铜镍硫化精矿熔炼流程

铜镍硫化精矿熔炼流程

我国金川公司和新疆阜康冶炼厂（处理喀拉通克铜镍矿鼓风炉熔炼产出的金属化高镍锍）镍生产的原则工艺流程如图2。

由于高镍锍除含镍和硫以外，还含有相当数量的铜,并富集了原料中的狂族金属和贵金属及钴，困此高镍锍的铜镍分离和精炼是镍冶炼工艺中的突出问题,也是多年处理硫化矿的生产关键。在镍冶金发展的早期阶段,通常采用四种方法处理高镍锍，即分层熔炼法、选矿磨浮分离法、选择性浸出法、低压基法。上世纪70年代以来，国内外高镍锍，即镍分离方法较多的优点，应用范围正在逐步扩大。


分层熔炼法的基本理论依据是：将高镍锍和硫化钠混合熔化,在熔融状态下,硫化铜极易溶解在Na2S中,而硫化镍不易溶解于Na2S中。硫化铜和硫化镍的密度为5300—5800kg/m3,而Na2S 的密度仅为1900kg/m3。当高镍锍和Na2S混合熔化时，硫化铜大部分进入Na2S相，因其中密度小而浮在顶层，而硫化镍因其密度大面留在底层。当温度下降到凝固温度时，二者分离得更彻底，凝固后的顶层和底层很容易分开。为了使硫化铜及硫化镍更好地分离，顶层和底层再分别进行分层熔炼，重新获得分层后的硫化铜和硫化镍,直至满足工艺要求。由于该法工艺过程复杂、劳动条件差，且生产成本高，除个别工厂经革新后仍在使用外，现已基本淘汰。


利用选矿磨浮分离铜镍—可溶阳极电解传统工艺处理，即：吹炼成高镍锍--转炉渣电炉贫化

--高镍锍磨浮分离--阳极熔炼--电解。该工艺的缺点是生产疚效率低，排入大气的烟气中含硫量高，耗电量大，有价金属的损失大。湿法选择性浸出因其铜镍提取方法不同，大致可分为五种。

(1)硫酸选择性浸出电积法。芬哈贾伐尔塔精炼厂、南非的吕斯腾堡厂均采用这一工艺。但其流程又不完全相同。如芬兰哈贾伐尔塔精炼厂处理的高镍锍成分为（%）：Ni75、Cu15、S7、Co0.7、Fe0.5、Ni/Cu=5。原先采用两段常压浸出，由于镍浸出率低。现已改为三段常压浸出。吕腾堡厂处理的高镍锍成分为(%)：Ni约50、Cu约28、S约22。采用两段加压浸出，电积提铜和电积提镍。这种浸出分离与部分净液相结合的工艺流程比较简单：缺点是电能消耗大，当Ni/Cu比低时选择性浸出效果较差。(2)硫酸选择性浸出氢还原。本工艺与上一工艺相比不同之外在于以加压氢还原取代镍电积。代表性的工厂为1974年投产的美国镍港精炼厂。其流程为高镍锍熔化--水淬--细磨,然后经一段常压浸出和两段加压浸出液经净化后用加压氢还原法制得镍粉。南非英帕拉厂所采用的流程与镍港精炼厂类似,不同之处是采用三段加压浸出。本工艺与上一工艺相比，流程比较简单，但能源消耗都比较多；镍粉售价虽然较高，然而在市场销售上的灵活性不如电解镍。(3)加压氨浸--氢还原法。代表性的工厂有加拿大舍里特公司克莱夫科精炼厂、澳大利亚克威那拉镍精炼厂。克威那拉镍精炼厂原设计处理硫化镍精矿,1974年后改为处理卡尔古利镍冶炼厂的高镍锍。该法的优点是在较低温度和压力下,在碱性介质中浸出,设备的结构和防腐蚀等方面比较容易解决。缺点是消耗大量氨,大部分硫最终氧化成硫酸根；且对含铜量高的原料亦不太适合。(4)盐酸浸出法。代表性工厂有加拿大鹰桥公司在挪威的克里斯蒂安松精煤炼厂的试验工厂。其方法是经细磨后的高镍锍用浓盐酸溶液在约70℃常压下浸出12h,浸出率为98.7%。该法选择性浸出效果很好,提镍能耗出比较低；但设备腐蚀比较严重，现已基本不采用。(5)氯气浸出法。挪威的克里斯蒂安松厂除了曾试验过上述盐酸浸出法外,1975年后又开始试作氯气选择性浸出新工艺，几次改进后,于1981年建成年产（4—5.5）×104t阴极镍的精炼厂。该法的实质是，在110℃下通氯气选择性浸出镍，浸出液经置换脱铜，用碳酸镍中和脱铁，溶剂萃取公离镍钴,分别电积得到阴极镍和阴极钴。在阳极上产生的氯气返回浸出。高镍锍中的铜、硫几乎全部以CuS形态留于浸出渣中。该流程的特点是浸出液体中Ni2+高达230g/L,总的溶液量少,阳极析出的氯气返回利用；与其他工艺相比,流程较为简化。目前世界上用氯气浸出法的还的日本住友新居滨精炼厂。羰基法生产属于气化冶金方法,以加拿大国际镍公司铜崖精炼厂采用的中压法为代表。其高镍锍的成分为(%)：Ni62、Cu14、S2.0、Fe2、Co1,在旋转转炉内用氧气吹至S为0.2%--4%，在180℃、7.2MPa压力下羰基化,产出高纯镍粉及Ni--Fe粉,铜和贵金属富集于残渣中。该法比蒙得法效率高,但不像蒙得法要求原料中不能含硫和铜。高压法虽然比中压法效率要高，但过程要求在200℃、18—20MPa压力下进行,中压法对原料的镍铜比及含硫量量要求比高压法要严格。

俄罗斯诺里尔斯克北镍公司是采用高压羰基法，加拿大国际镍公司英国克莱达奇精炼厂是采用低压羰基法。从上述高镍锍的分离和精炼工艺发展来看,总的趋势是分离与精炼紧密结合，逐渐简化流程。但各厂所采用的具体工艺条件都不尽相同，原因是与各厂的原料成分及产品形态要求不同有关，另一方面也说明高镍锍分离和精炼的工艺还有待进一步研究开发.