红土镍矿处理方法综述 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
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沈阳有色金
属研究院相关研究成果简介-----报告人尹文新
1 引言
镍的性质和用途
金属镍是一种银白色金属，具有很多优良的物理和化学性质：高熔点（145 3℃），强磁性，良好的催化性和抗腐蚀性以及容易电镀等。正因为这些优良特性，镍被广泛应用于生产不锈钢，石油、化工和机械制造业中的耐腐蚀合金钢，航空航天领域的高温合金钢，磁性电工合金，催化剂及电镀等行业。随着上述工业部门的发展，特别是不锈钢工业的快速发展，近年来镍冶金工业发展迅速。
炼镍原料
镍是一种比较丰富的元素。地球中镍的含量约为3%，仅排在Fe、O、Si和M g之后。然而，在地壳中镍的含量很低，不到%，其丰度排在第24位。
地球上有四种含镍矿物：
⑴硫化镍矿——镍黄铁矿、镍磁黄铁矿和针硫镍矿等
⑵氧化镍矿——主要指红土镍矿
⑶含砷镍矿——红镍矿、砷镍矿和辉镍矿等
⑷深海含镍锰结核
深海含镍锰结核的数量现在还无法估计，由于开采成本太高，暂无法利用这种含镍资源。目前，世界各国正在研制海底机器人，为开采海底锰结核做前期准备工作。
含砷镍矿在地球上的储量很少，是一种次要的含镍资源。主要的炼镍原料是硫化镍矿和红土镍矿。
根据目前的炼镍技术水准，硫化镍矿含镍高于3%的被称为富矿，可不经选矿而直接冶炼；含镍较低的硫化镍矿需经过选矿进行富集，产出品位较高的硫化镍精矿再进行冶炼。红土矿很难用选矿方法来富集，通常是用冶炼的方法直接处理。
开发和利用红土镍矿资源的重要意义
⑴陆地上镍资源总量中硫化镍矿和红土镍矿的比例约为3：7，未来镍冶金工业的发展主要以红土矿为原料；
⑵硫化镍矿日趋枯竭，中国的硫化镍矿的年产量以10%的速度递减；
⑶红土镍矿埋藏在地表附近，开采成本低，不需要选矿，随着冶炼技术水准的提高，处理红土镍矿的成本不断降低；
⑷选择合适的生产方法，处理红土镍矿可不产生二氧化硫烟气污染；
⑸中国是镍的消费大国，同时又是贫镍国。
由以上事实可知，我国开发红土镍矿资源有着非常重要的意义。目前，世界各
国，特别是发达国家，都在积极开发或准备开发红土镍矿资源。
2 红土镍矿的特点
红土镍矿的地质结构
红土镍矿是由多雨的热带和亚热带的橄榄岩（Peridotite）和蛇纹石（Serpent ine）这样一些超级岩石的风化而形成的。红土镍矿床通常是分层存在于地表以下0 ~40米范围，矿床的地质结构为：覆盖层；褐铁矿层；过渡层；腐泥层；橄榄岩层。有价元素镍和钴主要分布在褐铁矿层，过渡层和腐泥土矿层。因此，人们通常将红土镍矿床分为三个矿层：
⑴褐铁矿层（Lateritic ore layer）
褐铁矿层离地表最近，主要矿物包括褐铁矿（Laterite）、针铁矿（Goethit e）、水铝矿（Gibbsite）和铬铁矿（Chromite）。矿石的化学成分和矿物组成很均匀，镍的含量较低，通常含有一定数量的钴，结晶性差，粒度较细。
⑵腐泥矿层（Saprolitic ore layer）
腐泥矿层埋藏较深，正好在基岩之上，主要含有石英（Quartz），滑石（Tal c），蛇纹石（Serpentine），橄榄石（Olivine）和硅镁镍矿（Garnierite）等矿物。矿石含镍量最高，但其化学成分和矿物组成极不均匀。
⑶过渡矿层（Transition ore layer）
过渡矿层位于褐铁矿层和腐泥矿层两层之间，镍、铁、镁和二氧化硅的含量也介于两层之间。
红土镍矿典型的浓度分布见图1，化学成分列于表1。由图1和表1可以看出：红土矿中铁的含量随深度的增加稳定降低；而镁和二氧化硅含量随深度增加；钴含量分布与铁相似，在褐铁矿层最高；镍的分布与镁和二氧化硅一致，在腐泥矿层含量最高。红土矿含水量都很高，一般为30%~50%。被氧化的红土镍矿一般都含有
铬、镁、锰、铁和铝等杂质。
图1 红土镍矿典型的浓度分布
表 1 各矿层红土矿的化学成分（%）
矿层Ni Co Fe MgO SiO
2褐铁矿层
过渡矿层
腐泥矿层
红土镍矿的分布和矿物组成的差异
目前，已发现有较大红土矿储量的国家有：Australia，Cuba，New Caledon ia，Papua New Guinea，Greece，Indonesia，Philippine，India和Burma 等国。中国云南的元江也有90多万吨金属储量的红土矿。由于红土镍矿的分布较广，各地红土矿的地质结构不完全符合上述三层的分布规律。印度尼西亚一处红土矿，分布在0~米处的红土矿含镍高达%~%，与其他地区情况差别较大。矿物组成也不尽相同，不同地域的几种红土矿的矿物组成实例如下：
⑴新喀里多尼亚Goro红土矿
2/3的颗粒粒度<10mm，细粒矿主要矿物组成为针铁矿（Goethite）和蛇纹石（Serpentine），少量矿物组成为滑石（Talc），水铝石（Gibbsite），绿泥石（Chlorite），石英（Quartz）和粘泥（Clay）等。粗粒矿主要含Cr-尖晶石（Cr-spinel），蛇纹石，水铝石和氧化镁矿。镍主要存在于针铁矿、蛇纹石和氧化锰矿中；钴存在于针铁矿和氧化锰矿中。
⑵新喀里多尼亚Plainedes Lacs红土矿
与Goro矿相比，含高岭石，绿泥石，菱铁矿（Siderite）和长石（Feldspa r）较多，含蛇纹石和水铝石较少。镍主要存在于针铁矿，蛇纹石，Fe-Mg硅酸盐和Fe-Mn氧化物中。
⑶印度尼西亚Sorowako红土矿
主要矿物组成是腐泥土（Saponite），粒度范围为10~100mm，主要矿物是镁和镁铁硅酸盐及针铁矿。镍的含量不均匀，镍主要存在于蛇纹石，橄榄石，绿泥石和闪石（Amphibole）中，钴存在于氧化锰矿中。
⑷印度的Sukinda红土矿
主要矿物组成为石英和针铁矿，次要矿物是磁铁矿（Magnetite），铬铁矿（C hromite），滑石，赤铁矿（Hematite）和高岭石（Kaolinite），镍主要存在于针铁矿中。
⑸希腊Eaboea岛红土矿
主要矿物是赤铁矿和石英，次要矿物包括针铁矿（γ-FeooH），绿泥石[(Ni,M g,AI)12(Si,Al)8O20(OH)6]，铬铁矿[(Mg,Fe)(Cr,Al)2O4]和含镍滑石[Ni3Si4O10(O H)2]等。
3 工业上处理红土镍矿的主要方法
红土镍矿的火法冶金
红土镍矿中的主要元素是铁和镁，从红土矿提取镍，需要考虑如何处理镍、铁和镁之间的关系。根据冶金热力学原理，镍和铁与硫的亲合力远远大于镁，而镁与氧的亲合力远远大于镍和铁。因此，实现镍和铁与镁的分离是很容易的。另一方面，金属氧化物比硫化物稳定得多，铁的氧化物比镍的氧化物稳定得多。红土镍矿的火法冶金工艺就是基于这种亲合力的差异而设计的。
红土镍矿的还原硫化熔炼（镍锍或冰镍熔炼）
红土镍矿还原硫化熔炼工艺，也称冰镍熔炼工艺（Nickel matte smelting pr ocess）是炼镍工业应用最早的火法冶金方法，始于1889年。我国的还原硫化熔炼通常用鼓风炉（小高炉）代替电炉。该工艺过程主要包括三部分：炉料准备、低冰镍熔炼和低冰镍的吹炼。熔炼过程需加入硫化剂（硫，黄铁矿或硫酸钙）使红土矿中的镍和部分铁转变成硫化物（低冰镍），而其他成分进入渣相。在吹炼阶段再将硫化亚铁变成FeO造渣而留下Ni3S2（高冰镍）。低冰镍的主要化学成分为10%~ 30%Ni，50%~60%Fe和9%~12%S；高冰镍成分：75%~78%Ni，%~0,6%Fe 和21%~22%S。该工艺由于无法解决二氧化硫污染而逐渐被淘汰。
镍铁熔炼工艺
红土矿的镍铁熔炼工艺（RKEF Process）的原理是先将物料进行干燥和焙烧，然后在高温下，使红土矿中镍和铁的氧化物还原成镍铁合金。由于铁与氧的亲合力比较大，在熔炼过程中几乎所有的镍被还原，而铁只有60%~70%被还原，其余部
分以FeO形式造渣。典型的红土矿镍铁熔炼工艺由干燥、回转窑焙烧和电炉熔炼三部分组成，适合处理含镍较高的腐泥矿层红土矿。
火法—湿法联合流程
用火法—湿法联合流程处理红土矿是指20世纪20年代开发的还原焙烧—氨浸流程，按发明人的名字叫做Caron工艺（Caron Process）。20世纪70年代，我国曾采用Caron Process为阿尔巴尼亚建一个镍厂，建厂前的中间试验在上海冶炼厂进行。在该工艺过程中，红土矿先经过选择性还原焙烧，将物料中的镍、钴和部分铁还原成金属，接着通过氨浸过程使镍钴转入溶液，然后经过脱氨、氢还原和烧结过程得到最后产品镍粉或氧化镍。应该指出的是，Caron工艺的镍、钴回收率比较低，镍回收率为75%~80%，钴为40%~45%。
湿法冶金流程
工业上采用的处理红土矿的湿法冶金工艺是指高压硫酸浸出工艺（HPAL Proce ss）。该工艺于1959年用于处理古巴毛湾红土镍矿（Mao Bay Process）。高压酸浸过程在高压釜中进行。由于浸出温度和压力都很高，镍和钴的浸出率均较高，且浸出选择性好，红土矿中的铁进入溶液的量很少，大部分留在浸出渣中。该法适合处理含镍含钴较高的褐铁矿层红土矿。高压酸浸过程的主体设备高压釜比较昂贵，建厂投资很大。
4 红土镍矿处理方法的研究进展
成熟工艺的改进
成熟工艺是指前面已经讨论过的工业上已经应用的四种红土矿处理技术。在这四种处理技术中，还原硫化熔炼过程技术落后，环境污染严重，近年来没有什么新发展；还原氨浸法，即Caron Process，虽然具有选择性强的优点，但由于工艺流程长，镍钴回收率过低，目前世界上只有3~4家企业采用。在工业上得到广泛应用的技术是高压酸浸和电炉炼镍铁两种方法。近年来，这两种方法得到了不断改进和
发展。
电炉炼镍铁工艺的改进
（1）遮弧熔炼和电炉侧墙铜水套的应用
为了提高生产能力和降低镍铁生产的电能消耗，近年来，电炉炼镍铁的电炉功率水平在不断提升。如图2所示，电炉功率水平由上世纪70年代的2万千伏安可能将来会被提高到12万千伏安。电炉功率水平的提升主要靠两项新技术的应用来实现：一是用遮弧熔炼操作方式替代传统的插入电极操作方式，二是在电炉侧墙安装铜冷却水套。引入遮弧熔炼能使提供给电炉的大部分功率通过电极弧对覆盖熔体的料坡进行辐射的方式释放，而不只是对炉渣熔体直接进行电阻加热。将遮弧熔炼操作和安装铜冷却水套两者结合起来，能使炉床总功率密度从150Kw/m2提高到400 Kw/m2，而熔池功率密度不提高，依然维持在100 – 150 Kw/m2。
由上述分析可知，提高功率是通过提高弧功率，即通过提高电压和电极端部与熔渣之间的电弧长度实现的。然而，长弧会带来一些问题：电弧越长，越不稳定，电流和功率波动越大，越容易造成局部高温和过热。
这些问题需要通过安装先进的控制技术和功率稳定技术加以解决。
图2 电炉功率随时间变化趋势
（2）电炉炼镍铁炉渣利用技术的研究
在电炉炼镍铁过程中，生产1吨金属镍量的镍铁大约会产生50吨的炉渣。如果年产2万吨金属镍量的镍铁，则每年将会产出100万吨的炉渣。这么大量的炉渣如何处理一直是困扰镍铁冶炼厂的一大难题。将熔融状态下的炉渣制备成矿物纤维，然后进一步加工成保温材料或用于造纸的技术为电炉炼镍铁炉渣的利用找到了一个可行的途径。目前，这项技术已经取得了突破性进展。
（3）提高冶炼过程回收率和镍铁产量
1）通过提高烟气排风机的能力，使气流速度提高，进而使焙烧处理能力由80t /h提高到100t/h；
2）在焙烧配置铲式加料机，将物料送到窑内中间的几个位置，提高供热效率，进而使加料量由100t/h提高到120t/h。
日本一企业通过以上两项技术改进，镍铁的总产量可由18000tNi/年提高到22 000tNi/年。
（4）电炉炼镍铁工艺的节能减排
1）采用直流和低频电源电炉
国外有许多采用直流矿热电炉炼镍铁的报导，节能效果明显。我国开展了低频电源（~13Hz）炼镍铁的试验，结果表明：功率因素提高5%，节电5%，增加产量10%，电极消耗降低20%。
2）用电炉高温烟气直接干燥红土矿
红土矿含水在30%以上，通常是用煤，重油或煤气加热，将其干燥，能源消耗高。将电炉高温烟气直接干燥红土矿可达到以下两个目的：
①消除电炉烟气和烟尘的排放；
②每吨镍铁节约吨标煤。
高压浸出工艺的改进
（1） Henkel加压浸出工艺
德国汉高公司将氨浸和萃取技术引入红土镍矿高压酸浸工艺，终端产品为电镍。
（2） Amax高压浸出工艺
Amax公司利用经过焙烧的硅镁矿中和加压酸浸的母液，实现同时处理低镁和高镁两种类型红土矿。
（3）菲律宾Sumitomo金属有限公司的改进
Sumitomo公司将红土矿的高压浸出与硫化物沉淀两个过程结合起来，将硫化物沉淀后的贫液返回到高压浸出预中和，从而达到提高镍钴回收率的目的。
处理红土镍矿的新方法
火法冶金技术
⑴红土镍矿热富集技术
红土镍矿含镍品位低，但由于矿物组成复杂，无法采用传统选矿方法加以富集。因此，从红土镍矿中提取镍工艺过程复杂，投资大，能耗高。针对这一问题，人们广泛开展了红土镍矿热富集技术的试验研究。
1)高温热富集
在较高温度（1250~1350℃）下，借助合适的还原剂和添加剂对红土
矿进行固相还原，然后通过磁选得到镍铁产物。
2）低温热富集
在较低温度（700~1000℃）下，借助合适的还原剂和添加剂对红土矿
进行选择性固相还原，使红土矿中的氧化镍和少量氧化铁还原，可以得到含镍较高的富集产物。通过浮选或湿法浸出的方法可从富集产物中回收镍。
（2）小高炉炼镍铁技术
近年来，我国一些企业采用炼钢小高炉处理红土镍矿，产出低品位镍铁或含镍生铁。在镍价较高（＞6美元/磅）的情况下，小高炉炼镍铁会产生一定的经济效益。然而，这种方法的采用受到以下几方面的限制：
1）小高炉炼镍铁技术的原料适应性差，只有腐泥矿层上端含铁较高的红土矿适合采用这种方法；
2）与铁精矿相比，红土矿含铁含镍都很低，冶炼成本较高；
3）小高炉炼铁工艺产生环境污染问题在炼镍铁时依然存在。从长远观点看，这种方法必然被禁止采用。
湿法冶金技术
⑴红土矿和硫化矿同时高压酸浸技术
加拿大. Ferron和. Fleming研究了红土矿和硫化镍矿同时高压浸出技术。试验结果表明，利用这种方法在技术上是可行的，除镍外，同时得到了硫和贵金属等副产品。
⑵用海水为介质对红土矿进行高压浸出
加拿大的Debbie Marshall等人研究了红土矿的海水高压浸出过程。试验结果表明，海水浸出过程可减少酸的消耗，加快浸出速度，钴的浸出率略有提高。不足的是海水对设备的腐蚀加重。
⑶常压浸出技术进展
常压浸出工艺技术和设备都比较简单，建厂投资费用少，一直受到人们的青睐。在镍价较高，硫酸价格较低（低于800元/吨）的情况下，采用常压浸出技术处理过渡层红土镍矿是有利可图的。应该指出的是，处理红土镍矿的常压浸出技术所产生的浸出渣和沉铁渣必须是无害渣，可以堆放，最好是作为副产品得到利用。
近年来开发的红土镍矿常压浸出技术一般涉及以下几种单元操作：红土矿—（预处理）—浸出—从浸出液中除铁—从除铁后液中沉镍。得到的镍沉淀物可作为中间产品出售或进一步深加工。根据需要，镍沉淀物可以是碳酸镍，氢氧化镍，也可以是硫化镍等化合物沉淀。工艺流程中的除铁方法是整个工艺的关键技术。除铁效果的好坏涉及到镍和钴浸出率的高低，液固分离操作的难易以及浸出-沉铁渣是否是无害渣，是否可以排放。目前，红土镍矿常压浸出的除铁可通过以下几种途径实现：
1）通过硫酸化焙烧预处理，将铁转化成三氧化二铁，浸出期间
铁不被浸出而留在浸出渣中；
2）硫酸浸出，黄钠铁矾法除铁；
3）硫酸浸出，针铁矿法除铁；
4）盐酸浸出，赤铁矿法除铁。
5 红土镍矿处理技术研究成果简介
沈阳有色金属研究院红土镍矿处理技术研究概况
沈阳有色金属研究院是中国有色矿业集团全资的专门从事有色金属资源开发与综合利用的科技企业，主要从事有色金属选矿、冶金、材料、选矿药剂、贵金属及分析测试技术研究、推广和服务。我院2005年开始红土矿冶炼工艺技术研究，目前已经累计完成红土矿冶炼研究项目11项，其中国家级科研立项4项，集团公司下达或企业委托项目7项。我院是“辽宁省镍资源开发利用工程技术研究中心”依托单位，建设有红土镍矿湿冶炼、火法冶炼试验室及中试厂。其中由中国有色集团投资1 500万元建设的火法冶炼镍铁、炉渣综合利用和红土矿直接还原—磁选试验线是国内唯一的中试线，为我院开展红土矿处理技术研究创造了条件。我院希望以开发出的技术与APOL国内外相关企业开展技术交流、合作。
主要研究成果
（1）红土镍矿冶炼镍铁技术
根据加拿大Hatch公司的建议，2007年中国有色矿业集团投资1000多万元在我院建设了一条红土矿炼镍铁中间试验生产线。生产线的主体设备配置：一台∮×10m的干燥窑，一台∮×的回转窑，一台1000kvA的矿热电炉，两台布袋除尘器，一套终端控制系统和一套进口的烟气检测装置。
在红土镍矿炼镍铁工程建设之前，开展中间试验是十分必要的，也是大型镍铁工程项目都遵循的作法。通过中间试验可确定合适的红土矿脱水率；考察还原温度和红土矿成份与还原窑结圈的关系；考察还原剂配入量与镍和铁还原率及镍铁品位之间的关系；考察红土矿成份对粗镍铁含杂指针及炉渣性能的影响；考察镍铁冶炼的能耗和镍回收率等技术经济指标。中试结果能为镍铁工程设计和生产操作提供重要依据。
我院用来自缅甸、菲律宾和印度尼西亚的红土矿试样开展了5次不同试验目的的镍铁中间试验。试验累计处理红土镍矿共2400吨，生产镍铁230吨。通过4年多的试验工作，我们积累了丰富的经验，也发现了不同类型红土矿的特点和规律，为镍铁工程设计和生产操作提供了关键性数据。
（2）红土镍矿常压浸出技术
从2005年开始，我院一直在研究红土镍矿常压浸出技术。含镍较低，含钴较高，含铁很高的褐铁矿型红土矿适合采用高压浸出技术处理，含镍高，含镁高的腐泥型红土矿适合用于炼镍铁，而镍、铁、镁含量介于两者之间的过渡型红土矿目前还没有成熟技术可用。我院开发的红土镍矿常压浸出工艺就是用来处理过渡型红土矿的技术。有数据表明，过渡型红土矿的数量巨大，开发常压浸出技术有十分重要意义。
我院开发的常压浸出工艺通过预处理和浸出同时沉铁两项关键技术达到以下目的：
1）浸出和沉铁渣沉降和过滤性能好；
2）浸出和沉铁渣含镍低，镍浸出率高；
3）浸出和沉铁过程的渣率低；
4）浸出和沉铁渣必须是无害渣，可排放，最好是浸出渣能再利用。我们开发
的红土矿常压浸出工艺达到的技术经济指标：
浸出沉铁渣率＜85%，渣含镍＜%，镍浸出率＞85%，浸出-沉铁渣经洗涤后
的物相组成如图3所示。从物相分析结果可以确定该沉铁渣为无害渣。
图3 浸出-沉铁渣X-光衍射图谱
（3）镍铁冶炼炉渣综合利用技术
适合冶炼镍铁的红土矿由于含镍、铁元素之和一般不超过20%，因此，镍铁冶炼会产生大量的高温高硅炉渣。为了有效利用炉渣热能，减少炉渣排放，沈阳有色金属研究院借鉴相关行业的成熟技术，由中国有色集团投资500万元，建设了利用镍铁冶炼电炉高温熔融炉渣直接生产超细纤维中试线。该中试线的主体设备：保温渣包、专用成纤机，干法集纤室、纤维水浮精选系统、小型造纸线、保温材料压制成型设备。目前，我院利用该套中试线开展了某红土矿、山西煤矸石生产无机纤维、无机纤维纸、保温材料试验研究。试制无机纤维纸达到了国家C级标准，保温材料达到国家标准。研究结果表明，镍铁冶炼高温炉渣经过适当的成份调整可用于造纸或生产保温材料的无机纤维，为镍铁冶炼渣的利用找到了可行的途径。
（4）红土镍矿直接（深度）还原、选矿富集技术
由于红土镍矿镍的赋状态复杂，多以氧化物、硅酸盐等形式存在，而且嵌布粒度极细，因此选矿方法不能对镍矿物进行富集。随着技术的发展和人们对红土镍矿的认
识越来越深，红土镍矿直接还原—选矿富集，提高电炉入料镍品位成为近年来研究的热点。中国有色矿业集团组织沈阳有色金属研究院与国内高校联合开展了此项研究，投资100余万元建设了中试线。中试线的主体设备有对辊压球机、∮×回转短窑、MQY—×球磨机、立式转环感应式LGS—500湿式强磁选机，CTS—0503永磁选机等。原矿加入还原剂、粘合剂压球、高温直接还原、磨矿、磁选，在回收率水平较高的情况下，可使精矿镍品位富集三倍以上，为电炉冶炼节能开辟了一条新
的途径。
2×1.5万吨年红土镍矿湿法冶炼项 目 可行性分析 2010年4月25日 目录
一、概况 二、建设规模及厂址的选择 三、产品方案 四、原料来源 五、工艺流程 六、三废治理和环境保护 七、投资估算 八、销售收入、生产成本及损益测算 一、概况 全球陆基镍储量约为12000万吨，其中40%为硫化矿，60%为氧化矿（红土矿），硫化矿主要分布在俄罗斯、加拿大和中国，总量约5000万吨，目前镍产量的60%来自硫化矿。硫化矿资源经过多年开采，资源已逐渐枯竭，最近十多年未见有发现大型硫化镍矿的报道，为满足世界经济发展对镍的需求，普遍已将目光转向开发红土矿型镍资源。红土矿资源的特点：1）资源丰富，埋藏浅，易勘探，均为露天开采，采矿成本低。2）伴生钴含量高，钴可以分摊部分镍成本。 3）红土矿产于热带、亚热带、大多濒临海洋，交通运输方便。 发达国家依靠雄厚资金，先进技术和国际经营经验，在国
际矿业全球化的竞争中已先走一步。目前国外的许多知名镍生产企业都已涉足红土矿开发，部分已取得了实质性进展。例如鹰桥公司与BHP公司合作开发的印度尼西亚含镍红土矿项目，Inco公司在印尼以及新喀里多尼亚开发的红土矿项目等。 由于硫化镍可供开发资源的明显减少，世界未来十年镍产量的增加将主要来源于红土型镍矿资源的开发，而红土型镍矿资源开发中，湿法技术发展趋势大于铁镍火法冶炼技术；虽然湿法技术与红土型镍矿的火法冶炼厂的投资成本大体相当，即年生产能力每磅镍8～12美元。但是随着湿法技术的日趋成熟、设备制造技术的进步和规模的扩大，湿法镍厂在下一轮兴建或扩建项目中，其基建投资将会明显下降；湿法工艺的生产成本在一般情况下低于铁镍流程，加上湿法耗能明显低于铁镍流程。因此，在经济上，湿法技术将显示出其优越性； 国内目前处理红土镍矿大部分都是采用火法生产镍铁或镍铬合金，但最近已有三个常压酸浸的项目投产，其中广西银亿科技矿冶有限公司（年产5000吨电积镍，300吨碳酸钴）运营状况较好，正在扩建二期5000吨年项目，并且配套建设从废水中提取镁盐产品的生产线。 二、建设规模及厂址选择
红土镍矿概况简介 一、红土镍矿来源及成分 1、红土镍矿的来源 表1-6 红土镍矿资源在各地区的分布状况 国家或地区资源/Mt 镍品位/% 含镍量/% 占总量的比例/% 澳大利亚2452 0.86 21 13.1 非洲996 1.31 13 8.1 中、南美洲1131 1.51 17 10.6 加勒比海944 1.17 11 6.9 印度尼西亚1576 1.61 25 15.7 菲律宾2189 1.28 28 17.4 新喀里多尼亚2559 1.44 37 22.9 亚洲和欧洲506 1.04 5 3.3 其他269 1.18 3 2.0 总计12621 1.28 161 100 2、红土镍矿的成分 1）低镍高铁矿 Ni Fe H2O P SiO2 MgO CaO 0.6%-1.0% 48%-52% 30%-35% 0.003%-0 .009% 3.0%-6.0% 0.5%-2.8 % 0.01%-0.1% 2)中镍高铁矿 Ni Fe H2O P SiO2 MgO CaO 1.3%-1.7% 25%-40% 30%-40% 0.003%-0 .009% 3.0%-6.0% 0.5%-2.8 % 0.01%-0.1% 3）高镍低铁矿
Ni Fe H2O P SiO2 MgO CaO 1.7%- 2.1% 13%-18% 30%-35% 0.003%-0 .009% 3.0%-6.0% 0.5%-2.8 % 0.01%-0.1% 二、红土镍矿冶炼工艺 目前，世界上投产的红土镍矿处理方法如下： 还原造锍熔炼－吹炼－高锍镍精矿 火法镍铁 还原镍铁熔炼－吹炼 红土镍矿精练－电镍 选择性还原焙烧－常压氨浸 湿法 加压酸浸 1 红土镍矿的火法处理工艺 还原熔炼生产镍铁 世界上用得最多的火法处理工艺是还原熔炼生产镍铁。其原则工艺流程见图1-2。由于原矿含有大量附着水和结晶水，所以熔炼前的炉料准备主要是脱水和干燥。一般是在干燥窑内脱除附着水，在较长的回转窑内于较高的温度下焙烧，进一步把结晶水排除，同时炉料得到预热以节约电炉能耗。出窑炉料温度为980℃～1000℃，直接送入电炉上面的料仓中，经还原熔炼制取高碳镍铁，其可以做冶炼不锈钢的原料，但大部分用于精炼[36]。 就还原熔炼的设备而言，较大生产规模的工厂大都采用电炉熔炼，少数几个小厂采用鼓风炉熔炼。鼓风炉熔炼生产镍铁的优点是投资小、能耗较低，适合规模小、电力供应困难以及含镍较低的红土矿区；它的缺点是对矿石适应性差，对镁含量有较严格的要求，另外也不能处理粉矿，对入炉炉料也有严格的要求。电炉熔炼的工艺适合处理各种类型的氧化镍矿。生产规模可依据原料的供应情况决定，可大可小，对入炉炉料业没有严格要求，粉料或大块料都可以处理，但缺点是能耗太大[15,37-39]。
红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要有：美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。我国镍矿资源储量中70%集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北7个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27%。 世界红土型镍矿开发进展的原因 我国镍矿类型主要为硫化铜镍矿和红土镍矿。我国的红土镍矿主要从印尼（一半左右）进口。 由于自1970年起日本与菲律宾开始进行合作，成立合资矿业公司开采含镍2%以上的高品位镍矿，运送回新日铁和住友商社进行冶炼，导致菲律宾的高品位镍矿砂被日本企业垄断，而我国只能进口镍含量在0.9%～1.1%的低品位镍矿砂。 我国周边国家有镍矿储量1125万吨，只分布在少数国家，包括俄罗斯(660万吨)、印度尼西亚(320万吨)、菲律宾（41万吨）、缅甸(92万吨)和越南(12万吨)，但占世界总储 量比例较大，约占23%。其中红土镍矿主要分布在印度尼西亚、菲律宾以及缅甸镍资源主要为基性、超基性岩体风化壳中的红土镍矿，分布在群岛的东部， 奥比、瓦伊格奥群岛，以及伊利安查亚的鸟头半岛的塔纳梅拉地区，由于印度尼西亚超基性岩带风化壳广泛分布，因此其红土型镍钴矿有良好的找矿前景。菲律宾也以红土镍为主，主要分布在诺诺克岛。缅甸也有红土型硅酸镍矿，受印缅山脉超基性岩带控制，分布在中部盆地西缘。俄罗斯的镍资源分布在西伯利亚地台西北缘诺里尔斯克硫化铜镍矿区。越南镍矿为铜镍硫化物型，分布在西北部，已知有山萝省的班福矿床，赋存在黑水河裂谷塔布蛇绿岩带内，有探明储量12万吨。 世界红土型镍矿开发进展的原因 随着世界90年代经济发展，占镍用途65%的不锈钢需求增长坚挺，需求前5年平约每年增长4%以上，预测今后5～10年，增长率3.5%一4%，其中亚洲的镍需求增长率将是7%。然而，世界可供近期开发的硫化镍资源，除了加拿大的Voisey Bay镍矿以外，几乎寥寥无几。全球至今约探获7000万吨镍金属量的资源。其中，硫化镍约3000万吨，占42%。其余均为红土型镍。开发利用红土型镍矿的长处在于： 第一，红土型镍资源丰富，全球均有4100万吨镍金属量，勘查成本低。 第二，采矿成本极低。
红土镍矿湿法冶炼项目可行性分析 2011-5-19 10:30:33 来源:互联网浏览 1028 次收藏我来说两句 2×1、5万吨/年红土镍矿湿法冶炼项目可行性分析 2010年4月25日 目录 一、概况 二、建设规模及厂址得选择 三、产品方案 四、原料来源 五、工艺流程 六、三废治理与环境保护 七、投资估算 八、销售收入、生产成本及损益测算 一、概况 全球陆基镍储量约为12000万吨,其中40%为硫化矿,60%为氧化矿(红土矿),硫化矿主要分布在俄罗斯、加拿大与中国,总量约5000万吨,目前镍产量得60%来自硫化矿。硫化矿资源经过多年开采,资源已逐渐枯竭,最近十多年未见有发现大型硫化镍矿得报道,为满足世界经济发展对镍得需求,普遍已将目光转向开发红土矿型镍资源。红土矿资源得特点:1)资源丰富,埋藏浅,易勘探,均为露天开采,采矿成本低。2)伴生钴含量高,钴可以分摊部分镍成本。 3)红土矿产于热带、亚热带、大多濒临海洋,交通运输方便。 发达国家依靠雄厚资金,先进技术与国际经营经验,在国际矿业全球化得竞争中已先走一步。目前国外得许多知名镍生产企业都已涉足红土矿开发,部分已取得了实质性进展。例如鹰桥公司与BHP公司合作开发得印度尼西亚含镍红土矿项目, Inco公司在印尼以及新喀里多尼亚开发得红土矿项目等。
由于硫化镍可供开发资源得明显减少,世界未来十年镍产量得增加将主要来源于红土 型镍矿资源得开发,而红土型镍矿资源开发中,湿法技术发展趋势大于铁镍火法冶炼技术;虽然湿法技术与红土型镍矿得火法冶炼厂得投资成本大体相当,即年生产能力每磅镍8～12美元。但就是随着湿法技术得日趋成熟、设备制造技术得进步与规模得扩大,湿法镍厂在下一轮兴建或扩建项目中,其基建投资将会明显下降;湿法工艺得生产成本在一般情况下低于铁镍流程,加上湿法耗能明显低于铁镍流程。因此,在经济上,湿法技术将显示出其优越性。 国内目前处理红土镍矿大部分都就是采用火法生产镍铁或镍铬合金,但最近已有三个 常压酸浸得项目投产,其中广西银亿科技矿冶有限公司(年产5000吨电积镍,300吨碳酸钴)运营状况较好,正在扩建二期5000吨/年项目,并且配套建设从废水中提取镁盐产品得生产线。 二、建设规模及厂址选择 国内外红土镍矿湿法冶炼单项目得镍产量规模大多在3万吨以下,国际上比较著名得如古巴毛阿湾得规模3万吨/年;尼加罗切格瓦那2、3万吨/年;澳大利亚得雅布鲁3万吨/年;澳大利亚布隆0、9万吨/年;考斯0、9万吨/年;澳大利亚得莫林莫林得设计规模4、5万吨/年(实际产能3、5万吨/年),国内广西银亿与江西江锂得设计产能5000吨/年,云南元江设计能力为3000吨/年。目前广西银亿正在进行技术改造将现有产能扩大到10000吨。江西江锂也有计划新建1、5万吨/年得项目。 结合江铜得实际情况,并考虑红土镍矿资源得供应现状,拟将建设规模定为2×1、5万吨/年金属镍,同时配套建设2×30万吨/年硫铁矿循环经济项目,可以为湿法冶炼提供硫酸、蒸汽及电力。 红土镍矿湿法冶炼生产耗水耗酸量大、用地多及物流量大,必需依赖大容量物流通道,为降低企业成本、打造核心竞争力,项目得选址需要考虑得主要因素有:主要原材料(硫酸、石灰与红土镍矿)得物流成本、物流吞吐量、可就近选址建设尾矿库堆存酸浸废渣、工业基础设施完备等。 经过考察与调研,我们认为瑞昌市码头镇工业园建设条件相对较好,主要情况如下:1、土地供应充裕。工业城规划面积有78平方公里,目前工业城内暂无大得企业进驻,能够预留数千亩土地,工业城内路域平阔,岸坡平缓,平整量小,可满足园区集约化与可持续发展要求。 2、区位交通便捷。境内105、316国道与九景高速、昌九高速、赣粤高速、沪蓉高速与杭瑞高速交织贯通,公路交通优势明显;铁路货运站白杨站、夏畈站距工业城分别只有14公里、7公里;长江岸线全长19、5公里,主航道深泓线紧贴南岸,为双向航道,属长江一级主航道,常年适应2000吨级以上船舶作业,最大停泊能力为万吨级海轮,境外矿石可由江海联运直达专用码头,物流成本较低。相对于把建设地址选在德兴铜矿做了物流成本对比(见表1) 3、供
红土镍矿 1．镍矿概述 目前，已探明陆地上的镍矿资源中，镍金属的工业储量约为八千万吨，镍矿物主要以硫化镍矿和镍红土矿（也称红土镍矿）两种形式存在，其中硫化镍矿约占20%、镍红土矿大约75%、硅酸镍矿占5%，镍矿的开发利用以硫化镍矿和镍红土矿为主，主要产镍国加拿大、俄罗斯、澳大利亚、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、古巴、中国。 1.1硫化镍矿 硫化镍矿主要以镍黄铁矿(Fe,Ni)9S8、紫硫镍铁矿(Ni2FeS4)、针镍矿(NiS)等游离硫化镍形态存在，有相当一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中，按镍含量不同，原生镍矿可分为三个等级： 特富矿：Ni≥3%，富矿：1%≤Ni≤3%，贫矿：0.3%≤Ni≤1% 1.1.1硫化镍矿的分布 加拿大：萨德伯里镍矿带、林莱克-汤普森镍矿带； 俄罗斯：科拉半岛镍矿带、西伯利亚诺里克斯镍矿区； 澳大利亚：坎巴尔达镍矿 中国：金川镍矿带、吉林磐石镍矿带 芬兰：科塔拉蒂镍矿带 1.1.2硫化镍矿的选矿处理方式 绝大多数的原生硫化镍矿的镍含量都低于3%，对于镍含量在0.3-1%
的硫化镍矿则需要进行选矿处理。在含铜的硫化镍矿中，镍主要呈镍黄铁矿、针硫镍矿、紫硫镍矿等游离硫化镍形态存在，此类硫化镍矿主要用丁基或戊基等高级黄药有效浮选。浮选后的镍精矿可分为镍含量从3%到8%每相差0.5%分一个级，共有11个级别： 特级品Ni≥8%，一级品7.5%≤Ni≤8% …… 九级品3.5%≤Ni≤4%十级品3%≤Ni≤3.5% 1.1.3硫化镍矿提镍方式 硫化镍原矿（浮选）----镍精矿（鼓风炉熔炼）----低冰镍（转炉吹炼）----高冰镍（加硫酸常压，高压浸出）----硫酸镍（电解）---电解镍。 1.2镍红土矿 在氧化镍矿中，镍红土矿含铁高，含硅镁低，含镍为1%～2%；硅酸镍所含铁低，含硅镁高，含镍为 1.6%～4.0%。目前，氧化镍矿的开发利用是以镍红土矿为主，它是由超基性岩风化发展而成的，镍主要以镍褐铁矿(很少结晶到不结晶的氧化铁)形式存在。 1.2.1镍红土矿的分布： 新喀里多利亚镍矿带 印度尼西亚：摩鹿加镍矿带、苏拉威西镍矿带； 菲律宾：巴拉望地区镍矿带； 澳大利亚：昆士兰镍矿带； 巴西：米纳斯吉拉斯镍矿带、戈亚斯镍矿带； 古巴：奥连特镍矿带
“湿型”红土镍矿选矿设计探讨 唐广群, 陈名洁 （中国恩菲工程技术有限公司，北京100038） 摘要：本文主要针对湿型红土镍矿的矿床特征，从选矿角度提出了需要回收这部分有用矿物时必须采用破碎设备才能实现的观点。论文还阐述了红土矿选矿的一般工艺流程及特点，重点提出了红土镍矿在选矿设计流程中破碎、洗矿方面需要特别注意的问题。论文从设计角度出发论述了破碎设备、破碎系统配置优化、洗矿设备选择及其改进措施等内容。 关键词：红土镍矿；破碎；洗矿；双齿辊筛分破碎机；混料机；设备配置优化 Wet type laterite nickel ore beneficiation design discussion TANG Guang-qun1，CHEN Ming-jie (China ENFI Engineering Corporation，Beijing 100038) Abstract: According to the wet type laterite nickel ore deposit features, from the perspective of mineral processing, the paper represented crushing equipment must be used if need to recover the valuable mineral. Paper also represented the general technological process and characteristics of laterite ore beneficiation, highlight the laterite nickel ore crushing, washing in the mineral processing design process need to pay more attention to the problems. From the design aspect，paper discussed the crushing equipment , crushing system configuration optimization, and washing equipment selection and improvement measures. Key words: laterite nickel ore; crushing; washing; double toothed roll mineral sizer; mixer; equipment configuration optimization 1 “湿型”红土镍矿矿床特征 “湿型”红土矿主要是指那些在热带、亚热带或温带地域中岩石强烈风化作用下形成的富铁及低硅氧化物的表土层。红土矿一般都是风化残积矿石，母岩常为基性岩体，其岩石主要包括含镍镁橄榄岩或含镍纯橄榄岩。原岩经自然氧化、雨淋等作用，雨水将易溶于水的钙镁离子带走，剩下的作者简介：唐广群（1968-），男，内蒙古宁城人，高级工程师，主要从事选矿咨询设计工作。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 红土镍矿处理工艺：火湿法结合工艺 一、还原焙烧－磁选工艺 火法－湿法相结合的工艺处理氧化镍的工厂，目前世界上工业化生产的只有 日本冶金（Nippon Yakim）公司的大江山冶炼厂，原矿磨细后与粉煤混合制团，团矿经干燥和高温还原焙烧，焙砂球磨后得到的矿浆进行选矿重选和磁选分离得到镍铁合金产品。 火法－湿法结合工艺的最大特点是生产成本低，能耗中能源由煤提供，吨矿 耗煤160～180Kg。而火法工艺电炉熔炼的能耗80%以上由电能提供，吨矿电耗560～600kWh，两者能耗成本差价很大，按照目前国内市场的价值计算，两者价格相差3～4 倍。但是该工艺存在的问题仍较多，大江山冶炼厂虽经多次 改进，工艺技术仍不够稳定，经过几十年其生产规模仍停留在1 万t Ni/a 左右。 有关专利公开了一种从红土镍矿中回收镍的技术，红土镍矿经破磨后按一定 比例加入碳质还原剂、复合添加剂与红土镍矿混磨，用球蛋成型机制成球团中φ15～20mm，在200～400℃下干燥4～6h，采用回转窑还原焙烧,温度控制在950～1300℃。还原焙烧后，焙砂进行粗破后湿式球磨，然后采用摇床进行重选，获得的镍精矿采用3000～5000 高斯的磁选机再进行磁选选别，得到高品位的镍铁混合精矿，含镍可达到7%～15%。 专利披露了红土镍矿熔融还原制取镍铁合金工艺，将红土镍矿中的氧化镍和 赤铁矿预还原转化为金属镍和金属铁或四氧化三铁，然后利用湿式磁选，使镍铁大幅度富集的同时，脉石及硫、磷等有害元素被脱除，最后将预还原得到的镍铁精矿进行熔融还原制备含镍6%～10%、铁85%～90%的镍铁合金，镍收率大于85%，硫磷含量均低于0.03%。
浅谈用回转窑处理红土镍矿 一、红土镍矿概述 红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要有：美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北７个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27％。 世界上可开采的镍资源有二类，一类是硫化矿床，另一类是氧化矿床。由于硫化镍矿资源品质好，工艺技术成熟，现约60％~70％的镍产量来源于硫化镍矿。而世界上镍储量的65％左右贮存在氧化镍矿床中，氧化镍矿由于铁的氧化，矿石呈红色，所以统称为红土矿。但实际上氧化镍矿分为几种类型，一种是褐铁矿类型，位于矿床的上部，铁高镍低，硅镁低，但钴含量比较高，这种矿宜采用湿法工艺；另一种类型为硅镁镍矿，位于矿床的下部，硅镁含量比较高，铁含量低，钴含量比较低，但镍含量较高，这种矿宜采用火法工艺。而处于中间过渡的矿石可以采用火法工艺也可以采用湿法工艺。见下表： 类型（%）Ni Co Fe MgO SiO2Cr2O3工艺 褐铁矿0.8-1.50.1-0.240-500.5-5.010-302-5湿法 硅镁矿低镁 1.5-2.00.02-0.125-405-1510-301-2火、湿高镁 1.5-3.00.02-0.110-2515-3530-501-2火法 二、我国镍铁行业现状 镍是略带黄色的银白色金属，是一种具有磁性的过渡金属。镍的应用在于镍的抗腐蚀性，合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能。不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域。全球约2／3的镍用于不锈钢生产，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第l位。镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。目前全球有色金属中，镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第5位。因此，镍被视为重要战略物资，一直为各国所重视。 镍铁主要成分为镍与铁，同时还含有Cr、Si、S、P、C等杂质元素。根据国际标准（ISO）镍铁按含镍量分为FeNi20（Ni15％～25％）、FeNi30（Ni25％～35％）、FeNi40（Ni35％～45％）和FeNi50（Ni45％～60％）。又再分为高碳（C 1.0％～2.5％）、中碳（C0.030％～1.0％）和低碳（C<0.03％）；低磷（P<0.02％）与高磷（P<0.030％）镍铁。 我国不锈钢和电池行业的快速发展，国内镍产品供应将面临长期短缺的局面。2005年以来国际市场镍价非理性的不断上涨对国内钢铁业发展构成了新的挑战。我国民营企业使用火法冶炼从菲律宾和印度尼西亚进口的红土镍矿矿石，大量生产镍铁合金作为冶炼不锈钢的配料，成功狙击了国际市场的疯狂炒作，镍价大幅下降，市场将逐步恢复理性。 我国镍金属生产技术已有重大突破，拥有自主知识产权，红土镍矿经高炉冶炼镍铬生铁，
所属铁合金系别：镍矿 关键字：镍矿红土镍矿 印度尼西亚红土型镍矿山地质工作概况 摘要：本文结合地质学理论和笔者五年来对印尼红土镍矿的亲身实践，综合系统地介绍印尼红土型镍矿的类型、区域地质、矿体划分、开采情况，并较为详细地讲述了中国投资商实地考察印尼镍矿山的勘探历史活动。科学规范的地勘工作和有效的勘查报告核查是对投资矿山成功的首要工作和基础。 一、红土型镍矿 红土型镍矿是一种典型的风化－淋积－残余矿床，主要产于超基性岩（橄榄岩、辉橄岩等）上部的红土风化壳中，其形态、规模受地形表面形态控制。 矿石类型相对复杂。矿石自然类型以褐铁矿型和硅酸镍氧化型矿石为主。镍元素主要呈类质同象或吸附状态分布在矿物中，分布较均匀。 矿石结构主要为粗中粒结构、假象结构、破裂结构、交代网格结构。 矿石构造主要为土状、土块状、致密块状、胶状等。 二、区域地质 苏拉威西岛及周边区域位于太平洋板块、澳洲板块和欧亚板块的聚合部位，地质条件十分复杂。根据岩性组合和大地构造特征，大致可分为5个地质构造区域 1．西苏拉威西第三系火山弧 2．第四系Minahasa--Sangihe火山弧 3．中苏拉威西白垩系—古新统变质带 4．东苏拉威西白垩系蛇绿岩带 5．由澳洲大陆分离出的古生代班达微大陆残片 盛产红土型镍矿的东苏拉威西白垩系蛇绿岩带由三个显著的地带组成：北中带，中带和南带。在这些带内，蛇绿岩仰冲在三叠纪和侏罗纪的沉积岩与火山沉积岩上（如火山碎屑岩，石灰岩等）。蛇绿岩由纯橄岩，橄榄岩，辉石岩和由其衍生出的蛇纹岩组成。 三、矿体划分 国外将红土镍矿矿层结构划分为盖层（Top Soil）、褐铁矿化层（Limonite）、分解层（Saprolite）、基岩（Bed Rock），而通常在分解层中单独标识硅镁镍矿（Garnierite），其原因是该矿石属高品位矿石：约1.9%-6%Ni，平均品位2.0%-2.5%Ni。但是，因为受地形、裂隙等影响，该层矿体不稳定，多呈透镜状。 矿体划分定义： 盖层（Top Soil）：褐色地表腐质土，含砂质、滑石、高岭土、粘土。 褐铁矿化层（Limonite）：褐色-褐红色，蜂窝状、块状褐铁矿，块状针铁矿。 分解层（Saprolite）：褐黄色-土黄色，土状含碎石团块蛇纹石化橄榄岩，残积强风化橄榄岩。硅镁镍矿（Garnierite）：翠绿色，中粒结构，块状构造，油脂光泽，表皮类似于蛇纹石化“皮壳状”，含镍硅酸盐，氧化后因镁、钾离子的流失矿石呈乳白色。 基岩（Bed Rock）：灰黑色，暗绿色，中—粗粒结构，块状构造，岩石较为坚硬，同时在岩石裂隙中分布有网状白色胶结物（硅质），未风化橄榄岩。
第31卷第1期2009年2月 甘 肃 冶 金 GANS U M ETALLURGY V o.l31 N o.1 F eb.,2009 文章编号:1672 4461(2009)01 0020 05 重要有色金属资源 红土镍矿的现状与开发 王 虹1,邓海波1,路秀峰2 (1.中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083; 2.山西中条山有色金属集团有限公司设计研究院,山西 恒曲 043700) 摘要:镍是重要的战略金属。随着世界上硫化镍矿资源的逐渐减少,从氧化镍矿中提取镍和钴越来越具有吸引力。介绍了世界镍矿资源的现状,综述了国内外处理红土镍矿的主要工艺流程和相关的研究工作。 关键词:镍矿资源;红土镍矿;工艺 中图分类号:TF815文献标识码:A Import ant Laterite N ic kelOre Res ources i n t heW orl d: Present Sit uation and Expl oitation WANG H ong1,DENG H ai bo1,LU X iu feng2 (1.S chool ofM i neral Process i ng and B i oengeeri ng,C entra lS outh U n i vers it y,Changsha410083,C h i na; 2.Desi gn i ng i nsti tutes of ZTS Non f errous M et al Co.L t d,H engqu 043700,Ch ina) Abstrac t:N icke l i s one of i m po rtant stra teg ic m e ta.l W ith the decrease o f su lf ureted nicke l resources,later ite nicke l has been seriously treated m ore and m ore.The presen t situati on o f n i cke l resources w ere i ntroduced i n this paper.T he recent develop ment o fm eta ll urgy processes for laterite n i ckel and relevan t research wo rks w ere rev i ew ed. K ey W ords:n icke l resoa rces;l a terite n i ckel ore;pro cessi ng 1引言 镍是一种银白色金属,其合金可以增加金属强度、韧度,并且在较大的温度范围内具有抗腐蚀性。在化学性质上,镍与铁、钴及铜类似。镍的性能之一是可以与一氧化碳反应直接形成二元羰基络合物,在环境温度下,这种络合物容易挥发。在适当温度下,镍对空气、海水和非氧化酸具有抗腐蚀性。镍的另一个性能是抗碱腐蚀,但氨水溶液对镍却有腐蚀作用。镍是重要的战略金属。镍在不锈钢中的比例较大,因此对钢铁工业来说,镍是必需的原料。在航空、航天、汽车、船舶、电子设备和建筑工业的材料开发中,镍合金起着关键作用[1]。 2镍矿资源及矿石性质 2.1 镍矿资源 镍在地球上是储量丰富的一种金属。据美国地质调查局报导,2004年世界镍储量为6200万,t储量基础为14000万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,共伴生矿产铜、钴和锰,数量巨大。世界镍资源的储量分布情况,见表1、表2。 2.2矿石成分 世界上可开采的镍资源有两类,一类是硫化矿床、另一类是氧化矿床。现在世界上约70%的镍是从硫化矿中提取的,但赋存在氧化矿床中的镍却占镍贮量的65%,因此随着世界上硫化镍矿资源的逐渐减少,从氧化镍矿中提取镍和钴具有更大的吸引力。
印度尼西亚红土型镍矿山地质工作概况 陈义博 （四川金广实业（集团）股份有限公司） 摘要：本文结合地质学理论和笔者五年来对印尼红土镍矿的亲身实践，综合系统地介绍印尼红土型镍矿的类型、区域地质、矿体划分、开采情况，并较为详细地讲述了中国投资商实地考察印尼镍矿山的勘探历史活动。科学规范的地勘工作和有效的勘查报告核查是对投资矿山成功的首要工作和基础。 关键词：红土型镍矿；分布；地质；勘查；核查；印度尼西亚 一、红土型镍矿 红土型镍矿是一种典型的风化－淋积－残余矿床，主要产于超基性岩（橄榄岩、辉橄岩等）上部的红土风化壳中，其形态、规模受地形表面形态控制。 矿石类型相对复杂。矿石自然类型以褐铁矿型和硅酸镍氧化型矿石为主。镍元素主要呈类质同象或吸附状态分布在矿物中，分布较均匀。 矿石结构主要为粗中粒结构、假象结构、破裂结构、交代网格结构。 矿石构造主要为土状、土块状、致密块状、胶状等。 二、区域地质 苏拉威西岛及周边区域位于太平洋板块、澳洲板块和欧亚板块的聚合部位，地质条件十分复杂。根据岩性组合和大地构造特征，大致可分为5个地质构造区域 1．西苏拉威西第三系火山弧 2．第四系Minahasa--Sangihe火山弧
3．中苏拉威西白垩系—古新统变质带 4．东苏拉威西白垩系蛇绿岩带 5．由澳洲大陆分离出的古生代班达微大陆残片 盛产红土型镍矿的东苏拉威西白垩系蛇绿岩带由三个显著的地带组成：北中带，中带和南带。在这些带内，蛇绿岩仰冲在三叠纪和侏罗纪的沉积岩与火山沉积岩上（如火山碎屑岩，石灰岩等）。蛇绿岩由纯橄岩，橄榄岩，辉石岩和由其衍生出的蛇纹岩组成。 三、矿体划分 国外将红土镍矿矿层结构划分为盖层（Top Soil）、褐铁矿化层（Limonite）、分解层（Saprolite）、基岩（Bed Rock），而通常在分解层中单独标识硅镁镍矿（Garnierite），其原因是该矿石属高品位矿石：约1.9%-6%Ni，平均品位2.0%-2.5%Ni。但是，因为受地形、裂隙等影响，该层矿体不稳定，多呈透镜状。 矿体划分定义： 盖层（Top Soil）：褐色地表腐质土，含砂质、 滑石、高岭土、粘土。 褐铁矿化层（Limonite）：褐色-褐红色，蜂窝 状、块状褐铁矿，块状针铁矿。 分解层（Saprolite）：褐黄色-土黄色，土状含 碎石团块蛇纹石化橄榄岩，残积强风化橄榄岩。 硅镁镍矿（Garnierite）：翠绿色，中粒结构，块状构造，油脂光泽，表皮
沈
和Mg之后。然而，在地壳中镍的含量很低，不到0.01%，其丰度排在第24位。 地球上有四种含镍矿物： ⑴硫化镍矿——镍黄铁矿、镍磁黄铁矿和针硫镍矿等 ⑵氧化镍矿——主要指红土镍矿 ⑶含砷镍矿——红镍矿、砷镍矿和辉镍矿等 ⑷深海含镍锰结核 深海含镍锰结核的数量现在还无法估计，由于开采成本太高，暂无法利用这种含镍资源。目前，世界各国正在研制海底机器人，为开采海底锰结核做前期准备工作。 含砷镍矿在地球上的储量很少，是一种次要的含镍资源。主要的炼镍原料是硫化镍矿和红土镍矿。 根据目前的炼镍技术水准，硫化镍矿含镍高于3%的被称为富矿，可不经选矿而直接冶炼；含镍较低的硫化镍矿需经过选矿进行富集，产出品位较高的硫化镍精矿再进行冶炼。红土矿很难用选矿方法来富集，通常是用冶炼的方法直接处理。 1.3 开发和利用红土镍矿资源的重要意义 ⑴陆地上镍资源总量中硫化镍矿和红土镍矿的比例约为3：7，未来镍冶金工业的发展主要以红土矿为原料； ⑵硫化镍矿日趋枯竭，中国的硫化镍矿的年产量以10%的速度递减； ⑶红土镍矿埋藏在地表附近，开采成本低，不需要选矿，随着冶炼技术水
准的提高，处理红土镍矿的成本不断降低； ⑷选择合适的生产方法，处理红土镍矿可不产生二氧化硫烟气污染； ⑸中国是镍的消费大国，同时又是贫镍国。 由以上事实可知，我国开发红土镍矿资源有着非常重要的意义。目前，世界各国，特别是发达国家，都在积极开发或准备开发红土镍矿资源。 2 红土镍矿的特点 2.1 红土镍矿的地质结构 红土镍矿是由多雨的热带和亚热带的橄榄岩（Peridotite）和蛇纹石（Ser pentine）这样一些超级岩石的风化而形成的。红土镍矿床通常是分层存在于地表以下0~40米范围，矿床的地质结构为：覆盖层；褐铁矿层；过渡层；腐泥层；橄榄岩层。有价元素镍和钴主要分布在褐铁矿层，过渡层和腐泥土矿层。因此，人们通常将红土镍矿床分为三个矿层： ⑴褐铁矿层（Lateritic ore layer） 褐铁矿层离地表最近，主要矿物包括褐铁矿（Laterite）、针铁矿（Goet hite）、水铝矿（Gibbsite）和铬铁矿（Chromite）。矿石的化学成分和矿物组成很均匀，镍的含量较低，通常含有一定数量的钴，结晶性差，粒度较细。 ⑵腐泥矿层（Saprolitic ore layer） 腐泥矿层埋藏较深，正好在基岩之上，主要含有石英（Quartz），滑石（T alc），蛇纹石（Serpentine），橄榄石（Olivine）和硅镁镍矿（Garnierite）等矿物。矿石含镍量最高，但其化学成分和矿物组成极不均匀。 ⑶过渡矿层（Transition ore layer）
全球红土镍矿分布及其开发利用现状 目前，全球已探明的镍储量约为1.6亿吨,其中硫化矿约占30%,红土镍矿约占70%。硫化镍与红土型镍同产于一个超基性岩带，但并不是在同一矿床内垂向上共生，即并不象铜矿床那样，次生富集带的铜矿下方通常均有原生硫化铜矿。由于硫化镍矿资源品质好,工艺技术成熟,现约60%的镍产量来源于硫化镍矿，因硫化镍矿的长期开采，而近20年来硫化镍矿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120万吨计算，则相当于2年采完一个加拿大伏伊希湾镍矿床（近二十年唯一发现的大型矿床，世界第五大硫化镍矿）、5年采完金川镍矿（世界第三大硫化镍矿）。因此，目前，全球硫化镍矿资源已出现资源危机，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。为此，全球镍行业将资源开发的重点瞄准储量丰富的红土镍矿资源。 红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要有：美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。 我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北7个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27％。我国镍矿类型主要为硫化铜镍矿和红土镍矿。我国的红土镍矿主要从菲律宾进口。由于自1970年起日本与菲律宾开始进行合作，成立合资矿业公司开采含镍2％以上的高品位镍矿，运送回新日铁和住友商社进行冶炼，导致菲律宾的高品位镍矿砂被日本企业垄断，而我国只能进口镍含量在0.9％~1.1％的低品位镍矿砂。 我国周边国家有镍矿储量1125万吨，只分布在少数国家，包括俄罗斯(660万吨)、印度尼西亚(320万吨)、菲律宾（41万吨）、缅甸(92万吨)和越南(12万吨)，但占世界总储量比例较大，约占23%。其中红土镍矿主要分布在印度尼西亚、菲律宾以及缅甸。印度尼西亚镍资源主要为基性、超基性岩体风化壳中的红土镍矿，分布在群岛的东部，矿带可以从中苏拉威西追踪到哈尔马赫拉、奥比、瓦伊格奥群岛，以及伊利安查亚的鸟头半岛的塔纳梅拉地区，由于印度尼西亚超基性岩带风化壳广泛分布，因此其红土型镍钴矿有良好的找矿前景。菲律宾也以红土镍为主，主要分布在诺诺克岛。缅甸也有红土型硅酸镍矿，受印缅山脉超基性岩带控制，分布在中部盆地西缘。俄罗斯的镍资源分布在西伯利亚地台西北缘诺里尔斯克硫化铜镍矿区。越南镍矿为铜镍硫化物型，分布在西北部，已知有山萝省的班福矿床，赋存在黑水河裂谷塔布蛇绿岩带内，有探明储量12万吨。 世界红土型镍矿开发进展的原因： 随着世界90年代经济发展，占镍用途65％的不锈钢需求增长坚挺，镍需求前5年平约每年增长4％以上，预测今后5~10年，增长率3.5％一4％，其中亚州的镍需求增长率将是7％。然而，世界可供近期开发的硫化镍资源，除了加拿
全球红土镍矿分布及其开发利用现状 目前,全球已探明的镍储量约为 1.6亿吨 , 其中硫化矿约占 30%,红土镍矿约占70%。硫化镍与红土型镍同产于一个超基性岩带,但并不是在同一矿床内垂向上共生, 即并不象铜矿床那样, 次生富集带的铜矿下方通常均有原生硫化铜矿。由于硫化镍矿资源品质好 , 工艺技术成熟 , 现约 60%的镍产量来源于硫化镍矿, 因硫化镍矿的长期开采,而近 20年来硫化镍矿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 120万吨计算, 则相当于 2年采完一个加拿大伏伊希湾镍矿床(近二十年唯一发现的大型矿床,世界第五大硫化镍矿、 5年采完金川镍矿(世界第三大硫化镍矿。因此,目前,全球硫化镍矿资源已出现资源危机,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。为此, 全球镍行业将资源开发的重点瞄准储量丰富的红土镍矿资源。 红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床, 世界上红土镍矿分布在赤道线南北 30度以内的热带国家,集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区,主要有:美洲的古巴、巴西;东南亚的印度尼西亚、菲律宾;大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。 我国镍矿资源储量中 70%集中在甘肃,其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北 7个省,合计保有储量占全国镍资源总储量的 27%。我国镍矿类型主要为硫化铜镍矿和红土镍矿。我国的红土镍矿主要从菲律宾进口。由于自1970年起日本与菲律宾开始进行合作,成立合资矿业公司开采含镍 2%以上的高品位镍矿, 运送回新日铁和住友商社进行冶炼, 导致菲律宾的高品位镍矿砂被日本企业垄断,而我国只能进口镍含量在 0.9%~1.1%的低品位镍矿砂。 我国周边国家有镍矿储量 1125万吨,只分布在少数国家,包括俄罗斯 (660万吨、印度尼西亚 (320万吨、菲律宾(41万吨、缅甸 (92万吨和越南 (12万吨 ,但占世界总储量比例较大,约占 23%。其中红土镍矿主要分布在印度尼西亚、菲律宾以及缅甸。印度尼西亚镍资源主要为基性、超基性岩体风化壳中的红土镍矿, 分
2×1.5万吨/年红土镍矿湿法冶炼项目 可行性分析 2010年4月25日
目录 一、概况 二、建设规模及厂址的选择 三、产品方案 四、原料来源 五、工艺流程 六、三废治理和环境保护 七、投资估算 八、销售收入、生产成本及损益测算
一、概况 全球陆基镍储量约为12000万吨，其中40%为硫化矿，60%为氧化矿（红土矿），硫化矿主要分布在俄罗斯、加拿大和中国，总量约5000万吨，目前镍产量的60%来自硫化矿。硫化矿资源经过多年开采，资源已逐渐枯竭，最近十多年未见有发现大型硫化镍矿的报道，为满足世界经济发展对镍的需求，普遍已将目光转向开发红土矿型镍资源。红土矿资源的特点：1）资源丰富，埋藏浅，易勘探，均为露天开采，采矿成本低。2）伴生钴含量高，钴可以分摊部分镍成本。 3）红土矿产于热带、亚热带、大多濒临海洋，交通运输方便。 发达国家依靠雄厚资金，先进技术和国际经营经验，在国际矿业全球化的竞争中已先走一步。目前国外的许多知名镍生产企业都已涉足红土矿开发，部分已取得了实质性进展。例如鹰桥公司与BHP公司合作开发的印度尼西亚含镍红土矿项目， Inco公司在印尼以及新喀里多尼亚开发的红土矿项目等。 由于硫化镍可供开发资源的明显减少，世界未来十年镍产量的增加将主要来源于红土型镍矿资源的开发，而红土型镍矿资源开发中，湿法技术发展趋势大于铁镍火法冶炼技术；虽然湿法技术与红土型镍矿的火法冶炼厂的投资成本大体相当，即年生产能力每磅镍8～12美元。但是随着湿法
技术的日趋成熟、设备制造技术的进步和规模的扩大，湿法镍厂在下一轮兴建或扩建项目中，其基建投资将会明显下降；湿法工艺的生产成本在一般情况下低于铁镍流程，加上湿法耗能明显低于铁镍流程。因此，在经济上，湿法技术将显示出其优越性； 国内目前处理红土镍矿大部分都是采用火法生产镍铁或镍铬合金，但最近已有三个常压酸浸的项目投产，其中广西银亿科技矿冶有限公司（年产5000吨电积镍，300吨碳酸钴）运营状况较好，正在扩建二期5000吨/年项目，并且配套建设从废水中提取镁盐产品的生产线。 二、建设规模及厂址选择 国内外红土镍矿湿法冶炼单项目的镍产量规模大多在3万吨以下，国际上比较著名的如古巴毛阿湾的规模3万吨/年；尼加罗切格瓦那2.3万吨/年；澳大利亚的雅布鲁3万吨/年；澳大利亚布隆0.9万吨/年；考斯0.9万吨/年；澳大利亚的莫林莫林的设计规模4.5万吨/年（实际产能3.5万吨/年），国内广西银亿和江西江锂的设计产能5000吨/年，云南元江设计能力为3000吨/年。目前广西银亿正在进行技术改造将现有产能扩大到10000吨。江西江锂也有计划新建1.5万吨/年的项目。 结合江铜的实际情况，并考虑红土镍矿资源的供应现
常见的红土镍矿冶炼处理工艺主要有湿法工艺和火法工艺。湿法工艺是使用硫酸、盐酸或者氨水溶液作为浸出剂，浸出红土镍矿中的镍和钴金属离子。常见的湿法处理工艺有高压酸浸工艺（HPAL）、常压酸浸工艺（PAL）和氨浸工艺（Caron）。硅镁质型红土镍矿中镁含量高，浸出过程酸耗大，目前较多采用火法工艺处理。常用的红土镍矿火法处理工艺有：电炉溶炼、高炉镍铁工艺、硫化熔炼等。目前国外大部分采用湿法工艺冶炼红土镍矿。 美国：新型还原焙烧－氨浸法回收率提高 还原焙烧-氨浸工艺又称为Caron流程，属于湿法冶炼工艺。其主要流程为：矿石经破碎、筛分后在多膛炉或回转窑中进行选择性还原焙烧，还原焙砂用氨-碳酸铵溶液进行逆流浸出，经浓密机处理后得到的浸出液经净化、蒸氨后产出碳酸镍浆料，再经回转窑干燥和煅烧后，得到氧化镍产品，并用磁选法从浸出渣中选出铁精矿。焙烧过程采用的还原剂主要是煤或还原性气体，其主要目的是将矿石中的镍和钴还原，而三价铁大部分被还原为磁性的Fe3O4，少数被还原成金属铁。氨浸的主要目的是将焙砂中的镍和钴以络氨离子的形式进入溶液，而铁、镁等主要杂质仍以单质或氧化物的形式留在浸出渣中，从而实现镍、钴与铁等杂质的初步分离。该工艺的优点是常压操作，浸出液杂质含量较少，浸出剂中的氨可回收；主要缺点是镍、钴回收率较低，镍的回收率为75%~80%，钴的回收率低于50%。截止到目前,全球只有少数几家工厂采用该法处理红土镍矿。 为提高镍、钴回收率，美国矿物局最近发展了还原焙烧－氨浸法处理红土矿回收镍的新流程，简称USBM法。该法的要点在于还原焙烧前加入了黄铁矿（FeS2）进行制粒，还原时用的是纯CO。浸出液用LIX64-N作为萃取剂实现钴、镍分离，整个系统为闭路循环，有效地利用了资源。据报道，用该法处理含镍1%、钴0.2%的红土矿时，镍、钴的回收率分别为90%和85%。若处理含镍0.53%、钴0.06%的低品位红土矿时，钴的回收率亦能达到76%。与原来的氨浸工艺相比较，新工艺大大提高了镍钴的回收率，降低了过程的能耗。 澳大利亚和古巴：硫酸加压酸浸法回收率高 硫酸加压酸浸工艺适合处理含氧化镁低的褐铁矿型红土矿，此流程最大的优势在于金属的回收率都能达到90%以上。该技术首次用于古巴毛阿湾镍厂，被称为A-MAX-P AL技术。 古巴毛阿湾镍厂采用加压酸浸法处理低氧化镁含镍红土矿，其是世界上唯一采用高温高压直接酸浸红土矿提取镍和钴的工厂。该厂采用的工艺较先进，工厂布置较紧凑，占地面积小，厂内环境清洁。 该厂处理的含镍红土矿如果在常压和常温下用硫酸溶液浸出，那么存在于矿石中大量的铁（该矿含68%氧化铁）容易进入含镍和钴的溶液。然而，采用同样浓度的硫酸溶液，在高温高压（246℃，3.6MPa）下浸出，铁只有少量进入溶液中而镍和钴的浸出率都超过95%。矿石中碱性氧化物的含量相当低，无须消耗大量的硫酸中和矿石中含量高的碱性氧化物。加压浸出硫酸用量为每吨干精矿量的22.5%，浸出渣含铁51%，可作为炼铁原料。浸出液送沉淀高压釜（118℃～121℃，压力为1MPa），通H2S沉淀出镍、钴、