有色金属冶金学14――镍冶金.ppt

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1、7.4氧化镍矿的湿法冶金含镍高的硅镁镍矿用火法处理；而含镍较贫的红土矿用湿法处理。湿法处理有两种：还原焙烧-低压氨浸和矿石直接酸浸。氨浸法代表性工厂为古巴的尼加罗厂，酸浸法代表性工厂为古巴的毛阿湾镍厂。7.4.1氧化镍矿还原焙烧-低压氨浸(1)还原焙烧-低压氨浸工艺流程该工艺流程的优点:A、碳铵溶液既能选择性浸出焙砂的镍、铜、钴，生成稳定的络合物，又能成功地分离回收；B、碳铵溶液易于回收利用；C、物料腐蚀性弱，设备可用碳钢制作；D、采用常压浸出，设备结构简单。该工艺流程的缺点：A、能耗较高；B、镍钴回收率低；C

2、、液固分离设备容积大，厂区占地面积大。（2）还原焙烧还原焙烧的目的是使镍钴氧化物还原成易溶于NH3-CO2-H2O系溶液中的金属镍钴或镍钴铁合金，同时使铁的高价氧化物大部分还原成Fe3O4,仅少量为金属铁。还原焙烧采用沸腾焙烧炉。还原焙烧过程发生的主要反应：H2O(g)+CO=H2+CO22CO=CO2+CNiO(s)+H2=Ni(s)+H2O(g)NiO(s)+CO=Ni(s)+CO2CoO(s)+H2=Co(s)+H2O(g)CoO(s)+CO=Co(s)+CO23Fe2O3(s)+H2=2Fe3O4(s)

3、+H2O(g)3Fe2O3(s)+CO=2Fe3O4(s)+CO2Fe3O4(s)+H2=3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+CO=3FeO(s)+CO2FeO(s)+H2=Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+CO=Fe(s)+CO2(3)氨浸焙烧矿中镍、钴、铁在空气存在的情况下，按下式在NH3-CO2-H2O系溶液中溶解，形成氨络离子：Ni+1/2O2+nNH3+CO2=Ni(NH3)2+n+CO32-Co+1/2O2+nNH3+CO2=Co(NH3)2+n+CO32-Co+3/2O2+nNH3+

4、3CO2=2Co(NH3)2+n+3CO32-Fe+1/2O2+nNH3+CO2=Fe(NH3)2+n+CO32-FeO+nNH3+CO2=Fe(NH3)2+n+CO32-在有空气存在时，Fe(NH3)2+n极不稳定而迅速氧化为Fe3+，并在pH值约为10的高碱浸出液中水解沉淀：2Fe(NH3)2+n+3/2O2+3H2O=2Fe(OH)3+nNH3M-NH3–H2O系电位-pH图（298K，CNH3=5mol/L,Fe(NH3)2+n,Ni(NH3)2+n,Co(NH3)2+n浓度为10-1mol/L)：（4

5、）成品液蒸氨蒸氨的目的是使镍钴氨络合物分解成碱式碳酸镍和氢氧化钴沉淀析出，同时回收NH3和CO2。2Ni(NH3)6CO3+2H2O=Ni(OH)2·NiCO3·H2O+12NH3+CO2[Co(NH3)6]2CO3+3H2O=2Co(OH)2+12NH3+3CO2(NH4)2CO3=2NH3+CO2+H2O碱式碳酸镍处理：A、回转窑煅烧生产NiO粉；B、硫酸浸出，净化后送电解生产电镍；C、用NH3-(NH4)2CO3–H2O或NH3-(NH4)2SO4–H2O系溶液溶解，净化后用高压氢还原制取镍粉。7.4.2

6、氧化镍矿的加压酸浸矿石准备浸出中和及镍钴回收.7.5硫化镍矿的湿法冶金硫化镍矿主要采用火法冶金处理，用湿法冶金处理的比例不大。（1）加压氨浸浸出是在加压条件下用溶解有氧的NH3-(NH4)2SO4溶液进行。浸出所用设备为高压釜。加压氨浸时，镍的硫化物与氧、氨反应：NiS+2O2+6NH3=Ni(NH3)6SO4铜钴硫化物也按类似反应形成氨络合物。铁的硫化物则形成Fe2O3沉淀。4FeS+9O2+8NH3+4H2O=2Fe2O3+4(NH4)2SO4硫化物中硫在氧化浸出过程中，首先氧化为硫代硫酸根S2O32-

7、,然后再按下列两式氧化生成连多硫酸根、氨基磺酸根及硫酸根：2(NH4)2S2O3+2O2=(NH4)2S3O6+(NH4)2SO4(NH4)2S3O6+2O2+4NH3+H2O=NH4·SO3NH2+2(NH4)2SO4成品液直接送煮氨除铜。煮氨除铜过程在压煮锅和蒸馏罐的密封容器中进行。当用蒸气加热至393K时，热稳定性较差的铜氨络离子离解为配位数较低的络离子和铜离子，并析出氨。由于氨浓度降低，使铜离子与不饱和硫氧离子反应：Cu2++S2O32-+H2O=CuS+2H++SO42-Cu2++S3O62-+2H2

8、O=CuS+4H++2SO42-2Cu2++S3O62-+2H2O=Cu2S+4H++2SO42-水解后液用H2还原得到镍粉，镍粉中镍的质量分数为99.9%.7.5.2硫酸化焙烧-浸出（1）硫酸化焙烧；（2）浸出；（3）铁屑沉淀镍、钴、铜。7.6镍的精炼镍的精炼有：电解法、羰基法和浸出精炼法。7.6.1电解精炼镍电解精炼阳极有硫化镍粗镍或镍基合金.阴极为镍片。电解液多为硫酸镍和氯化镍