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红土镍矿湿法精炼高纯镍技术开发

所属领域:

新型材料

成果负责人:

所属单位:

成果简介:

1、立项背景 就世界范围来说,含镍原料属于短缺资源。中国更是一个镍资源明显贫乏的国家,资源储量镍金属约813万吨。随着国民经济近20年的高速发展,国内的镍资源早已不能满足国内经济发展的需要,仅2012年中国的镍消费量就达到68万吨,占世界的总消费量的42%。我国镍储量对经济发展的静态保证年限不超过10年。解决我国镍资源的困局,一是加强含镍废料的回收与再利用;另一途径就是利用国外的镍资源总量大、但含镍较低的红土镍矿生产电解镍。为了满足国际国内对高纯镍的使用需求,国内外镍行业制造商纷纷就高纯镍生产工艺进行开发,但是长期以来,利用低品位红土镍矿、低成本工业化生产电解镍技术并没有成功。 传统火法工艺冶炼红土镍矿对原矿的品位要求较高,而且能耗高,远高于湿法冶炼,同时还不能直接得到高品位的金属镍,只能得到含镍10-20%镍铁,或含镍60-80%的高冰镍,同时镍钴的金属回收率远低于湿法。 处理红土镍矿的湿法冶炼方法又分为高压酸浸和常压酸浸两种。高压酸浸因为反应条件要求苛刻,设备投资大,其投资为常压浸出的3-5倍,且后期设备运行维修费用高,运行过程中容易出故障,能耗远大于常压酸浸。而国内仅广西银亿采用常压酸浸,但其浸出渣中镍含量高、金属镍钴的回收率低、产品仅达到1#电解镍标准(镍钴≥99.96%)。 针对上述技术瓶颈问题,江锂公司就形成一种原料适应范围广、浸出时间短、浸出率高、资源综合利用率高、能耗低、产品纯度的工艺技术展开研究。高本项目红土镍矿湿法精炼高纯镍技术开发正是在这样的背景下应运而生的。 2、主要科技内容及技术经济指标 研究如何从低品位红土镍矿中提取出高纯镍。江西江锂科技有限公司(简称江锂公司)利用国外进口红土镍矿为原料,采用自主研发的全湿法精炼高纯镍技术,通过原矿制备、特殊活化、常压浸出、固液分离、结晶浓缩、独特净化、循环萃取、电镍等工序生产高纯镍产品。该技术镍钴浸出率大于97%,总金属直收率大于95%,具有原料适应范围广、浸出时间短、浸出率高、资源综合利用率高、能耗低、产品纯度高等特点。 该项目开发了深度循环萃取分离技术、氧化吸附共沉淀法及精密过滤技术、三段去除有机物技术、新型无铅阳极电积技术等专有工艺技术,自主设计了湿法冶炼专用设备——《镍矿湿法冶金用固液分离机》(授权号:201220237007.1)、《镍矿湿法冶金用浸出槽》(授权号:201220237005.2)、《镍矿湿法冶金用电解槽》(授权号:201220237006.7)等6项实用新型专利,从工艺及设备上保证了生产系统的硫酸镍溶液的高纯度,从而生产出含镍大于99.999%的高纯电解镍,产品符合GB/T26016-2010标准要求(具体)。 红土镍矿含镍低,其中含镍仅为1-2.5%,其余的大量为硅镁铁等其它元素,电解镍生产过程中会产生大量的废水和废渣。江锂公司通过多年自主研发,有效解决了红土镍矿湿法冶炼废渣、废水综合利用的难题,即将浸出过程中产生的含硅、铁的废渣变为了白炭黑和铁精粉产品;将提镍后的含镁废水变成了高纯氧化镁,废水全循环使用。 3、主要技术创新点 本项目湿法冶炼高纯镍工艺技术属国内首创,并成功实现了高纯镍规模化生产。主要技术创新点如下: 1)在红土镍矿的原矿制备过程中,采用了拥有自主知识产权的五项专利技术,使制备的原矿能达到要求,便于下一步活化处理。 2)在浸出前采用自创活化技术,大幅度改善了物料活性,实现在较短浸出时间(约4小时),不需要蒸汽加热,镍、钴浸出率大于97%的浸出效果; 3)采用专有的深度循环萃取分离技术,解决钴、锌、锰等杂质含量问题; 4)引用精滤、超滤、膜过滤技术,解决碳、硅、磷、硫等杂质问题; 5)采用专有的氧化吸附共沉淀法及精滤技术,解决微量铅、砷、锑、铋等杂质问题; 6)采用专有的三段去除有机物法技术,除去高纯液中的有机杂质; 7)采用新型无铅阳极解决传统电积法中使用铅阳极,产品铅杂质超标问题; 8)采用拥有自主知识产权的,镍矿湿法冶金用电解槽(授权号:201220237006.7),使电解过程的产品质量更加稳定可控。 9)实现了红土镍矿湿法冶炼废物资源综合利用,使生产过程的废水和废渣转化为高附加值的氧化镁、白炭黑和铁精粉产品。 促进行业科技进步作用:红土镍矿湿法精炼高纯镍技术开发填补了我国利用红土镍矿为原料直接生产高纯镍产品的空白,提高了镍产品的科技水平和竞争力,推动了镍冶炼行业的科技进步,促进了江西乃至整个有色金属行业的科技进步和发展。 4、技术成熟度,适用范围和安全性 该项技术已基本成熟,达到产业化实施阶段,产品质量稳定,适用于各品位红土镍矿的全湿法冶炼,对环境影响小,操作条件温和,安全性较高。