红土镍矿资源现状及加工工艺综述

红土镍矿资源现状及加工工艺综述

在自然界中，镍主要以硫化镍矿和氧化镍矿状态存在。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，镍能优先形成硫化矿物，并富集形成硫化物矿床。硫化镍矿如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿中的镍以游离硫化镍形态存在，有相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，镍主要以镍褐铁矿（很少结晶或不结晶的氧化铁）形式存在。红土镍矿是含镁铁硅酸盐矿物的超基性岩经长期风化产生的矿石，在风化过程中镍自上层浸出而后在下层沉淀，NiO取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、延展性好等特点，因而其用途很广泛，尤其是在不锈钢和耐热钢中的应用比例最大。当前在镍的消费中，钢铁和有色金属冶炼业约占总消费量的65%～70%；其次是轻工行业，包括自行车、医疗器皿、生活用品的电镀，约占总消费量的12%～15%；再次是机械制造、化工、石油和电力行业，这些行业需用镍制造各种机器和容器，用量约占总消费量的10%～12%。高新技术领域应用的充电电池、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，镍的使用范围广泛，不锈钢一直是镍消耗的主要推动力。镍的需求继续被不锈钢产量的增长所带动，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、新型涂镍复合材料、电池、医疗卫生和硫酸镍等方面的应用与开发非常引入注目。镍作为一种重要的战略金属，具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性，是工业和发展人类现代文明不可或缺的金属，在国民经济发展中具有极其重要的地位。

一、世界镍资源概况及利用现状

镍是一种较为丰富的金属元素，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，镍首先存在于铁镁硅铝酸岩浆所形成的铁镁橄榄石中，不同的岩石中含镍的一般规律是氧

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。镍在各种岩石中的平均含量见表1。

表1 镍在各种岩石中的平均含量 %

目前可供人类开发利用的镍资源只限于陆地的硫化镍矿和氧化镍矿2种，其中约30%为硫化矿，70%为红土镍矿。

据美国地质调查局报导，截至2004年，已探明的世界镍总储量为6 200万t，储量基础为14 000万t。世界陆地查明含镍品位在1%左右的资源量为1.3

亿t，其中60%属于红土型镍矿床，共、伴生矿产主要是铁和钴，主要分布在赤道附近的古巴、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%属于岩浆型铜镍硫化物矿床，共伴生矿产主要有铜、钴、金、银及铂族元素，主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国、南非、津巴布韦和博茨瓦纳等国。另外大洋深海底的锰结核和锰结壳中还含有大量的镍资源，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，选矿后的精矿品位可达6%～12%，加上伴生的有价金属（铜、钴）可达6%～15%；此外，还常含有一定量的贵金属。精矿中还有以硫化铁形态存在的燃料成分，热值在2 091～4 182 MJ/t，熔炼能耗低。因此，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，仅能用筛选抛弃风化较浅、品位低的块矿。红土矿中仅伴生有少量钴，无硫，无热值，但矿石储量大，而且赋存于地表，易采，可露天作业。具有开发的优越条件和工业价值的镍矿物及其化学式见表2，世界镍储量及储量基础见表3。

表2 具有工业价值的镍矿物及其化学式

表3 世界镍储量及储量基础

由于硫化镍矿资源品质好，工艺技术成熟，现在约60%的镍产量来源于硫化镍矿，但硫化镍矿因长期开采，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计算，则相当于2年采完一个加拿大伏

伊希湾镍矿床（近20年唯一发现的大型矿床，世界第5大硫化镍矿），5年采完金川镍矿（世界第3大硫化镍矿）。因此，全球硫化镍矿已出现资源危机，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、中国金川、南非里腾斯堡等）的开采深度日益加深，矿山开采难度加大，选、冶难度也增加。为此，全球镍行业将资源开发的重心瞄准储量丰富的红土镍矿。红土镍矿资源的采冶利用比例已占世界镍产量的40%以上，且呈不断上升的趋势。可以预期，世界未来镍产量的增加将主要来源于红土型镍矿资源的开发。

由于我国硫化镍资源急剧减少，氧化镍矿储量少且品位较低、难提取，与国外氧化镍矿储量大、品位高的一些国家相比，缺乏竞争力，中国各有色金属企业积极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，投资10亿美元用于菲律宾诺诺克岛镍矿资源的开发；中国五矿集团与古巴合作在Moa建设年产22 500 t镍的生产工厂；中国冶金建设集团同吉林镍业公司合作在开发位于巴布亚新几内亚的瑞木镍矿（该矿的镍平均品位约1%，预计总投资为6.7亿美元）；中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合作勘探及可行性研究协议；中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，其中经济储量2 239.6万t，平均含镍1.96%。

对于含镍低，铁多、硅镁少的褐铁矿型红土镍矿，从节能减耗的角度出发，宜采用湿法浸出工艺；而对于含镍较高，铁低、硅镁高的硅镁型红土镍矿，最有效的处理方法还是采用还原熔炼工艺生产镍铁工艺。以镍铁作为冶炼不锈钢、合金钢与合金铸铁的镍合金原料，可以减少金属镍的消耗，增加镍元素的来源，且成本低于电解镍，使生产单位和用户双方均获得良好的经济效益，具有较强的价格竞争优势。如果采用湿法工艺将红土矿中的镍与铁等元素分离，然后再在炼钢的过程中融合，明显造成能源和资源的浪费，从长远来看是不足取的。如何更直接、合理地利用红土镍矿显得尤为重要。

二、红土镍矿资源开发利用的优势和前景

目前，世界镍工业生产的镍，主要来自硫化镍矿资源，约占总产量的60%。其余来自红土镍矿。但是随着优质（含镍品位高）易开采的硫化镍矿资源的减少、