我國鈷(gu)(gu)(gu)資源嚴重(zhong)貧(pin)乏，單一的(de)鈷(gu)(gu)(gu)礦床(chuang)極(ji)少，多伴(ban)生(sheng)于(yu)銅鎳鐵(tie)等礦床(chuang)中，品位較低(di)，目前主要從銅、鎳冶煉(lian)系統轉爐渣(zha)及鈷(gu)(gu)(gu)渣(zha)中提(ti)取(qu)。鎳火法冶煉(lian)產(chan)生(sheng)的(de)廢(fei)(fei)渣(zha)不同(tong)程度(du)含有鈷(gu)(gu)(gu)、鎳，且吹煉(lian)過程中低(di)鎳锍中鈷(gu)(gu)(gu)的(de)損(sun)失高達(da)70%。然而，我國鎳冶煉(lian)廢(fei)(fei)渣(zha)的(de)利用(yong)率不高，大(da)量露天(tian)堆存(cun)。冶煉(lian)廢(fei)(fei)渣(zha)長期堆存(cun)不僅(jin)給環境帶來了(le)危害，同(tong)時(shi)也造(zao)成(cheng)了(le)有價金(jin)屬的(de)損(sun)失。

從冶煉廢渣中回收鈷、鎳等有價金屬引起了廣泛關注，許多研究人員做了大量工作。本文通過對難處理礦產資源的工藝礦物學研究，概述了(le)鎳火法冶煉廢渣(zha)處理的(de)(de)方法及研究進(jin)展，指出了(le)具有發展潛力和環境友好的(de)(de)處理工(gong)藝(yi)。

鎳冶煉廢渣的組成及物相結構

熔煉渣(zha)的(de)(de)組成和結(jie)構與轉爐渣(zha)基本(ben)相似，僅含量有一定(ding)差異。其(qi)主要成分(fen)為鐵(tie)橄欖石、磁鐵(tie)礦和以(yi)致密的(de)(de)顆粒狀不均勻分(fen)布的(de)(de)夾帶锍相等。鈷以(yi)化(hua)學溶(rong)解的(de)(de)形式(shi)進入(ru)渣(zha)中，結(jie)合二氧(yang)化(hua)硅以(yi)硅酸鹽(yan)形式(shi)存在(zai)，銅、鎳除少量以(yi)氧(yang)化(hua)物存在(zai)外，大(da)部分(fen)以(yi)硫化(hua)物形式(shi)存在(zai)。

浮選(xuan)尾礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)是(shi)銅鎳(nie)(nie)硫化(hua)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)經(jing)粉(fen)碎、浮選(xuan)等(deng)工序制備銅鎳(nie)(nie)精礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)之后留下的礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)渣，主要有鎳(nie)(nie)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、紫硫鎳(nie)(nie)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、黃(huang)銅礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)等(deng)硫化(hua)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物和(he)磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、鉻鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)等(deng)氧化(hua)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物以及蛇紋石(shi)、橄欖(lan)石(shi)、輝(hui)石(shi)、綠(lv)泥石(shi)、滑石(shi)等(deng)脈石(shi)成(cheng)分組成(cheng)。鈷、鎳(nie)(nie)主要賦存于(yu)鎳(nie)(nie)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)和(he)紫硫鎳(nie)(nie)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)中。

爐渣(zha)產(chan)生(sheng)過(guo)程中，冷(leng)卻速(su)度的(de)(de)快慢對渣(zha)的(de)(de)微觀結構影響較大。緩冷(leng)可促(cu)使渣(zha)中礦物(wu)相(xiang)(xiang)的(de)(de)生(sheng)成和結晶(jing)，有(you)利于有(you)價金(jin)屬的(de)(de)回(hui)收(shou)。相(xiang)(xiang)反，急冷(leng)會導(dao)致(zhi)熔體快速(su)凝固成非晶(jing)形的(de)(de)固體或(huo)高度連生(sheng)的(de)(de)晶(jing)體硅酸鹽或(huo)氧化物(wu)相(xiang)(xiang)，使得渣(zha)中有(you)價金(jin)屬的(de)(de)回(hui)收(shou)變得困難。

鎳冶煉廢渣中鈷、鎳的回收研究

1、選礦法回收工藝

選(xuan)(xuan)礦法分離回(hui)收鎳冶煉(lian)廢渣(zha)中鈷、鎳的工(gong)藝與(yu)渣(zha)中的礦物相(xiang)、賦(fu)存狀(zhuang)態及嵌布(bu)狀(zhuang)態有關。由于鎳的轉爐(lu)(lu)渣(zha)、熔(rong)煉(lian)渣(zha)中鈷、鎳常(chang)以氧化(hua)(hua)物形式存在，金屬硫化(hua)(hua)程度不高，直接(jie)浮選(xuan)(xuan)難(nan)以達到要求(qiu)，浮選(xuan)(xuan)主要針對轉爐(lu)(lu)渣(zha)還原硫化(hua)(hua)熔(rong)煉(lian)生成的鈷冰銅進行。

研究表明，尾(wei)礦(kuang)(kuang)的(de)浮(fu)選(xuan)主要受(shou)(shou)鎳(nie)(nie)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)解離、裂隙以及磁黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)等其他(ta)礦(kuang)(kuang)物被脈石包裹程度所影響；鈷(gu)冰銅的(de)浮(fu)選(xuan)主要受(shou)(shou)鈷(gu)冰銅金屬化程度的(de)影響。桂瀚等對(dui)某選(xuan)鎳(nie)(nie)尾(wei)礦(kuang)(kuang)進行(xing)了(le)二次選(xuan)別，在優化浮(fu)選(xuan)條(tiao)件下，有效地防止了(le)脈石礦(kuang)(kuang)泥對(dui)鎳(nie)(nie)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)等礦(kuang)(kuang)物包覆的(de)影響，可將(jiang)鎳(nie)(nie)品位0.24%的(de)尾(wei)礦(kuang)(kuang)富集成(cheng)2.18%的(de)鎳(nie)(nie)精礦(kuang)(kuang)，鎳(nie)(nie)的(de)回收率達到36.15%。

鎳(nie)(nie)(nie)冶煉(lian)廢渣(zha)(zha)中強磁(ci)(ci)性組分有(you)鐵(tie)(tie)（合金(jin)）和磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)礦、磁(ci)(ci)黃(huang)鐵(tie)(tie)礦、黃(huang)鐵(tie)(tie)礦等。鈷、鎳(nie)(nie)(nie)相對集(ji)中在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)磁(ci)(ci)礦物中，因而通過磁(ci)(ci)選(xuan)可以達到(dao)預富集(ji)鈷、鎳(nie)(nie)(nie)的(de)目的(de)。轉爐渣(zha)(zha)、熔(rong)煉(lian)渣(zha)(zha)等因有(you)價金(jin)屬(shu)礦物在(zai)(zai)渣(zha)(zha)中分布復雜，且弱磁(ci)(ci)性鐵(tie)(tie)橄(gan)欖石(shi)在(zai)(zai)渣(zha)(zha)中占的(de)比例(li)較大，所以不宜直接磁(ci)(ci)選(xuan)，往往需預處(chu)理。Pan等用煤粉作還(huan)(huan)原劑，控(kong)制合適的(de)爐渣(zha)(zha)堿度以及還(huan)(huan)原溫度等條件，將鎳(nie)(nie)(nie)閃速爐渣(zha)(zha)中鎳(nie)(nie)(nie)、銅優先還(huan)(huan)原為金(jin)屬(shu)，緩冷后進(jin)行磁(ci)(ci)選(xuan)分離(li)，得(de)到(dao)含鎳(nie)(nie)(nie)3.25%、銅1.20%的(de)精礦，鎳(nie)(nie)(nie)、銅的(de)回收(shou)率分別(bie)達到(dao)82.20%和80.00%。范興祥等采用濕法(fa)球磨-磁(ci)(ci)選(xuan)的(de)方法(fa)處(chu)理選(xuan)礦過程中產生(sheng)的(de)尾礦，可將90%的(de)含大量石(shi)英(ying)的(de)脈石(shi)與(yu)金(jin)屬(shu)礦物分離(li)，獲得(de)低(di)鎳(nie)(nie)(nie)硫化精礦。

重選法通常作為聯合選礦的一個環節，結合浮選機浮選、磁選機磁選(xuan)對尾礦進行(xing)二次選(xuan)別。選(xuan)礦法作為冶煉廢渣處理的(de)一(yi)個重要(yao)輔助環節，是比較(jiao)經濟有效的(de)一(yi)種(zhong)富集有價金(jin)屬的(de)方法，但適(shi)用(yong)的(de)原(yuan)料范圍狹窄，有較(jiao)大(da)的(de)局限性(xing)。

2、濕法(fa)回收工藝

濕(shi)法(fa)(fa)回收(shou)工藝(yi)(yi)包括浸(jin)出(chu)、固液分(fen)離、凈化(hua)除雜、鎳鈷分(fen)離、鎳鈷回收(shou)等(deng)過(guo)程(cheng)。根據浸(jin)出(chu)介(jie)質不(bu)同(tong)分(fen)為酸浸(jin)、堿(jian)浸(jin)、水浸(jin)等(deng)。酸浸(jin)法(fa)(fa)使用范(fan)圍廣、應用性強且工藝(yi)(yi)簡單，是廢渣(zha)浸(jin)出(chu)常(chang)用的(de)方(fang)法(fa)(fa)。浸(jin)出(chu)可分(fen)為預(yu)處(chu)(chu)理(li)后浸(jin)出(chu)和(he)直接浸(jin)出(chu)。預(yu)處(chu)(chu)理(li)后浸(jin)出(chu)主要(yao)是指對(dui)廢渣(zha)進行焙燒后再(zai)浸(jin)出(chu)的(de)方(fang)法(fa)(fa)。眾多鎳冶煉廢渣(zha)的(de)濕(shi)法(fa)(fa)回收(shou)工藝(yi)(yi)的(de)主要(yao)區別(bie)在于(yu)浸(jin)出(chu)過(guo)程(cheng)，其(qi)他單元操作(zuo)過(guo)程(cheng)的(de)原理(li)和(he)方(fang)法(fa)(fa)大致相(xiang)同(tong)。主要(yao)的(de)浸(jin)出(chu)工藝(yi)(yi)有常(chang)壓(ya)酸浸(jin)和(he)氧(yang)壓(ya)酸浸(jin)兩種。

常壓酸浸

常(chang)(chang)壓酸浸(jin)是應用(yong)廣泛(fan)的(de)濕(shi)法處理方法。可實(shi)現(xian)大多數金屬的(de)浸(jin)出(chu)，但以硫化(hua)物形(xing)態存在的(de)有價金屬很難(nan)浸(jin)出(chu)，所以浮選尾礦(kuang)的(de)直接酸浸(jin)就顯得困難(nan)。浸(jin)出(chu)過(guo)程(cheng)中(zhong)，鐵(tie)(tie)的(de)共浸(jin)出(chu)以及硅膠的(de)產(chan)生是不可避免的(de)，這樣給浸(jin)出(chu)液凈化(hua)除鐵(tie)(tie)、固液分離帶來了(le)很大的(de)困難(nan)，并且(qie)后續的(de)萃取分離中(zhong)鐵(tie)(tie)離子還會(hui)使萃取劑(ji)中(zhong)毒(du)而失去萃取能(neng)力(li)。為此，許多科研工(gong)作者研發了(le)加入輔(fu)助氧(yang)化(hua)劑(ji)的(de)常(chang)(chang)壓氧(yang)化(hua)浸(jin)出(chu)工(gong)藝，常(chang)(chang)用(yong)的(de)氧(yang)化(hua)劑(ji)有過(guo)氧(yang)化(hua)氫、重(zhong)鉻酸鉀、三氯化(hua)鐵(tie)(tie)和氯酸鈉等。

盡管常(chang)壓(ya)酸浸(jin)較(jiao)易實現，但(dan)有(you)價金屬(shu)(shu)的浸(jin)出率低，即便采用常(chang)壓(ya)氧(yang)化浸(jin)出也如(ru)此(ci)，常(chang)伴隨(sui)浸(jin)出液凈化除雜難(nan)的問題，且需要(yao)消耗大量(liang)的氧(yang)化劑，作(zuo)業成本(ben)高。此(ci)外，還存在(zai)浸(jin)出動力(li)學反(fan)應速率慢、浸(jin)出渣中仍含有(you)部(bu)分(fen)重金屬(shu)(shu)、不能安(an)全堆(dui)存等缺(que)點。

氧壓酸浸

氧(yang)壓酸(suan)(suan)浸(jin)(jin)實(shi)現了有價金(jin)屬的(de)選擇性浸(jin)(jin)出(chu)(chu)。在氧(yang)壓酸(suan)(suan)浸(jin)(jin)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，由于(yu)(yu)(yu)鐵(tie)離(li)子等的(de)水解會產生再生酸(suan)(suan)，酸(suan)(suan)耗遠遠低于(yu)(yu)(yu)常壓酸(suan)(suan)浸(jin)(jin)工藝，硫(liu)酸(suan)(suan)的(de)消(xiao)耗只相當于(yu)(yu)(yu)渣重(zhong)的(de)20%。同(tong)時，研究發現用雌黃(huang)鐵(tie)礦尾礦，二(er)氧(yang)化硫(liu)等作為硫(liu)酸(suan)(suan)的(de)替(ti)代物料可(ke)成(cheng)功地實(shi)現渣的(de)浸(jin)(jin)出(chu)(chu)。其中(zhong)(zhong)(zhong)雌黃(huang)鐵(tie)礦在氧(yang)壓浸(jin)(jin)出(chu)(chu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)不僅(jin)能提(ti)供硫(liu)酸(suan)(suan)，而且(qie)其中(zhong)(zhong)(zhong)硫(liu)的(de)氧(yang)化還(huan)能為浸(jin)(jin)出(chu)(chu)過程(cheng)提(ti)供熱量；水溶(rong)液中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)SO2可(ke)作為酸(suan)(suan)、絡合劑、氧(yang)化劑以及還(huan)原劑。

 總體來說(shuo)，濕法浸出(chu)(chu)技術是一種較清潔的(de)(de)(de)處理(li)方法，尤(you)其緩冷轉(zhuan)爐渣、熔煉渣的(de)(de)(de)氧(yang)壓酸浸，可(ke)實現(xian)金屬的(de)(de)(de)選擇(ze)性浸出(chu)(chu)，同時解(jie)決了常壓浸出(chu)(chu)過(guo)程中(zhong)鐵(tie)的(de)(de)(de)共(gong)浸出(chu)(chu)帶來的(de)(de)(de)分離和除(chu)雜(za)等問題。

3、火法回收工藝

熔煉貧化

爐渣(zha)貧化(hua)熔(rong)煉(lian)是回收(shou)(shou)渣(zha)中(zhong)鈷、鎳等(deng)金(jin)屬較傳統的(de)方(fang)法，通常有兩種(zhong)方(fang)法：一種(zhong)是直(zhi)接將爐渣(zha)返回到主流程的(de)上一工序；一種(zhong)是將爐渣(zha)用(yong)電爐或轉(zhuan)爐進行單獨貧化(hua)處理，產生的(de)中(zhong)間物再返回主流程。薩德伯里某鎳冶煉(lian)廠(chang)將熔(rong)融(rong)的(de)鎳轉(zhuan)爐渣(zha)返回到閃(shan)速爐中(zhong)進行有價(jia)金(jin)屬的(de)再回收(shou)(shou)；芬蘭(lan)某鎳冶煉(lian)廠(chang)采(cai)用(yong)閃(shan)速熔(rong)煉(lian)-轉(zhuan)爐吹(chui)煉(lian)工藝，轉(zhuan)爐渣(zha)和(he)閃(shan)速爐渣(zha)均經過電爐貧化(hua)，約有50%的(de)鈷進入高冰鎳中(zhong)回收(shou)(shou)。

熔(rong)煉貧化是一項能耗大且(qie)耗時(shi)的(de)(de)作(zuo)(zuo)業，不僅(jin)影響(xiang)爐子的(de)(de)處理能力，還(huan)會造成有害(hai)雜質在(zai)中間產(chan)物中的(de)(de)積累，而且(qie)產(chan)生難以捕收的(de)(de)低濃(nong)度(du)SO2氣體，污染工(gong)作(zuo)(zuo)和大氣環境，同時(shi)也不利于(yu)鈷的(de)(de)回收。

焙燒(shao)、還(huan)原預處理

爐渣通過適當的(de)焙(bei)(bei)燒和還(huan)(huan)原(yuan)預處理可將其(qi)中難處理的(de)橄欖石、尖(jian)晶石結構改(gai)變，使有(you)(you)(you)價金屬富集到(dao)易(yi)于處理的(de)硫(liu)(liu)化物、合(he)金或(huo)硫(liu)(liu)酸鹽、氯化物中進(jin)行回收。焙(bei)(bei)燒主(zhu)要(yao)有(you)(you)(you)硫(liu)(liu)化焙(bei)(bei)燒、氯化焙(bei)(bei)燒和脫砷焙(bei)(bei)燒；還(huan)(huan)原(yuan)預處理主(zhu)要(yao)有(you)(you)(you)還(huan)(huan)原(yuan)熔煉和還(huan)(huan)原(yuan)硫(liu)(liu)化熔煉。

焙燒(shao)是(shi)將爐渣脫砷或(huo)將有價金屬轉化成水溶(rong)性的(de)硫酸鹽或(huo)氯化物，同(tong)時控(kong)制一(yi)定的(de)焙燒(shao)氣(qi)氛和熱力學條件(jian)，使鐵不(bu)被硫化或(huo)氯化達到有價金屬與鐵分離的(de)目的(de)。

研究從(cong)鎳(nie)冶(ye)(ye)(ye)煉廢(fei)渣(zha)中回收(shou)鈷、鎳(nie)的(de)方法，能(neng)夠(gou)(gou)經濟有效地處理大量堆存的(de)冶(ye)(ye)(ye)煉廢(fei)渣(zha)，不僅(jin)解決(jue)了(le)(le)鎳(nie)冶(ye)(ye)(ye)煉企業(ye)廢(fei)渣(zha)長期堆存污染環(huan)境的(de)問題，而(er)且實(shi)現了(le)(le)資(zi)源的(de)綜合回收(shou)，給(gei)企業(ye)帶(dai)來了(le)(le)經濟效益。冶(ye)(ye)(ye)煉廢(fei)渣(zha)的(de)處理應注(zhu)重(zhong)各(ge)(ge)類廢(fei)渣(zha)的(de)協同處理、不同方法的(de)交叉結合，同時注(zhu)重(zhong)充(chong)分利(li)用冶(ye)(ye)(ye)煉廢(fei)渣(zha)中的(de)其他(ta)資(zi)源，才能(neng)真(zhen)正地實(shi)現資(zi)源的(de)綜合利(li)用和綠色利(li)用。我們紅星機械能(neng)夠(gou)(gou)提(ti)供各(ge)(ge)種(zhong)廢(fei)渣(zha)冶(ye)(ye)(ye)煉加工(gong)設備，歡迎點擊 了(le)(le)解詳(xiang)情。