红土镍矿湿法冶金镍钴沉淀新工艺

孙宁磊， 李少龙， 王魁珽， 曹永建， 皮关华， 贾露萍， 孔凡祥

(1.中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038； 2.瑞木镍钴(中冶)管理有限公司， 北京 100028)

红土镍矿湿法冶金镍钴沉淀新工艺

孙宁磊1， 李少龙1， 王魁珽1， 曹永建2， 皮关华2， 贾露萍2， 孔凡祥2

(1.中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038； 2.瑞木镍钴(中冶)管理有限公司， 北京 100028)

介绍了红土镍矿湿法冶炼过程中镍钴沉淀工序的新工艺及其应用情况，新工艺应用后，氢氧化镍钴中间产品含水率大幅降低，经济效果显著。

红土镍矿； 湿法冶金； 氢氧化镍钴； 沉淀； 含水率

0 前言

褐铁矿型红土镍矿处理一般采用高压酸浸的工艺[1]。伴随着有价金属的浸出，红土镍矿中的铁、铝、锰、镁等金属元素也以离子的形态进入上述浸出液体系中，这就需要将这些杂质离子与镍钴离子进行分离。目前生产企业很多采用除铁铝—沉镍钴工艺，获得氢氧化镍钴中间产品，该方法先在较低pH值的条件下除铁铝，除铁铝后液用沉淀剂处理获得硫化镍钴(MSP)或氢氧化镍钴(MHP)中间产品。目前工业上使用的MHP沉淀剂有多种：氢氧化钠、氧化镁、石灰乳等。

氢氧化钠沉淀镍钴工艺简单，安全可靠，但产出的MHP颗粒小，沉降性能差，造成浓密机处理能力小，压滤后滤饼含水率高。可见，通过调整工艺来得到粒度大、颗粒致密的镍钴氢氧化物是该工艺中的核心问题。

本文介绍了中国恩菲开发的采用氢氧化钠沉淀MHP的新工艺。新工艺在瑞木项目应用后，氢氧化镍钴中间产品含水率由73%大幅降低至56%，改善了产品沉降及过滤性能，提高了设备处理能力，节省了大量产品运输费用。

1 传统氢氧化钠沉淀MHP工艺

氢氧化钠沉镍钴工艺简单，可操作性强，国内外很多企业皆应用这种方法，如RAMU、银亿项目。浸出液经过除铁铝后，加入5%～10%氢氧化钠溶液，沉淀温度控制在60 ℃左右，沉淀时间一般在4 h，沉淀后进行浓密分离，沉淀过程需返回晶种。为了限制MHP产品杂质含量，此工艺一般采用两段沉镍钴，一段终点pH控制在一定水平，镍沉淀率控制在85%～90%，沉淀固体干基镍含量可以超过40%；二段将沉淀矿浆浓密后底流返回浸出回收镍钴。

镍钴MHP除了对杂质含量和镍含量有要求之外，还需要考虑沉淀粒度大小、粒度分布、沉淀颗粒致密度。工业生产中希望获得粒度分布范围较窄、形貌均一、粒度相对较大、沉淀产物颗粒致密、水合程度较低的沉淀产物。这样的沉淀产物沉降速率高，过滤速度快，滤饼洗涤性能好，最终含水率低，对工艺设备选型、生产工艺实施、产品运输等都非常有益。然而，氢氧化钠沉淀MHP颗粒细小，沉淀后浆体表观粘度大，沉降非常困难，一般情况下要借助絮凝剂加速沉降过程；浓密底流过滤困难，过滤速度一般<30 kg/(m2·h)，过滤后滤饼含水>70%，运输1 t产品，其中的700 kg水白白消耗了能源。

因此，如何控制此工艺过程中沉淀粒子的生成与长大是获得高物理质量产品的核心。理论上，化学沉淀过程有两种机制：形核和生长。若沉淀剂或硫酸镍的过饱和度过大，均相沉淀机制占主导，则会导致大量细小核心的形成，从而阻碍颗粒的长大，即过碱或“过镍”都不可取。所以，理论上促使颗粒长大的方式是控制碱和镍浓度处于较低的水平，同时引入大量的生长模板(晶种)促进多相沉淀机制的发生[2]。

工业生产中，一般会在浓密机底部设置返晶种泵，将晶种底流打回反应槽，提供生长晶种；同时采用碱镍“对加”的加料方式控制过饱和度。对于控制氢氧根的引入速度问题，工业上采取氢氧化钠分点加料、喷淋加料、稀释加料来解决(见图1)。但是，氢氧化钠是完全电离的强碱，上述加料方式虽然效果优于直接加料的方式，但是加入的料滴无论多小，都使得局部碱浓度过高，无法根本改变沉淀机制。实践中，无论对加料方式如何改造，沉淀沉降过滤性能都没有明显的改善。

图1 工业中的传统加碱方式

2 氢氧化钠镍钴沉淀新工艺

维持体系中氢氧根的低引入速率同时引入足够量的生长模板是解决问题的关键所在。中国恩菲研究团队对这个问题进行了深入的实验室研究，开发了独特的氢氧化钠沉淀镍钴工艺，申请了专利CN104140130A[3]。此工艺基本不改变原有设备，不增加原料药剂，不改变原有工艺中的物料平衡及水平衡。在瑞木相关技术人员的配合下，中国恩菲前期在瑞木项目系统调试阶段，积累了大量的经验，随后开展新工艺工业试验，并获得成功。目前浓密机底流浓度达到了15%，同时压滤机单板滤饼重量由平均不足3.0 t/板上升至5.0 t/板以上，含水率目前最低为56%，且含Ni达到40%以上。通过长期的摸索及调整，新工艺的控制方法已完全掌握。图2为新工艺整体控制理念，其为产出低含水高质量的MHP产品提供了技术保障。

图2 氢氧化钠沉淀镍钴新工艺整体控制理念

3 新工艺实施效果和优势

3.1 设备处理能力和产品品质

表1为新工艺实施后浓密过滤设备的运行数据变化以及产品质量数据变化。可以看出，浓密设备与压滤设备的处理能力大幅提升，同时产品含水率逐步降低，产品干基镍含量稳步上升。

表1 新工艺实施前后设备运行参数及产品质量

图3为新工艺实施前后压滤机给料泵即时流量曲线的变化。

图3 新工艺实施前后压滤机给料泵即时流量曲线

可以看出，由于MHP产品颗粒的长大，压滤机进料阻力变小，进料更加顺畅，工作效率大幅提高。

3.2 产品运输相关费用

新工艺实施后，滤饼含水率降低带来的最显著的效果是产品运费大幅下降，从图4滤饼含水与产品运费的关系可以看出，一定计算条件下，若含水率从73%降低至63%，则吨镍运输费用可以降低约110美元。此外，由于吨袋干基量提高，使得包装袋用量相应减少，倒运次数相应降低；并且，含水率较低的产品为后续精炼过程也节约了大量的能源。

4 结语

图4 滤饼含水与产品运费的关系

氢氧化钠沉淀镍钴新工艺应用于瑞木项目，氢氧化镍钴产品含水率由原来75%减少至56%，产品运输费用大幅降低，设备效率大幅提升。

[1] 刘大星. 从镍红土矿中回收镍、钴技术的进展[J].有色金属(冶炼部分)，2002，(3)：6-12.

[2] Cinziana Sist, George P. Demopoulos. Nickel hydroxide precipitation from aqueous sulfate media extractive metallurgy[J].JOM, 2003,55 (55):42-46.

[3] 陆业大，孙宁磊，刘诚，等.氢氧化镍制品及其制备方法[P]. 中国专利：CN104140130A，2014-11-12.

我国科学家构建液态金属应用新领域

中国科学院理化技术研究所低温生物与医学实验室和清华大学医学院组成的联合小组，首次系统地提出并构建了液态金属生物医学材料学新领域，并应学术期刊《国际材料学评论》之邀，撰写了专题评述论文。这标志着，我国科学家的研究开辟了液态金属的新领域。

联合小组在液态金属领域长期开展了大量研究，率先揭开了诸多全新的科学现象、基础效应和变革性应用途径，在广泛领域实现了全面突破，促成了若干高新技术产业的形成和发展。

从基础研究到技术突破，中国科学家在液态金属生物医学材料方面取得了原创性突破——液态金属血管造影术、液态金属栓塞血管治疗肿瘤技术、碱金属流体热化学消融治疗肿瘤法、注射式固液相转换型低熔点金属骨水泥、液态金属柔性外骨骼技术、印刷式液态金属柔性防辐射技术、注射式可植入医疗电子技术、人体皮表电子电路液态金属直接打印成型技术。目前，在液态金属研究方面，中国已经走在世界前列。

A new Ni&Co precipitation process in nickel laterite hydrometallurgy

SUN Ning-lei, LI Shao-long, WANG Kui-ting, CAO Yong-jian, PI Guan-hua, JIA Lu-ping, KONG Fan-xiang

In this article, a new Ni&Co hydroxide precipitation (MHP) process in nickel laterite hydrometallurgy is introduced. with the adoption of the new process, the moisture content in MHP intermediate product is much lower with obvious economic benefits.

nickel laterite; hydrometallurgy; MHP; precipitation; moisture content

孙宁磊(1980—)， 男， 河北宣化人， 博士， 教授级高工； 研究方向： 有色金属冶金。

2016-- 08-- 03

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1672-- 6103(2017)02-- 0026-- 03