湿法炼镍车间设计(design of nickel hydrometal lurgical plant)

以氧化镍矿或硫化镍精矿为原料，采用湿法冶炼工艺生产电解镍、氧化镍、镍粉和镍块的镍冶炼厂车间设计。设计内容包括原料、工艺流程、主要设备、车间配置和技术经济指标。

简史   20世纪40年代，古巴尼加罗厂(Nicaro Nickel Plant)首次在工业上用氨浸湿法流程处理氧化镍矿。50年代，古巴毛阿镍厂(Mao Bay Nickel Plant)用加压硫酸浸出湿法流程处理氧化镍矿。后来，澳大利亚和菲律宾等国相继建立湿法镍冶炼厂，采用氨浸流程处理氧化镍矿。70年代，中国为阿尔巴尼亚设计了氨浸处理氧化镍矿的湿法冶炼厂。氨浸处理氧化镍矿是世界上主要的湿法炼镍流程。湿法冶炼处理硫化镍精矿的只有加拿大舍利特•高尔顿公司(Sherritt Gordon CO.)和澳大利亚西方矿业公司(Western Mining CO.)。用湿法冶炼处理含镍磁硫铁矿的有加拿大国际镍公司(Inco Ltd.)和鹰桥公司(Falconbrige Ltd.)。

原料   主要原料是褐铁矿型氧化镍矿，即红土矿，典型成分如表1。

湿法冶炼硫化镍精矿的成分(不含贵金属)(％)为：

Ni           Co           Cu             Fe          S            脉石

10           0.5           2               38          31            14

硫化铜镍矿选矿厂产出的中间产品含镍磁硫铁矿，也可采用湿法冶炼，成分为0.75％～1.1％Ni，0.05％～0.1％Cu，57％～58％Fe，32％～36％S，2％～18％SiO₂。

产品   可以产出电解镍、烧结氧化镍(成分为88％Ni、0.7％Co、7.5％O₂和1.7％SiO₂)、镍粉和镍块。有的湿法炼镍车间仅生产半成品硫化镍，送其他精炼厂进一步处理，其成分为55％Ni，5.9％Co，1％Cu。

工艺流程   湿法炼镍有以下五种类型的工艺流程：氧化镍矿采用还原氨浸工艺流程(以古巴尼加罗厂为代表)和加压酸浸工艺流程(以古巴毛阿镍厂为代表)。硫化镍精矿采用加压氨浸工艺流程。含镍磁硫铁矿可以采用氧化焙烧后再进行还原氨浸回收镍工艺，也可以采用硫酸化焙烧后浸出回收镍工艺。

(1)还原氨浸处理氧化镍矿工艺。其流程(图1)为，在还原气氛下将矿石中的氧化镍还原成金属镍，三价铁还原为磁性氧化铁，再用氨—碳酸铵溶液浸出，浸出液经净化、蒸氨，产出碱式碳酸镍，再经干燥、煅烧成烧结氧化镍。

(2)加压酸浸处理氧化镍矿工艺。其流程见图2，矿石含铁高，含MgO低时，可采用此工艺。该工艺浸出压力高，因硫酸腐蚀，设备材质要求高，因此推广受到限制，迄今仍只有毛阿镍厂使用此法。

将矿石加硫酸调成矿浆并预热后，泵入空气搅拌压力釜(压力4.3MPa，温度230～260℃)浸出，浸出残渣用浓密机逆流洗涤。浸出液经净化中和后，用硫化氢将镍、钴、铜以硫化物沉淀。镍钴硫化物送镍精炼厂进一步处理。(见镍阳极板和氧化镍制备车间设计和镍电解精炼车间设计)

(3)加压氨浸处理硫化镍精矿工艺。其流程见图3，硫化镍精矿大部分采用火法冶炼生产镍锍，然后处理镍锍生产镍。该工艺只有加拿大谢里特•高尔顿公司一家采用。该工艺金属回收率高、产品质量优、综合利用好，环境污染易控制，但仅适合处理不含贵金属的硫化铜镍精矿。

该工艺是，精矿加浸出液浆化后加入两段加压釜浸出(压力0.84～0.9MPa，温度75～85℃)。浸出液蒸氨除铜后加压水解深度除铜，净化后液再用加压釜(压力3.2MPa，温度200℃)进行氢还原产出镍粉。

(4)氧化焙烧还原氨浸法处理含镍磁硫铁矿工艺。加拿大国际镍公司铜崖(Copper Cliff)冶炼厂采用该工艺。精矿在浆式进料的流态化焙烧炉内氧化焙烧产出烧渣，用回转窑进行选择性还原，然后常压氨浸，浸出液除铜、蒸氨产出碱式碳酸镍，煅烧后产出成品氧化镍。

(5)硫酸化焙烧浸出处理含镍磁硫铁矿工艺。加拿大鹰桥公司采用该工艺。精矿经流态化焙烧后水浸、还原、铁屑置换，产出含10％Ni的硫化镍精矿送火法冶炼厂冶炼。

主要设备   还原氨浸处理氧化镍矿用的还原设备有多膛焙烧炉、回转窑和流态化还原焙烧炉。多膛焙烧炉内径为5.6m高18.3m，每小时处理料12～15t，浸出洗涤过滤使用一般的湿法设备。

加压酸浸处理氧化镍矿用主要设备为加压釜，毛阿镍厂立式加压釜直径为350mm，高15800mm，压力为4.3MPa，温度为230～260℃，矿浆流量为1.76m³／min，日处理矿量为1500t。

加压氨浸处理硫化镍精矿用主要设备为加压浸出釜。加拿大谢里特•高尔顿公司有8台加压釜，为卧式，直径为3350mm，长13700mm，压力为0.84～0.9MPa，温度为75～85℃，日处理精矿475t。

含镍磁铁矿湿法处理用主要设备为流态化焙烧炉。它与一般硫精矿焙烧炉相同，湿法设备为一般设备。

车间配置   湿法炼镍厂的车间配置因不同的原料和工艺流程而异。以加拿大谢里特•高尔顿公司的配置如图4、图5、图6和图7所示。

技术经济指标   如表2。