我國(guó)鈷資源嚴(yán)重貧乏，單一的鈷礦床極少，多伴生于銅鎳鐵等礦床中，品位較低，目前主要從銅、鎳冶煉系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐渣及鈷渣中提取。鎳火法冶煉產(chǎn)生的廢渣不同程度含有鈷、鎳，且吹煉過(guò)程中低鎳锍中鈷的損失高達(dá)70%。然而，我國(guó)鎳冶煉廢渣的利用率不高，大量露天堆存。冶煉廢渣長(zhǎng)期堆存不僅給環(huán)境帶來(lái)了危害，同時(shí)也造成了有價(jià)金屬的損失。

從冶煉廢渣中回收鈷、鎳等有價(jià)金屬引起了廣泛關(guān)注，許多研究人員做了大量工作。本文通過(guò)對(duì)難處理礦產(chǎn)資源的工藝礦物學(xué)研究，概述了鎳火法冶煉廢渣處理的方法及研究進(jìn)展，指出了具有發(fā)展?jié)摿铜h(huán)境友好的處理工藝。

鎳冶煉廢渣的組成及物相結(jié)構(gòu)

熔煉渣的組成和結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)爐渣基本相似，僅含量有一定差異。其主要成分為鐵橄欖石、磁鐵礦和以致密的顆粒狀不均勻分布的夾帶锍相等。鈷以化學(xué)溶解的形式進(jìn)入渣中，結(jié)合二氧化硅以硅酸鹽形式存在，銅、鎳除少量以氧化物存在外，大部分以硫化物形式存在。

浮選尾礦是銅鎳硫化礦經(jīng)粉碎、浮選等工序制備銅鎳精礦之后留下的礦渣，主要有鎳黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦、黃銅礦等硫化礦物和磁鐵礦、鉻鐵礦等氧化礦物以及蛇紋石、橄欖石、輝石、綠泥石、滑石等脈石成分組成。鈷、鎳主要賦存于鎳黃鐵礦和紫硫鎳鐵礦中。

爐渣產(chǎn)生過(guò)程中，冷卻速度的快慢對(duì)渣的微觀結(jié)構(gòu)影響較大。緩冷可促使渣中礦物相的生成和結(jié)晶，有利于有價(jià)金屬的回收。相反，急冷會(huì)導(dǎo)致熔體快速凝固成非晶形的固體或高度連生的晶體硅酸鹽或氧化物相，使得渣中有價(jià)金屬的回收變得困難。

鎳冶煉廢渣中鈷、鎳的回收研究

1、選礦法回收工藝

選礦法分離回收鎳冶煉廢渣中鈷、鎳的工藝與渣中的礦物相、賦存狀態(tài)及嵌布狀態(tài)有關(guān)。由于鎳的轉(zhuǎn)爐渣、熔煉渣中鈷、鎳常以氧化物形式存在，金屬硫化程度不高，直接浮選難以達(dá)到要求，浮選主要針對(duì)轉(zhuǎn)爐渣還原硫化熔煉生成的鈷冰銅進(jìn)行。

研究表明，尾礦的浮選主要受鎳黃鐵礦解離、裂隙以及磁黃鐵礦等其他礦物被脈石包裹程度所影響；鈷冰銅的浮選主要受鈷冰銅金屬化程度的影響。桂瀚等對(duì)某選鎳尾礦進(jìn)行了二次選別，在優(yōu)化浮選條件下，有效地防止了脈石礦泥對(duì)鎳黃鐵礦等礦物包覆的影響，可將鎳品位0.24%的尾礦富集成2.18%的鎳精礦，鎳的回收率達(dá)到36.15%。

鎳冶煉廢渣中強(qiáng)磁性組分有鐵（合金）和磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等。鈷、鎳相對(duì)集中在鐵磁礦物中，因而通過(guò)磁選可以達(dá)到預(yù)富集鈷、鎳的目的。轉(zhuǎn)爐渣、熔煉渣等因有價(jià)金屬礦物在渣中分布復(fù)雜，且弱磁性鐵橄欖石在渣中占的比例較大，所以不宜直接磁選，往往需預(yù)處理。Pan等用煤粉作還原劑，控制合適的爐渣堿度以及還原溫度等條件，將鎳閃速爐渣中鎳、銅優(yōu)先還原為金屬，緩冷后進(jìn)行磁選分離，得到含鎳3.25%、銅1.20%的精礦，鎳、銅的回收率分別達(dá)到82.20%和80.00%。范興祥等采用濕法球磨-磁選的方法處理選礦過(guò)程中產(chǎn)生的尾礦，可將90%的含大量石英的脈石與金屬礦物分離，獲得低鎳硫化精礦。

重選法通常作為聯(lián)合選礦的一個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)合浮選機(jī)浮選、磁選機(jī)磁選對(duì)尾礦進(jìn)行二次選別。選礦法作為冶煉廢渣處理的一個(gè)重要輔助環(huán)節(jié)，是比較經(jīng)濟(jì)有效的一種富集有價(jià)金屬的方法，但適用的原料范圍狹窄，有較大的局限性。

2、濕法回收工藝

濕法回收工藝包括浸出、固液分離、凈化除雜、鎳鈷分離、鎳鈷回收等過(guò)程。根據(jù)浸出介質(zhì)不同分為酸浸、堿浸、水浸等。酸浸法使用范圍廣、應(yīng)用性強(qiáng)且工藝簡(jiǎn)單，是廢渣浸出常用的方法。浸出可分為預(yù)處理后浸出和直接浸出。預(yù)處理后浸出主要是指對(duì)廢渣進(jìn)行焙燒后再浸出的方法。眾多鎳冶煉廢渣的濕法回收工藝的主要區(qū)別在于浸出過(guò)程，其他單元操作過(guò)程的原理和方法大致相同。主要的浸出工藝有常壓酸浸和氧壓酸浸兩種。

常壓酸浸

常壓酸浸是應(yīng)用廣泛的濕法處理方法?？蓪?shí)現(xiàn)大多數(shù)金屬的浸出，但以硫化物形態(tài)存在的有價(jià)金屬很難浸出，所以浮選尾礦的直接酸浸就顯得困難。浸出過(guò)程中，鐵的共浸出以及硅膠的產(chǎn)生是不可避免的，這樣給浸出液凈化除鐵、固液分離帶來(lái)了很大的困難，并且后續(xù)的萃取分離中鐵離子還會(huì)使萃取劑中毒而失去萃取能力。為此，許多科研工作者研發(fā)了加入輔助氧化劑的常壓氧化浸出工藝，常用的氧化劑有過(guò)氧化氫、重鉻酸鉀、三氯化鐵和氯酸鈉等。

盡管常壓酸浸較易實(shí)現(xiàn)，但有價(jià)金屬的浸出率低，即便采用常壓氧化浸出也如此，常伴隨浸出液凈化除雜難的問(wèn)題，且需要消耗大量的氧化劑，作業(yè)成本高。此外，還存在浸出動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率慢、浸出渣中仍含有部分重金屬、不能安全堆存等缺點(diǎn)。

氧壓酸浸

氧壓酸浸實(shí)現(xiàn)了有價(jià)金屬的選擇性浸出。在氧壓酸浸過(guò)程中，由于鐵離子等的水解會(huì)產(chǎn)生再生酸，酸耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常壓酸浸工藝，硫酸的消耗只相當(dāng)于渣重的20%。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)用雌黃鐵礦尾礦，二氧化硫等作為硫酸的替代物料可成功地實(shí)現(xiàn)渣的浸出。其中雌黃鐵礦在氧壓浸出過(guò)程中不僅能提供硫酸，而且其中硫的氧化還能為浸出過(guò)程提供熱量；水溶液中的SO2可作為酸、絡(luò)合劑、氧化劑以及還原劑。

總體來(lái)說(shuō)，濕法浸出技術(shù)是一種較清潔的處理方法，尤其緩冷轉(zhuǎn)爐渣、熔煉渣的氧壓酸浸，可實(shí)現(xiàn)金屬的選擇性浸出，同時(shí)解決了常壓浸出過(guò)程中鐵的共浸出帶來(lái)的分離和除雜等問(wèn)題。

3、火法回收工藝

熔煉貧化

爐渣貧化熔煉是回收渣中鈷、鎳等金屬較傳統(tǒng)的方法，通常有兩種方法：一種是直接將爐渣返回到主流程的上一工序；一種是將爐渣用電爐或轉(zhuǎn)爐進(jìn)行單獨(dú)貧化處理，產(chǎn)生的中間物再返回主流程。薩德伯里某鎳冶煉廠將熔融的鎳轉(zhuǎn)爐渣返回到閃速爐中進(jìn)行有價(jià)金屬的再回收；芬蘭某鎳冶煉廠采用閃速熔煉-轉(zhuǎn)爐吹煉工藝，轉(zhuǎn)爐渣和閃速爐渣均經(jīng)過(guò)電爐貧化，約有50%的鈷進(jìn)入高冰鎳中回收。

熔煉貧化是一項(xiàng)能耗大且耗時(shí)的作業(yè)，不僅影響爐子的處理能力，還會(huì)造成有害雜質(zhì)在中間產(chǎn)物中的積累，而且產(chǎn)生難以捕收的低濃度SO2氣體，污染工作和大氣環(huán)境，同時(shí)也不利于鈷的回收。

焙燒、還原預(yù)處理

爐渣通過(guò)適當(dāng)?shù)谋簾瓦€原預(yù)處理可將其中難處理的橄欖石、尖晶石結(jié)構(gòu)改變，使有價(jià)金屬富集到易于處理的硫化物、合金或硫酸鹽、氯化物中進(jìn)行回收。焙燒主要有硫化焙燒、氯化焙燒和脫砷焙燒；還原預(yù)處理主要有還原熔煉和還原硫化熔煉。

焙燒是將爐渣脫砷或?qū)⒂袃r(jià)金屬轉(zhuǎn)化成水溶性的硫酸鹽或氯化物，同時(shí)控制一定的焙燒氣氛和熱力學(xué)條件，使鐵不被硫化或氯化達(dá)到有價(jià)金屬與鐵分離的目的。

研究從鎳冶煉廢渣中回收鈷、鎳的方法，能夠經(jīng)濟(jì)有效地處理大量堆存的冶煉廢渣，不僅解決了鎳冶煉企業(yè)廢渣長(zhǎng)期堆存污染環(huán)境的問(wèn)題，而且實(shí)現(xiàn)了資源的綜合回收，給企業(yè)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益。冶煉廢渣的處理應(yīng)注重各類(lèi)廢渣的協(xié)同處理、不同方法的交叉結(jié)合，同時(shí)注重充分利用冶煉廢渣中的其他資源，才能真正地實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用和綠色利用。我們紅星機(jī)械能夠提供各種廢渣冶煉加工設(shè)備，歡迎點(diǎn)擊在線咨詢 了解詳情。