镍65%-72%时，呈现一个不很显着的最低点。镍能够扩展γ区，在固态时，分红数个相，回火时从这数个相中，都可构成FeNi3。在图29-1中能够看出镍铁合金中的居里点的改变，α-镍在360℃以下为面心立方晶，β-镍在1130℃以下为六方晶，γ-镍在熔点之前为立方晶。 冶炼办法： 现代出产镍的办法首要有火法和湿法两种。依据世界上首要两类含镍矿藏(含镍的硫化矿和氧化矿)的不同，冶炼处理办法各异。 含镍硫化矿现在首要选用火法处理，经过精矿焙烧反射炉(电炉或鼓风炉)冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。氧化矿首要是含镍红土矿，其档次低，适于湿法处理;首要办法有浸法和硫酸法两种。氧化矿的火法处理是镍铁法。 工艺操作： 硫化镍精矿的火法冶炼 硫化镍精矿的火法冶炼流程。其首要工艺特色如下： (1)熔炼。镍精矿经枯燥脱硫后即送电炉(或鼓风炉)熔炼，意图是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍(铜镍锍)，一同脉石造渣。所得到的低冰镍中，镍和铜的总含量为8%-25%(一般为13%-17%)，含硫量为25%。 (2)低冰镍的吹炼。吹炼的意图是为了除去铁和一部分硫，得到含铜和镍70%-75%的高冰镍(镍高硫)，而不是金属镍。转炉熔炼温度高于1230℃，因为低冰镍档次低，一般吹炼时刻较长。 (3)磨浮。高冰镍细磨、破碎后，用浮选和磁选别离，得到含镍67%-68%的镍精矿，一同选出铜精矿和铜镍合金别离收回铜和铂族金属。镍精矿经反射炉熔化得到硫化镍，再送电解精粹或经电炉(或反射炉)复原熔炼得粗镍再电解精粹。 (4)电解精粹。粗镍中除含铜、钻外，还含有金、银和铂族元素，需电解精粹收回。与铜电解不同的是这儿选用隔阂电解槽。用粗镍做阳极，阴极为镍始极片，电解液用硫酸盐溶液硫酸盐和氯化盐混合溶液。通电后，阴极分出镍，铂族元素进入阳极泥中，另行收回。产品电镍纯度为99.85%-99.99%。 用火冶法处理氧化镍制取镍铁和金属镍 硅酸氧化矿能够用火冶法熔炼，经复原、熔化和精粹得到镍。复原时要争夺使氧化镍彻底变为金属镍。熔化时风言风语镍铁将同较轻的渣分隔。镍铁的含镍量取决于部分复原进程的挑选才能。选用焦炭作复原剂，也可选用硅铁作复原剂。为了除去粗镍铁中的杂质碳、硫、磷和铬，有必要进行精粹。 在电炉顶用碳直接部分复原炼制镍铁 在矿热炉中选用碳热法将矿石复原成镍铁，随后进行精粹。 所用矿石的成分为：Ni2.8%,CoO0.06%,Fe13%,Cr2O32%,MgO24%,SiO239%,化合水12%。这种矿石经枯燥后，放在反转窑内预热到750℃左右。重油的消耗量为每吨干矿石65-85L。在经预热的热矿石中，参加约4%的焦粉，然后行将这种混合料，放在复原电炉中冶炼。在矿热炉的容量为12500kV.A，电极直径1250mm，炉膛内径11m。冶炼时每吨矿石的耗电量为600kW.h。每天可冶炼450t矿石，镍铁出炉温度为1500℃，出渣温度为1600℃。炉猜中90%以上的镍收回到成分为Ni+Co24%，Si3%，C2%，Cr1.6%，P0.03%的粗镍铁中。 在铸桶顶用苏打处理两次而将硫除去，在酸性转炉中把铬、硅、碳和磷吹掉。精粹好的镍铁大约1650℃时出炉，铸成约20kg重的锭块。终究产品含Ni+Co29%，C0.02%，Cr0.02%，余量为铁。 用冶炼镍锍的办法制取镍丸 选用的办法是，先将矿石作成球团，经烧结后同焦炭和石膏一同加到低炉身电炉中进行复原冶炼。硫酸钙被复原后，与镍和铁反响生成硫化物。约含Ni27%，Fe60%，S10%的铁镍锍，同附加料一同装在转炉顶用空气吹炼，使铁渣化，成为约含有Ni78%，S22%的贫铁镍锍。然后选用流化床法在反转窑中将硫焙烧到0.005%以下。这种氧化镍经磨细加糊加粘合剂混合后压成3cm×2cm的圆柱形料块。 为种料块经枯燥后混加很多木炭，放在加热的立式碳化硅马弗炉中，于约1300下用复原，这种炉子与锌竖罐法用的炉子类似。出产出镍粒约含Ni99%，Cu0.07%，Co0.5%，Fe0.1%，C0.04%，S0.004%。 用硅铁部分复原的办法冶炼镍铁 矿石经在反转窑中枯燥后，进行分级，并除去低档次的粗块，这时的成分大致为：Ni1.65%，Co0.02%，Fe12%，SiO250%，MgO25%，Cr2O31.5%，Al2O31.3%，化合水7%。 枯燥的矿石经破碎后，筛出小于0.08mm的筛下料，并放在多层焙烧炉中进行预焙烧。筛上料则放在用煤气加热的反转窑中，加热到700℃左右，以除去水分和预热矿石。加热好的热料即送到炉前料仓内，接着再从料仓将料装入14000kV.A开口式电炉中，电炉自焙电极直径约1000mm，并配有水冷炉壁。冶炼每吨矿石的耗电量约为760kW.h，电极消耗量为5kg。 往熔化的氧化矿和金属的混合液中增加一种强复原剂，并将矿石、复原剂和液态金属充沛混合。复原剂选用含硅50%的硅铁。熔池的搅动是经过在两个铸桶间的快速倒来倒去的办法完成的。其复原次序如下： (2Fe2O3)+[FeSi]=4(FeO)+(SiO2)+[Fe] (2NiO)+[FeSi] =2[Ni]+[Fe]+( SiO2) (2FeO)+[FeSi]=3[Fe]+(SiO2) 硅铁中的铁直接进入金属相。来自前步工序的1650℃的液态矿石、硅铁(1.5L/kg液态矿石中的镍)和镍铁，选用在两个铸桶(叫做“跳转混合器”)间倒来倒去的办法进行混合。同硅铁的反响是放热的，所以可防止温度在混合时下降得过多。每操作一次可出产出400kg镍铁，因而在2500kV.A的电炉中要定时装入4000kg精矿用的炉料。  粗镍铁含磷达0.4%，这些磷可在电弧炉中，选用氧化钙含量很高的渣，用铁矿石氧化成P2O5后除去。液态镍铁用硅铁脱氧后铸成13kg重的锭，其大致成分如下，Ni48%,S0.005%,P0.01%,C0.02%,Cr0.02%，Si0.9%,Co0.5%，Cu0.1%，其他为铁。

现在世界上氧化镍矿的处理工艺归纳起来大致有三种，即火法工艺、湿法工艺和火湿法结合工艺。火法工艺还能够按其产出的产品不同分为复原熔炼出产镍铁的工艺和复原硫化熔炼出产镍锍的工艺；湿法工艺能够按其浸出溶液的不同分为浸工艺和酸浸工艺；火湿法结合工艺是指氧化镍矿经复原焙烧后选用选矿办法选出有用产品的工艺。 一、火法工艺 （一）复原熔炼出产镍铁 火法处理工艺中世界上用得最多的是复原熔炼出产镍铁。现在，至少有14家工厂运用复原熔炼法处理氧化镍矿出产镍铁。镍铁年产值(含镍计)在25万吨左右，大都选用电炉熔炼，选用鼓风炉熔炼的只要几个规划较小的工厂。 电炉熔炼出产镍铁的工艺则合适处理各种类型的氧化镍矿，出产规划则可根据质料的直销状况、矿石的贮量等决议，可大可小，对入炉炉料的粒度也没有严厉的要求，粉料以及较大块料都可直接处理。电炉熔炼出产镍铁的仅有缺陷就是能耗大。 鼓风炉熔炼出产镍铁其长处是出资小、能耗较低，合适出产规划小、电力直销困难以及氧化镍矿含镍低的区域。它的缺陷是对矿石适应性差、对镁含量有较严厉的要求，别的也不能处理粉矿、对入炉炉料也有严厉要求。 （二）复原硫化熔炼出产镍锍 复原硫化熔炼处理氧化镍矿出产镍锍的工艺最早用来处理氧化镍矿，早在上世纪二三十年代就得到了使用，其时选用的都是鼓风炉熔炼。该工艺与鼓风炉复原熔炼出产镍铁的工艺存在相同的缺陷。上世纪70年代往后建造的大型工厂均选用了电炉熔炼的技能处理氧化镍矿出产镍锍。现在，几个最大的、年产镍量大于4万吨的工厂分别在印度尼西亚和新喀里多尼亚。全世界由氧化镍矿出产镍锍的镍量在12万吨左右。 复原硫化熔炼的硫化剂可供挑选的有黄铁矿、石膏、和含硫的镍质料。选用作硫化剂的长处是简单易行，并且对熔炼进程不发生负面影响(即不影响渣成分、不影响处理才能、不添加电耗)，但它报价较贵，硫的有用利用率不高，并且要有一套熔化和运送喷洒的设备。世界镍公司(INCO)所属的印度尼西亚、新喀里多尼亚的工厂均选用作硫化剂。将熔化后有操控地喷洒在回转窑焙烧出来的尚处于必定温度下的焙砂上，使铁、镍转化为硫化物，然后送入电炉熔炼出产低镍锍。听说其的来历是火山口的天然，其报价较低。 选用复原硫化熔炼处理氧化镍矿出产镍锍的工艺，其产品高镍锍具有很大的灵活性:经焙烧脱硫后的氧化镍可直接复原熔炼出产用于不锈钢工业的通用镍;也能够作为常压羰基法精粹镍的质料出产镍丸和镍粉;因为高镍锍中不含铜，还能够直接铸成阳极板送硫化镍电解精粹的工厂出产阴极镍。总归，能够进一步处理，出产各种形式的镍产品，并能够收回其间的钴。     二、湿法工艺 （一）浸法（Caron法） 湿法工艺处理氧化镍矿的工业始于上世纪40年代。最早选用的是浸工艺，即氧化镍矿经枯燥和复原焙烧后进行多段常压浸出，其代表性的工厂是美国建造的古巴尼加罗镍厂。浸法处理氧化镍矿，其产品能够是镍盐、浸法处理工艺不合适处理含铜和含钴高的氧化镍矿以及硅镁镍烧结镍、镍粉、镍块等。型(新喀里多尼亚)的氧化镍矿，只合适于处理表层的红土矿，这就极大地约束了浸工艺的开展。此外，浸工艺镍钴收回率偏低，全流程镍收回率仅为75～80％，钴约为40～50%。到现在为止，世界上只要四家工厂选用浸法处理氧化镍矿，并且都是在上世纪70年代曾经建造的，三十多年来没有一家新建工厂选用浸工艺。 （二）酸浸法 在250～270℃，4～5 MPa的高温高压条件下，用稀硫酸将镍、钴等有价金属和铁、铝矿藏一同溶解，在随后的反响中，操控必定的pH值等条件，使铁、铝和硅等杂质元素水解进入渣中，镍、钴挑选性进入溶液，从溶液中选用溶剂萃取、硫化沉积等技能收回。 酸浸法工艺处理氧化镍矿的工业出产始于上世纪的50年代。其时代表性的工厂是古巴毛阿镍冶炼厂，它也是由美国规划建造的。酸浸工艺合适于处理低镁含量的氧化镍矿，矿石中镁含量过高会添加酸的耗费，进步操作本钱，对工艺进程也会带来影响。假如矿石中的钴含量高，更合适选用酸浸工艺，不只钴的浸出率比浸工艺高，并且因为钻的价值比镍高，使酸浸工艺的单位出产本钱大幅度下降。尽管高压酸浸镍浸出率可达90%以上，但因为酸浸工艺也遭到矿石条件的限制，现在世界上选用酸浸法处理氧化镍矿的工厂只要三家，且因为高温高压的处理条件对设备要求严苛，工作均不非常正常。整体而言，酸浸工艺开展尚不老练。 三、火湿法结合工艺 火法－湿法相结合的工艺处理氧化镍的工厂，现在世界上只要日本冶金(Nippon Yakim)公司的大江山冶炼厂(Oyama Smelter)。首要工艺进程为:原矿磨细与粉煤混合制团，团矿经枯燥和高温复原焙烧，焙烧矿团再磨细，矿浆进行选矿(重选和磁选)别离得到镍铁合金产品。该工艺的最大特点是出产本钱低，能耗中的85%能源由煤供给，吨矿耗煤160-180kg。而火法工艺电炉熔炼的能耗80%以上由电能供给，吨矿电耗560-600 kWh，两者能耗本钱差价很大，依照现在国内市场的价值核算，两者报价相差3-4倍。可是该工艺存在的问题还比较多，大江山冶炼厂虽经屡次改善，工艺技能仍不行安稳，通过几十年其出产规划仍停留在年产镍1万t左右。该工艺的技能关键是复原焙烧进程的温度控粉煤与矿石混合和制等。从节能、低本钱和综合利用(处理低档次氧化镍矿)镍资源的视点动身，这一工艺是值得进一步研讨和推行的。俄罗斯的研讨人员对乌拉尔氧化镍矿选用离析焙烧进行浮选或磁选等方面进行了实验研讨后以为，它是现在仅有能下降本钱，节约能源和添加镍产值的办法，合适于处理任何类型的氧化镍矿。 火法工艺处理氧化镍矿出产镍铁合金具有流程短、功率高级长处，但能耗较高，其操作本钱中的最大构成项是能源耗费，如选用电炉熔炼，仅电耗就约占操作本钱的50%，再加上氧化镍矿熔炼前的枯燥、焙烧预处理工艺的燃料耗费，操作本钱中的能耗本钱可能要占65%以上，用火法工艺处理中低档次的镍红土矿因为冶炼矿石量大能耗高，冶炼本钱较高，所以现在火法工艺首要处理高档次的镍红土矿。现在处理中低档次镍红土矿的首要办法是湿法工艺，尽管本钱上比火法低，但湿法处理氧化镍矿工艺杂乱、流程长、工艺条件对设备要求高。综上所述，处理火法工艺能耗高的难题以及开发新的湿法工艺处理中低档次镍红土矿将是往后镍冶炼的开展方向。

在自然界中，镍首要以硫化镍矿和氧化镍矿状况存在。由于元素亲氧及亲硫性的差异，在熔融岩浆中，当有硫元素存在时，镍能优先构成硫化矿藏，并富集构成硫化物矿床。硫化镍矿如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿中的镍以游离硫化镍形状存在，有适当一部分以类质同象赋存于磁黄铁矿中。部分氧化镍矿是由硫化镍矿岩体风化浸淋蚀变富集而成，镍首要以镍褐铁矿(很少结晶或不结晶的氧化铁)方式存在。红土镍矿是含镁铁硅酸盐矿藏的超基性岩经长时间风化发生的矿石，在风化进程中镍自上层浸出然后在基层沉积，NiO替代了相应硅酸盐和氧化铁矿晶格中的MgO和FeO。 由于镍具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、强度高、延展性好等特色，因而其用处很广泛，尤其是在不锈钢和耐热钢中的运用份额最大。其时在镍的消费中，钢铁和有色金属冶炼业约占总消费量的65%～70%;其次是轻工职业，包含自行车、医疗器皿、生活用品的电镀，约占总消费量的12%～15%;再次是机械制作、化工、石油和电力职业，这些职业需用镍制作各种机器和容器，用量约占总消费量的10%～12%。高新技能领域运用的充电电池、泡沫镍、镀镍钢带、活性氢氧化镍等产品，对镍的需求也很旺盛。 自20世纪80年代中期以来，镍的运用范围广泛，不锈钢一直是镍耗费的首要推动力。镍的需求持续被不锈钢产值的添加所带动，特别是在西欧、日本和东南亚国家更是如此。近年来，镍在钢铁工业、磁性材料工业、军事、有色金属、贵金属、特殊合金、贮氢材料、特种镍粉、新式涂镍复合材料、电池、医疗卫生和硫酸镍等方面的运用与开发非常引进注视。镍作为一种重要的战略金属，具有杰出的机械强度、延展性和化学稳定性，是工业和开展人类现代文明不可或缺的金属，在国民经济开展中具有极其重要的位置。 一、国际镍资源概略及运用现状 镍是一种较为丰厚的金属元素，在地球中的含量仅次于硅、氧、铁、镁，居第5位，地核含镍最高，是天然的镍铁合金。由于镍的地球化学特征，镍首要存在于铁镁硅铝酸岩浆所构成的铁镁橄榄石中，不同的岩石中含镍的一般规则是氧化镁及氧化铁等碱性脉石中含镍高，二氧化硅及三氧化二铝等酸性脉石中含镍低。 现在可供人类开发运用的镍资源只限于陆地的硫化镍矿和氧化镍矿2种，其间约30%为硫化矿，70%为红土镍矿。 据美国地质调查局报道，到2004年，已探明的国际镍总储量为6 200万t，储量根底为14000万t。国际陆地查明含镍档次在1%左右的资源量为1.3亿t，其间60%归于红土型镍矿床，共、伴生矿产首要是铁和钴，首要散布在赤道邻近的古巴、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚和多米尼加等国;40%归于岩浆型铜镍硫化物矿床，共伴生矿产首要有铜、钴、金、银及铂族元素，首要散布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、我国、南非、津巴布韦和博茨瓦纳等国。别的大洋深海底的锰结核和锰结壳中还含有很多的镍资源，共伴生矿产为铜、钴和锰，数量巨大。 硫化镍矿一般含镍1%左右，选矿后的精矿档次可达6%～12%，加上伴生的有价金属(铜、钴)可达6%～15%;此外，还常含有必定量的贵金属。精矿中还有以硫化铁形状存在的燃料成分，热值在2091～4 182MJ/t，熔炼能耗低。因而，硫化镍矿的经济价值比较高。红土矿含镍1%～3%，不能经过选矿富集，仅能用挑选扔掉风化较浅、档次低的块矿。红土矿中仅伴生有少数钴，无硫，无热值，但矿石储量大，并且赋存于地表，易采，可露天作业。 由于硫化镍矿资源质量好，工艺技能老练，现在约60%的镍产值来历于硫化镍矿，但硫化镍矿因长时间挖掘，且近20年来在新资源勘探上没有重大突破，保有储量急剧下降。如以年产镍量120万t核算，则适当于2年采完一个加拿大伏伊希湾镍矿床(近20年仅有发现的大型矿床，国际第5大硫化镍矿)，5年采完金川镍矿(国际第3大硫化镍矿)。因而，全球硫化镍矿已呈现资源危机，且传统的几个硫化镍矿矿山(加拿大的萨德伯里、俄罗斯的诺列尔斯克、澳大利亚的坎博尔达、我国金川、南非里腾斯堡等)的挖掘深度日益加深，矿山挖掘难度加大，选、冶难度也添加。为此，全球镍职业将资源开发的重心瞄准储量丰厚的红土镍矿。红土镍矿资源的采冶运用份额已占国际镍产值的40%以上，且呈不断上升的趋势。能够预期，国际未来镍产值的添加将首要来历于红土型镍矿资源的开发。 由于我国硫化镍资源急剧削减，氧化镍矿储量少且档次较低、难提取，与国外氧化镍矿储量大、档次高的一些国家比较，缺少竞争力，我国各有色金属厂商活跃在全球范围内开发红土镍矿资源。宝钢集团同金川集团联手，出资10亿美元用于菲律宾诺诺克岛镍矿资源的开发;我国五矿集团与古巴协作在Moa建造年产22500t镍的出产工厂;我国冶金建造集团同吉林镍业公司协作在开发坐落巴布亚新几内亚的瑞木镍矿(该矿的镍均匀档次约1%，估计总出资为6.7亿美元);我国金宝矿业公司则与缅甸矿业部所属公司签署了缅甸莫苇塘镍矿的协作勘探及可行性研究协议;我国有色集团缅甸达贡山红土镍矿年处理干矿132万t，冶炼厂年产含镍26%的镍铁8.5万t，矿山地质储量4300万t，其间经济储量2 239.6万t，均匀含镍1.96%。 关于含镍低，铁多、硅镁少的褐铁矿型红土镍矿，从节能减耗的视点动身，宜选用湿法浸出工艺;而关于含镍较高，铁低、硅镁高的硅镁型红土镍矿，最有用的处理办法仍是选用复原熔炼工艺出产镍铁工艺。以镍铁作为冶炼不锈钢、合金钢与合金铸铁的镍合金质料，能够削减金属镍的耗费，添加镍元素的来历，且本钱低于电解镍，使出产单位和用户两边均取得杰出的经济效益，具有较强的报价竞争优势。假如选用湿法工艺将红土矿中的镍与铁等元素别离，然后再在炼钢的进程中交融，显着形成动力和资源的糟蹋，从长远来看是不足取的。怎么更直接、合理地运用红土镍矿显得尤为重要。 二、红土镍矿资源开发运用的优势和远景 现在，国际镍工业出产的镍，首要来自硫化镍矿资源，约占总产值的60%。其他来自红土镍矿。可是跟着优质(含镍档次高)易挖掘的硫化镍矿资源的削减、对环境要求的前进、红土镍矿提取技能的前进以及镍报价要素等的影响，从红土镍矿出产的镍量会不断添加。 红土型镍开发运用的首要优势在于： (一)红土型镍矿资源丰厚，全球约有4100万t镍金属量，勘查本钱低。 (二)可露天挖掘，采矿本钱极低。 (三)选冶工艺已逐渐老练。 (四)不锈钢出产的开展，对烧结氧化镍、镍铁或通用镍的需求添加，而这些镍产品首要是由氧化镍矿出产的。 (五)国际红土型镍资源首要散布于近赤道区域，大部分靠近海岸，便于外运。 从红土镍矿的资源特色来看，国际镍工业的开展资源开发重心将逐渐从硫化镍矿转移到红土镍矿的运用。由于红土镍矿一般都伴生有钴，铁、铬等多种有价金属，其归纳运用的必要性清楚明了。关于我国而言，尽管我国的红土镍矿资源份额偏小，但跟着硫化镍资源的逐渐干涸，镍市场需要的不断添加，参加海外红土镍矿的开发势在必行。近年来，我国从缅甸、古巴、印尼进口的很多红土镍矿以及与菲律宾、巴布亚新几内亚的镍钴出产联合项目的施行，进一步标明红土镍矿的开发已经成为我国镍资源运用的重要内容。国际范围内红土镍矿的开发运用远景非常宽广。 三、国内外红土镍矿处理技能及开展 氧化镍矿床是含镍橄榄岩在热带或亚热带区域经过大规模的长时间的风化淋滤蜕变而成的，是由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松的粘土状矿石。由于铁的氧化，矿石呈赤色，所以被称为红土矿(laterite)。红土镍矿的可采部分一般由3层组成：褐铁矿层、过渡层和腐殖土层。 (一)火法工艺 火法处理红土镍矿的工艺按其产出产品的不同分为复原熔炼出产镍铁工艺和复原硫化熔炼出产镍锍工艺。 1、复原熔炼出产镍铁 国际上用得最多的红土镍矿火法处理工艺是复原熔炼出产镍铁，用于出产不锈钢。氧化镍易被C，CO，Si复原，在较高温度下操控必定的复原条件，就能够使氧化镍彻底复原成金属，铁部分复原，与镍熔组成镍铁合金，而未被复原的硅、镁氧化物与另一部分氧化铁一同造渣。复原熔炼出产镍铁的办法有以下几种： (1)反转窑-电炉复原熔炼工艺。反转窑-电炉复原熔炼工艺(RKEF)是现在红土镍矿冶炼厂遍及选用的一种火法冶炼工艺流程，技能牢靠、老练。该工艺首要工序包含枯燥、焙烧-预复原、电炉熔炼和精粹。由于原矿含有很多附着水和结晶水，所以熔炼前的炉料预备首要是脱水和枯燥，一般是在枯燥窑内脱除附着水，在较长的反转窑内于较高的温度下焙烧预复原，进一步脱除结晶水，部分镍、铁氧化物预复原，一同炉料得到预热，为下一步电炉熔炼节省动力，出窑炉料温度为650～900℃，直接送人电炉上面的料仓中，参加交(直)流电弧炉复原熔炼制取镍铁，精粹后用做冶炼不锈钢的质料。该工艺合适于低铁高镍型红土镍矿，得到的镍铁产品镍档次一般为10%～15%，铁档次为60%～80%，镍的收回率大于90%。 反转窑-电炉熔炼工艺合适处理各种类型的氧化镍矿，熔池可到达较高的温度且温度易于操控，合适于处理难熔的硅镁镍矿，对入炉炉料也没有严厉要求;渣含有价金属较少;出产简单操控，便于操作，易于完成机械化和自动化。所以近几年来反转窑-电炉熔炼镍铁工艺开展较快，现在至少有14家工厂运用这一办法处理氧化镍矿，镍铁年产值(含镍计)在25万t左右。 (2)竖炉-电炉工艺。鹰桥公司在新喀里多尼亚的Koniambo冶炼厂选用的是多米尼加鹰桥竖炉-电炉工艺。该工艺流程学习水泥窑外分化的技能，将物料磨细后进行闪速枯燥、闪速煅烧、在流态化炉中进行预复原，然后在直流电弧炉内熔炼煅烧料，LF炉内精粹，具有固定出资少，操作本钱省，物料逗留时间短，产质量量高，烟尘率低，动力耗费低的长处。 (3)鼓风炉冶炼工艺。豉风炉冶炼是将氧化镍矿在反转窑内预热、枯燥后制成团块，与焦炭块一同参加鼓风炉内冶炼，出产出粗镍铁，再进行精粹，制出镍铁。鼓风炉冶炼是最早的炼镍办法之一，对环境不友好，矿石适应性差，对镁含量有较严厉的要求，别的不能处理粉矿，对入炉炉料也有严厉的约束。跟着出产规模扩展、冶炼技能前进、炼钢厂对镍类质料要求的前进以及环境保护要求的前进，这一办法已逐渐被筛选。 (4)可移动平炉出产镍铁工艺。除了以上几种得到运用的办法，日本神户钢铁有限公司还新开发了一种用可移动平炉出产镍铁的处理工艺。该工艺包含：①混料进程。将含有氧化镍和氧化铁的矿石配人碳质复原剂制备成混料。②复原进程。在移动的平炉内加热复原混料，制备复原混料。③熔炼进程。在熔炉内将已复原的混合物熔化制备镍铁。该工艺能够以较低的本钱高效率地制备出高镍含量的镍铁产品，且尘埃数量少，避免了炉壁尘埃的堆积发生粘结物，因而给料时渣的含量可不用调整。 2、复原熔炼出产镍锍 复原锍化熔炼处理氧化镍矿出产镍锍的工艺早在20世纪二三十年代就得到了运用，其时选用的都是鼓风炉熔炼。该工艺与鼓风炉复原熔炼出产镍铁的工艺存在相同的缺陷，因而新建的大型工厂都选用电炉熔炼红土镍矿出产镍锍。全国际由氧化镍矿出产镍锍的镍量在12万t左右。镍锍出产工艺是在出产镍铁工艺的熔炼进程中，参加硫化剂，产出低镍锍，再经过转炉吹炼出产高镍锍。镍锍的成分能够经过复原剂(焦粉)和硫化剂的参加量加以调整。可供挑选的硫化剂有黄铁矿(FeS2)、石膏(CaSO4·2H2O)、和含硫的镍质料。现在国内向阳昊天集团选用该工艺出产低镍锍，取得的低镍锍产品镍档次为5%～8%，镍金属收回率大于90%。 选用复原锍化熔炼处理氧化镍矿出产镍锍的工艺，其产品高镍锍具有很大的灵活性：经焙烧脱硫后的氧化镍可直接复原熔炼出产用于不锈钢工业的通用镍;也能够作为常压拨基法精粹镍的质料出产镍丸和镍粉;由于高镍锍中不含铜，还能够直接铸成阳极板送锍化镍电解精粹的工厂出产阴极镍。总归，能够进一步处理，出产各种方式的镍产品，并能够收回其间的钴。 (二)湿法工艺 关于含镍较高而含铜和钴低的红土镍矿，较多选用电炉复原熔炼的办法出产镍铁，但在处理含铜、钴比较高的红土镍矿时，宜选用湿法流程处理，以利于归纳收回各种有价金属和下降能耗。浸出是常用的湿法处理办法，依据矿石中氧化镁含量的凹凸，选用常压浸工艺和高压酸浸工艺两种办法。含氧化镁高的矿石需选用浸，由于酸浸时需耗费很多的酸中和矿石中的碱性脉石，操作本钱高，在经济上不可行。而含氧化镁低的矿石可选用硫酸浸出，为加快整个溶解进程，浸出作业通常在高温高压下进行。

在自然界中，镍首要以硫化镍矿和氧化镍矿状况存在。因为元素亲氧及亲硫性的差异，在熔融岩浆中，当有硫元素存在时，镍能优先构成硫化矿藏，并富集构成硫化物矿床。硫化镍矿如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿中的镍以游离硫化镍形状存在，有适当一部分以类质同象赋存于磁黄铁矿中。部分氧化镍矿是由硫化镍矿岩体风化浸淋蚀变富集而成，镍首要以镍褐铁矿（很少结晶或不结晶的氧化铁）方式存在。红土镍矿是含镁铁硅酸盐矿藏的超基性岩经长时间风化发生的矿石，在风化进程中镍自上层浸出然后在基层沉积，NiO替代了相应硅酸盐和氧化铁矿晶格中的MgO和FeO。 因为镍具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、强度高、延展性好等特色，因而其用处很广泛，尤其是在不锈钢和耐热钢中的运用份额最大。其时在镍的消费中，钢铁和有色金属冶炼业约占总消费量的65%～70%；其次是轻工职业，包含自行车、医疗器皿、生活用品的电镀，约占总消费量的12%～15%；再次是机械制作、化工、石油和电力职业，这些职业需用镍制作各种机器和容器，用量约占总消费量的10%～12%。高新技能领域运用的充电电池、泡沫镍、镀镍钢带、活性氢氧化镍等产品，对镍的需求也很旺盛。 自20世纪80年代中期以来，镍的运用范围广泛，不锈钢一直是镍耗费的首要推动力。镍的需求持续被不锈钢产值的添加所带动，特别是在西欧、日本和东南亚国家更是如此。近年来，镍在钢铁工业、磁性材料工业、军事、有色金属、贵金属、特殊合金、贮氢材料、特种镍粉、新式涂镍复合材料、电池、医疗卫生和硫酸镍等方面的运用与开发非常引进注视。镍作为一种重要的战略金属，具有杰出的机械强度、延展性和化学安稳性，是工业和开展人类现代文明不可或缺的金属，在国民经济开展中具有极其重要的位置。 一、国际镍资源概略及运用现状 镍是一种较为丰厚的金属元素，在地球中的含量仅次于硅、氧、铁、镁，居第5位，地核含镍最高，是天然的镍铁合金。因为镍的地球化学特征，镍首要存在于铁镁硅铝酸岩浆所构成的铁镁橄榄石中，不同的岩石中含镍的一般规则是氧化镁及氧化铁等碱性脉石中含镍高，二氧化硅及三氧化二铝等酸性脉石中含镍低。镍在各种岩石中的均匀含量见表1。 表1  镍在各种岩石中的均匀含量  %现在可供人类开发运用的镍资源只限于陆地的硫化镍矿和氧化镍矿2种，其间约30%为硫化矿，70%为红土镍矿。 据美国地质调查局报道，到2004年，已探明的国际镍总储量为6 200万t，储量根底为14 000万t。国际陆地查明含镍档次在1%左右的资源量为1.3亿t，其间60%归于红土型镍矿床，共、伴生矿产首要是铁和钴，首要散布在赤道邻近的古巴、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚和多米尼加等国；40%归于岩浆型铜镍硫化物矿床，共伴生矿产首要有铜、钴、金、银及铂族元素，首要散布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、我国、南非、津巴布韦和博茨瓦纳等国。别的大洋深海底的锰结核和锰结壳中还含有很多的镍资源，共伴生矿产为铜、钴和锰，数量巨大。 硫化镍矿一般含镍1%左右，选矿后的精矿档次可达6%～12%，加上伴生的有价金属（铜、钴）可达6%～15%；此外，还常含有必定量的贵金属。精矿中还有以硫化铁形状存在的燃料成分，热值在2 091～4 182 MJ/t，熔炼能耗低。因而，硫化镍矿的经济价值比较高。红土矿含镍1%～3%，不能通过选矿富集，仅能用挑选扔掉风化较浅、档次低的块矿。红土矿中仅伴生有少数钴，无硫，无热值，但矿石储量大，并且赋存于地表，易采，可露天作业。具有开发的优胜条件和工业价值的镍矿藏及其化学式见表2，国际镍储量及储量根底见表3。 表2  具有工业价值的镍矿藏及其化学式表3  国际镍储量及储量根底因为硫化镍矿资源质量好，工艺技能老练，现在约60%的镍产值来历于硫化镍矿，但硫化镍矿因长时间挖掘，且近20年来在新资源勘探上没有重大突破，保有储量急剧下降。如以年产镍量120万t核算，则适当于2年采完一个加拿大伏伊希湾镍矿床（近20年仅有发现的大型矿床，国际第5大硫化镍矿），5年采完金川镍矿（国际第3大硫化镍矿）。因而，全球硫化镍矿已呈现资源危机，且传统的几个硫化镍矿矿山（加拿大的萨德伯里、俄罗斯的诺列尔斯克、澳大利亚的坎博尔达、我国金川、南非里腾斯堡等）的挖掘深度日益加深，矿山挖掘难度加大，选、冶难度也添加。为此，全球镍职业将资源开发的重心瞄准储量丰厚的红土镍矿。红土镍矿资源的采冶运用份额已占国际镍产值的40%以上，且呈不断上升的趋势。可以预期，国际未来镍产值的添加将首要来历于红土型镍矿资源的开发。 因为我国硫化镍资源急剧削减，氧化镍矿储量少且档次较低、难提取，与国外氧化镍矿储量大、档次高的一些国家比较，缺少竞争力，我国各有色金属厂商活跃在全球范围内开发红土镍矿资源。宝钢集团同金川集团联手，出资10亿美元用于菲律宾诺诺克岛镍矿资源的开发；我国五矿集团与古巴协作在Moa建造年产22 500 t镍的出产工厂；我国冶金建造集团同吉林镍业公司协作在开发坐落巴布亚新几内亚的瑞木镍矿（该矿的镍均匀档次约1%，估计总出资为6.7亿美元）；我国金宝矿业公司则与缅甸矿业部所属公司签署了缅甸莫苇塘镍矿的协作勘探及可行性研讨协议；我国有色集团缅甸达贡山红土镍矿年处理干矿132万t，冶炼厂年产含镍26%的镍铁8.5万t，矿山地质储量4 300万t，其间经济储量2 239.6万t，均匀含镍1.96%。 关于含镍低，铁多、硅镁少的褐铁矿型红土镍矿，从节能减耗的视点动身，宜选用湿法浸出工艺；而关于含镍较高，铁低、硅镁高的硅镁型红土镍矿，最有用的处理办法仍是选用复原熔炼工艺出产镍铁工艺。以镍铁作为冶炼不锈钢、合金钢与合金铸铁的镍合金质料，可以削减金属镍的耗费，添加镍元素的来历，且本钱低于电解镍，使出产单位和用户两边均取得杰出的经济效益，具有较强的报价竞争优势。假如选用湿法工艺将红土矿中的镍与铁等元素别离，然后再在炼钢的进程中交融，显着形成动力和资源的糟蹋，从长远来看是不足取的。怎么更直接、合理地运用红土镍矿显得尤为重要。 二、红土镍矿资源开发运用的优势和远景 现在，国际镍工业出产的镍，首要来自硫化镍矿资源，约占总产值的60%。其他来自红土镍矿。可是跟着优质（含镍档次高）易挖掘的硫化镍矿资源的削减、对环境要求的前进、红土镍矿提取技能的前进以及镍报价要素等的影响，从红土镍矿出产的镍量会不断添加。曩昔50年资源开发的特色印证了这一开展趋势，产值改变如表4所示。 表4  不同年份镍的产值核算    万t红土型镍开发运用的首要优势在于： （一）红土型镍矿资源丰厚，全球约有4 100万t镍金属量，勘查本钱低。 （二）可露天挖掘，采矿本钱极低。 （三）选冶工艺已逐渐老练。 （四）不锈钢出产的开展，对烧结氧化镍、镍铁或通用镍的需求添加，而这些镍产品首要是由氧化镍矿出产的。 （五）国际红土型镍资源首要散布于近赤道区域，大部分靠近海岸，便于外运。 从红土镍矿的资源特色来看，国际镍工业的开展资源开发重心将逐渐从硫化镍矿转移到红土镍矿的运用。因为红土镍矿一般都伴生有钴，铁、铬等多种有价金属，其归纳运用的必要性清楚明了。关于我国而言，尽管我国的红土镍矿资源份额偏小，但跟着硫化镍资源的逐渐干涸，镍市场需要的不断添加，参加海外红土镍矿的开发势在必行。近年来，我国从缅甸、古巴、印尼进口的很多红土镍矿以及与菲律宾、巴布亚新几内亚的镍钴出产联合项意图施行，进一步标明红土镍矿的开发已经成为我国镍资源运用的重要内容。国际范围内红土镍矿的开发运用远景非常宽广。 三、国内外红土镍矿处理技能及开展 氧化镍矿床是含镍橄榄岩在热带或亚热带区域通过大规模的长时间的风化淋滤蜕变而成的，是由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松的粘土状矿石。因为铁的氧化，矿石呈赤色，所以被称为红土矿(laterite)。红土镍矿的可采部分一般由3层组成：褐铁矿层、过渡层和腐殖土层，其处理工艺如表5所示。 表5  红土镍矿的散布、组成与提取技能    % （一）火法工艺 火法处理红土镍矿的工艺按其产出产品的不同分为复原熔炼出产镍铁工艺和复原硫化熔炼出产镍锍工艺。 1、复原熔炼出产镍铁 国际上用得最多的红土镍矿火法处理工艺是复原熔炼出产镍铁，用于出产不锈钢。氧化镍易被C，CO，Si复原，在较高温度下操控必定的复原条件，就可以使氧化镍彻底复原成金属，铁部分复原，与镍熔组成镍铁合金，而未被复原的硅、镁氧化物与另一部分氧化铁一同造渣。复原熔炼出产镍铁的办法有以下几种： (1)反转窑－电炉复原熔炼工艺。反转窑－电炉复原熔炼工艺(RKEF)是现在红土镍矿冶炼厂遍及选用的一种火法冶炼工艺流程，技能牢靠、老练。该工艺首要工序包含枯燥、焙烧－预复原、电炉熔炼和精粹。因为原矿含有很多附着水和结晶水，所以熔炼前的炉料预备首要是脱水和枯燥，一般是在枯燥窑内脱除附着水，在较长的反转窑内于较高的温度下焙烧预复原，进一步脱除结晶水，部分镍、铁氧化物预复原，一同炉料得到预热，为下一步电炉熔炼节省动力，出窑炉料温度为650～900℃，直接送人电炉上面的料仓中，参加交（直）流电弧炉复原熔炼制取镍铁，精粹后用做冶炼不锈钢的质料。该工艺合适于低铁高镍型红土镍矿，得到的镍铁产品镍档次一般为10%～15%，铁档次为60%～80%，镍的收回率大于90%。 反转窑－电炉熔炼工艺合适处理各种类型的氧化镍矿，熔池可到达较高的温度且温度易于操控，合适于处理难熔的硅镁镍矿，对入炉炉料也没有严厉要求；渣含有价金属较少；出产简略操控，便于操作，易于完成机械化和自动化。所以近几年来反转窑－电炉熔炼镍铁工艺开展较快，现在至少有14家工厂运用这一办法处理氧化镍矿，镍铁年产值（含镍计）在25万t左右。 (2)竖炉－电炉工艺。鹰桥公司在新喀里多尼亚的Koniambo冶炼厂选用的是多米尼加鹰桥竖炉－电炉工艺。该工艺流程学习水泥窑外分化的技能，将物料磨细后进行闪速枯燥、闪速煅烧、在流态化炉中进行预复原，然后在直流电弧炉内熔炼煅烧料，LF炉内精粹，具有固定出资少，操作本钱省，物料逗留时间短，产质量量高，烟尘率低，动力耗费低的长处。 (3)鼓风炉冶炼工艺。豉风炉冶炼是将氧化镍矿在反转窑内预热、枯燥后制成团块，与焦炭块一同参加鼓风炉内冶炼，出产出粗镍铁，再进行精粹，制出镍铁。鼓风炉冶炼是最早的炼镍办法之一，对环境不友好，矿石适应性差，对镁含量有较严厉的要求，别的不能处理粉矿，对入炉炉料也有严厉的约束。跟着出产规模扩展、冶炼技能前进、炼钢厂对镍类质料要求的前进以及环境保护要求的前进，这一办法已逐渐被筛选。 (4)可移动平炉出产镍铁工艺。除了以上几种得到运用的办法，日本神户钢铁有限公司还新开发了一种用可移动平炉出产镍铁的处理工艺。该工艺包含：①混料进程。将含有氧化镍和氧化铁的矿石配人碳质复原剂制备成混料。②复原进程。在移动的平炉内加热复原混料，制备复原混料。③熔炼进程。在熔炉内将已复原的混合物熔化制备镍铁。该工艺可以以较低的本钱高功率地制备出高镍含量的镍铁产品，且尘埃数量少，避免了炉壁尘埃的堆积发生粘结物，因而给料时渣的含量可不用调整。 2、复原熔炼出产镍锍 复原锍化熔炼处理氧化镍矿出产镍锍的工艺早在20世纪二三十年代就得到了运用，其时选用的都是鼓风炉熔炼。该工艺与鼓风炉复原熔炼出产镍铁的工艺存在相同的缺陷，因而新建的大型工厂都选用电炉熔炼红土镍矿出产镍锍。全国际由氧化镍矿出产镍锍的镍量在12万t左右。镍锍出产工艺是在出产镍铁工艺的熔炼进程中，参加硫化剂，产出低镍锍，再通过转炉吹炼出产高镍锍。镍锍的成分可以通过复原剂（焦粉）和硫化剂的参加量加以调整。可供挑选的硫化剂有黄铁矿( FeS2)、石膏(CaSO4·2H2O)、和含硫的镍质料。现在国内向阳昊天集团选用该工艺出产低镍锍，取得的低镍锍产品镍档次为5%～8%，镍金属收回率大于90%。 选用复原锍化熔炼处理氧化镍矿出产镍锍的工艺，其产品高镍锍具有很大的灵活性：经焙烧脱硫后的氧化镍可直接复原熔炼出产用于不锈钢工业的通用镍；也可以作为常压拨基法精粹镍的质料出产镍丸和镍粉；因为高镍锍中不含铜，还可以直接铸成阳极板送锍化镍电解精粹的工厂出产阴极镍。总归，可以进一步处理，出产各种方式的镍产品，并可以收回其间的钴。 （二）湿法工艺 关于含镍较高而含铜和钴低的红土镍矿，较多选用电炉复原熔炼的办法出产镍铁，但在处理含铜、钴比较高的红土镍矿时，宜选用湿法流程处理，以利于归纳收回各种有价金属和下降能耗。浸出是常用的湿法处理办法，依据矿石中氧化镁含量的凹凸，选用常压浸工艺和高压酸浸工艺两种办法。含氧化镁高的矿石需选用浸，因为酸浸时需耗费很多的酸中和矿石中的碱性脉石，操作本钱高，在经济上不可行。而含氧化镁低的矿石可选用硫酸浸出，为加快整个溶解进程，浸出作业通常在高温高压下进行。一般常用的湿法处理工艺有以下几种。 1、复原焙烧－浸工艺 复原焙烧－浸工艺(RRAL)是由Caron教授创造的，因而又称Caron流程。浸是将焙烧矿用NH3及CO2将金属镍和钴转化为镍及钴络合物进入溶液。浸法是最早的湿法处理工艺，首要通过复原焙烧，使镍、钴和部分铁复原成合金，然后再通过多级逆流浸，浸出液经硫化沉积，沉积母液再除铁、蒸，产出碱式硫酸镍，碱式硫酸镍再经煅烧转化成氧化镍，也可以经复原出产镍粉。选用该工艺出产的镍块中镍质量分数可达90%，全流程镍的收回率达75%～80%。与火法冶炼流程比较，钴可以部分收回，收回率40%～50%。但浸法只合适处理红土镍矿床上层的红土矿，不合适处理基层硅镁含量高的矿层，这就极大地约束了浸法的开展，从20世纪70年代今后就没有新建工厂选用该工艺。 2、高压酸浸工艺 高压酸浸法(PAL)是用硫酸挑选性浸出氧化镍矿中的镍和钴，包含矿浆制备、浸出和镍钴收回3道工序。常温下，用硫酸浸出氧化镍矿石，很多的铁会随镍和钴一同被浸出；跟着温度升高，镍、钴浸出率稍有下降，但铁浸出率则大幅度下降。在温度232～268 K时，镍和钴的浸出率在95%以上，而铁的浸出率很低。 PAL工艺最大的长处是钴的浸出率高，可达90%以上，大大高于其他工艺流程。但这种工艺合适处理以针铁矿为主的矿石，不太合适处理泥质较多的矿石。 3、常压酸浸工艺 常压酸浸工艺是现在红土镍矿处理工艺研讨较为抢手的方向。常压酸浸法处理红土镍矿的一般工艺：对红土镍矿先进行磨矿和分级处理，将磨细后的矿浆与洗涤液和硫酸按必定的份额在加热的条件下反响，镍浸出进入溶液，再选用碳酸钙进行中和处理，过滤，得到的浸出液用CaO或Na2S做沉积剂进行沉镍。 常压浸出办法具有工艺简略、能耗低、不运用高压釜、出资费用少、操作条件易于操控等长处，可是浸出液别离困难，浸渣中镍含量仍较高。 （三）火法湿法结合工艺 用火法湿法相结合的工艺处理氧化镍的工厂，现在国际上只要日本冶金公司的大江山冶炼厂。首要工艺进程：原矿磨细与粉煤混合制团，团矿经枯燥和高温复原焙烧，焙烧后的矿团再磨细，将矿浆进行选矿别离得到镍铁合金产品，镍铁合金中镍档次为12%～15%，镍的收回率为91%～95%。 该工艺的最大特色是出产本钱低，能耗中的85%动力由煤供给，每吨矿耗煤160～180kg。而火法工艺电炉熔炼的能耗80%以上由电能供给，每吨矿电耗560～600kW·h，两者能耗本钱差价很大，依照现在国内市场的价值核算，两者报价相差3～4倍。可是该工艺存在的问题还比较多，大江山冶炼厂虽经屡次改善，工艺技能仍不行安稳，通过几十年其出产规模仍逗留在年产镍l万t左右。该工艺的技能关键是粉煤与矿石混合和复原焙烧进程的温度操控。 从节能、低本钱和归纳运用镍资源的视点动身，这一工艺是值得进一步研讨和推行的。俄罗斯的研讨人员对乌拉尔氧化镍矿选用离析焙烧进行浮选或磁选等方面的实验研讨后以为，它是现在仅有能下降本钱、节约动力和添加镍产值的办法，合适于处理任何类型的氧化镍矿。 （四）其它处理工艺 国内外对低档次红土镍矿的其他处理工艺进行了广泛的研讨，首要研讨有氯化离析－磁选、复原硫化焙烧－磁选以及生物浸出等办法。 氯化离析是指在矿石中参加必定量的碳质复原剂（煤或焦炭）和氯化剂（氯化钠或氯化钙），在中性或弱复原性的气氛中加热，使有价金属从矿石中氯化蒸发，并一同在炭粒表面复原成为金属颗粒的进程。其意图在于使矿石中呈难选矿藏形状存在的有价金属转变为金属颗粒，随后用选矿的办法富集，产出档次较高的金属精矿。但关于大部分的贫红土镍矿，因为镍矿中的镍大部分和硅、铁结合而成杂乱的硅酸镍和铁酸镍，不宜选用氯化离析－湿式磁选法。 日本和英国有人研讨用参加复原剂及硫化剂，对红土镍矿进行复原硫化焙烧，之后选用磁选别离的办法得到高收回率的镍精矿。尽管实验成果能得到含镍9%左右、收回率到达90%的镍精矿，但因为精矿硫含量较高，在复原时及后续工艺的处理中有必要考虑严峻的环境污染问题，因而至今未得到出产运用。 印度研讨了红土矿的超声生物浸出。已知微生物的生物活性能使金属从低档次矿石中有用溶解出来，而有机体的生物浸出功率与其成长速率有关。他们还研讨了超声预处理对用黑曲霉素天然菌株浸出镍的影响，发现超声波可以使黑曲霉素的成长增强，浸出20 d可使镍的浸出率到达92%。 尽管这些研讨都在实验室取得了必定的作用，但因为工业设备及出产规模等要素的影响，现在还都没可以进行工业化实验。