用红土镍矿提取镍金属三种主要工艺

我国钢铁年产量已连续多年居世界第一，成为名副其实的世界钢铁大国。作为衡量世界钢铁强国标志之一的高性能、高附加值的我国不锈钢年产量2007年已达到720万吨左右，已连续3年居世界首位，其中含高镍的300系列不锈钢产量约占58%左右

我国是一个镍资源相对贫乏的国家，相当大部分依赖进口。传统的从硫化镍矿中提取镍金属已有近百年历史，工艺成熟，但经百年开采，地球上硫化镍矿资源日渐枯竭，因此用氧化镍矿（俗称：红土镍矿）提取镍金属正逐步成为世界提取镍金属的主流。

我国作为世界镍矿与镍金属进口的第一大国，针对从镍矿中提取镍金属不同工艺的特点，研究并探索一条适合我国国情的镍金属生产发展道路，建议政府有关部门制定相应的战略与策略，对确保我国不锈钢与特钢产业持续健康发展必须的镍资源供应具有重大现实意义。

用红土镍矿提取镍金属有三种主要工艺，即湿法冶炼（电解法），火法冶炼（电炉法），火法冶炼（高炉法）。目前我国新设工业项目已实行环保评估一票否决制度，因此首先从环保与循环经济方面进行比较：

湿法冶炼：一般红土镍矿含Ni在0.8~3.0%之间，含Co在0.02~0.3%之间，湿法冶炼仅提取其中的Ni和Co，其余近97%部分包含含量较高的Fe（占总量的10~45%%）和少量的Cr全部作为固体废弃物废弃，需建专门场地堆集；湿法冶炼采用液态酸或氨作为Ni、Co 的浸出剂，使用后除部分回收利用外，其余均以液态经处理后排放江河或汇入废液潭；湿法冶炼中还会产生大量的CO2气体排放。由于生产中产生的固体、液体、气体废弃物不能被循环利用，从而对环境造成极大危害，属三废全排放，因此，在我国没有发展前途。

火法冶炼：无论是电炉还是高炉，生产中产生的固体炉渣因已经高温煅烧，经干燥研磨即成为低强度的水泥，是水泥生产厂家生产标准水泥时最佳的填充剂，也是砖瓦厂生产砖瓦的优质原料，可100%得到循环使用；另外，高炉生产中使用的冷却水，可建封闭冷却水池循环使用；高炉冲渣水也可沉淀后循环使用。因此火法冶炼产生的固体、液体废弃物几乎全部得到循环回收利用，在三废中彻底解决了二废，因此是我国镍金属提炼工业发展的方向。但无

论是电炉还是高炉，对生产中产生的CO2排放尚没有彻底解决的办法，国际上也没有解决此难题的报导。由于红土镍矿与一般铁矿相比硫含量较低，因此生产中SO2排放较一般生铁冶炼大大减少，但火法冶炼中对煤气的回收利用，对粉尘的回收利用则是重点。其中电炉占地面积小，较易处理；高炉则相对工程与投资量较大。我们应密切结合我国的实际，加速研究、制定整套火法冶炼镍铁的符合环保生产和循环经济需要的设备、标准和工艺是当务之急。

另外，电炉冶炼主要以电为主要能源。一般人都认为电能清洁、方便，冶炼时不排放CO2，符合环保。我们应了解，如果所用的电是核电、风电、太阳能电，这观点当然不错。但事实是我国电炉冶炼绝大部分使用煤电，发电过程中产生大量CO2与废气，煤燃烧经锅炉将水变成高温、高压蒸汽以气体能带动气轮机转动形成机械能，汽轮机的机械能再带动发电机转动形成电能。能量的形式每转换一次，效率就降低一次；加之电能远距离输送的损耗，因此经层层损耗，电能至用户电炉时每消耗一度电发出的热量远低于将发这一度电的煤炭直接投入高炉产生的热量。因为投入高炉的焦炭是直接燃烧不经能量转换而效率高。由于用电能和电炉冶炼同高炉相比必须达到同样的温度才能出铁水，因此用电能与电炉冶炼耗电转化为电煤的用量将高于用高炉用焦炭的用量，推而论之，用电能经电炉冶炼排放CO2总量将超过高炉冶炼。其次，高炉冶炼时以焦炭为能源，而将煤炼成焦炭过程可从煤中提取几百种化工原料，公认是最经济合理综合利用煤资源的有效途径。最后，电力生产投资大，焦炭生产投入少。因此，高炉生产镍铁比电炉生产在能源消耗与环保上更胜一筹。

从不同工艺的产品质量、价格与市场需求比较，湿法冶炼：能分别提炼出含量99.9%的镍和钴金属，这是湿法冶炼最大的优势。其产品纯镍是电镀、电池、化工催化设备与特种不锈钢特钢的主要原料；纯钴是耐高强、高温、高耐磨特钢的主要原料。

湿法冶炼在我国历史比较长，占我国镍金属产量比例较高。但纯镍的年产量已远超过以上用途的年市场需求量。因此，目前相当大部分被转用于300系列含镍不锈钢的冶炼。这真是高射炮打蚊子，有大材小用之嫌。由于湿法冶炼生产工艺投资大，周期长，工艺复杂，成本

较高而售价较高，使不锈钢与特钢生产企业对其是又爱又恨。爱其纯度高，使用方便，产品质量有保证；恨其价格太高，使产品成本上升盈利降低，减少市场竞争能力，但这种状态一时尚难以改变。

火法冶炼的电炉工艺：能提炼出含镍10~25%，含少量钴与铬的镍铁，可以代替纯镍成为冶炼300系列不锈钢的镍原料。因其以电作为主要热能（一般需消耗7000~8000度电生产一吨镍铁），它不像高炉用焦炭作为热源同时也把焦炭中的磷带入产品中，因此电炉产的镍铁磷含量应比高炉低，对缩短冶炼不锈钢时间有利，因此广受市场欢迎。但美中不足的是，我国电力供应持续紧张，我国对高耗电行业管制很严，而且生产企业所在地区一旦用电紧张，首当其冲是断用电大户电炉的电，使生产不正常。其次，电炉炼镍铁产量较低，单台2.5万KW的电炉，每年产含镍14%的镍铁为2.5万吨左右，远远不能满足近几年我国不锈钢产业井喷式发展对镍金属的大量需求；最后要说明，电炉冶炼含镍15~25%，甚至更高含镍量的镍铁并不是通过提高入炉镍矿的镍含量来实现，相反是通过减少镍矿中铁的还原来实现，这样大量的未经还原的氧化铁以炉渣排出（有时炉渣中铁的含量竟高达20%以上），炉渣又被运到水泥厂做水泥或制砖厂做砖瓦。考虑到目前含铁量65%的进口铁矿市场价已达到一千几百元一吨，大量的含铁炉渣去做水泥或砖瓦实在是对资源的极大浪费。

电炉工艺生产的镍铁销售价以含镍量计，在市场纯镍价基础上打一定折扣，其余铁、钴、铬奉送不计价，冶炼300系列不锈钢相比用纯镍冶炼，每吨可下降成本3000~4000元。

火法冶炼高炉法：能冶炼出含镍1.5~10%并含少量铁与铬的镍铁，可以成为冶炼含镍不锈钢的基础原料。由于矿价与海运费高和镍铁销售仅以含镍量计价的原因，除非客户特别要求并给于升价，一般含镍4%以下的镍铁已很少有厂家冶炼，市场上最受欢迎的是含镍10%，含磷≤0.035%的镍铁，不锈钢厂家只需要加入一定量铬铁即可冶炼成300系列的产品（低于镍含量10%的镍铁去冶炼300系列不锈钢还需加入一定量的纯镍或电炉产高镍镍铁作调节）。因技术、矿的成分等原因，目前能生产以上成分的高炉不多。高炉冶炼镍铁的最大特