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技術(shù) | 紅土鎳礦生成硫酸鎳的四種供應(yīng)路徑

2022-05-06 11:27:58 來源:粉體網(wǎng)
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簡(jiǎn)介:紅土鎳礦濕法冶煉、富氧側(cè)吹、火法-高冰鎳路徑均有利于補(bǔ)充電池用鎳來源,作為紅土鎳礦資源利用的有效方式,創(chuàng)造收益并有望為產(chǎn)業(yè)鏈降本。相較而言,紅土鎳礦濕法冶煉-電池用鎳鈷方向具備更突出的優(yōu)勢(shì)。

據(jù)美國(guó)地質(zhì)勘查局(USGS)2022年發(fā)布的報(bào)告,全球探明的陸地基礎(chǔ)儲(chǔ)量至少有3億噸鎳(平均約0.5%或以上鎳含量)。
陸基鎳礦主要分為硫化鎳礦和氧化鎳礦。硫化鎳礦約占陸基鎳資源儲(chǔ)量的40%,主要分布在加拿大、俄羅斯、澳大利亞等國(guó)家,硫化鎳礦品位較高,成分相對(duì)簡(jiǎn)單,處理工藝也相對(duì)成熟,但資源量較少;氧化鎳礦約占陸基鎳資源儲(chǔ)量的60%,主要分布在赤道南北緯30度以內(nèi)的印度尼西亞、菲律賓、巴西等熱帶國(guó)家,因礦石中富含F(xiàn)e2O3而顯紅色,所以又稱紅土鎳礦。

紅土鎳礦垂直分帶
紅土鎳礦垂直分帶明顯,以印尼紅土鎳礦為例,按化學(xué)元素成分和內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)分,自上而下,依次為紅土帶--腐巖帶--巖帶,各帶的特征如下:
(1)紅土帶:上部為紫紅色鐵帽層,出現(xiàn)大量膠結(jié)成粘粒狀或團(tuán)塊狀的鐵氧化物,主要礦物有褐鐵礦、赤鐵礦以及少量的次生石英和高嶺土等。中下部為疏松多孔狀的發(fā)育黃色鐵質(zhì)礦層,主要礦物有針鐵礦、褐鐵礦以及少量基巖的風(fēng)化殘留碎塊。紅土帶整體上主要由褐鐵礦組成,具有高鐵低鎂的特點(diǎn)。
(2)腐巖帶:主要呈現(xiàn)為綠色,上部為粒度較細(xì)的風(fēng)化礦物層,向下混雜的基巖風(fēng)化-半風(fēng)化碎塊逐漸增多,主要礦物有蛇紋石等鎂鐵層狀硅酸鹽類礦物,沿裂隙或節(jié)理多見浸染狀翠綠色硅鎂鎳礦。腐巖帶是主要的含鎳礦層。

(3)基巖帶:為暗綠色、棕灰色、灰黑色橄欖巖。巖石裂隙和節(jié)理中可見少量的淺綠色硅酸鎳細(xì)脈,主要礦物有橄欖石、蛇紋石。


硫酸鎳簡(jiǎn)介
工業(yè)硫酸鎳行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T28242009中,將硫酸鎳按用途分成兩類:
I類:主要用于鍍鎳和其他工業(yè)用
II類:主要用于蓄電池的生產(chǎn)(允許有一定的含鈷量)
硫酸鎳的生產(chǎn)原料主要有以下5種:(1)高冰鎳;(2)紅土鎳礦冶煉中間產(chǎn)品氫氧化鎳鈷(MHP)和鎳鈷混合硫化物(MSP);(3)鎳粉和鎳豆;(4)廢料回收,包括冶煉、電鍍、機(jī)械加工、廢舊電池(鎳氫電池、鎳鎘電旭、理離子電池、鎳酸鋰電池等;(5)銅冶煉副產(chǎn)硫酸鎳。
紅土鎳礦生成電池級(jí)硫酸鎳
紅土鎳礦生成電池級(jí)硫酸鎳的方法主要有2大類:火法工藝、濕法工藝?;鸱üに囘m于處理鎳品位較高的腐巖型紅土鎳礦;濕法工藝適于紅土帶中的鎂含量較低、鎳含量較低的褐鐵礦型紅土鎳礦。
現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)中,上述兩種工藝具體表現(xiàn)為4種路徑:
紅土鎳礦生成硫酸鎳的四種供應(yīng)路徑
(1)以瑞木、華友為代表的濕法高壓酸浸路徑:上層低品位紅土鎳礦的濕法冶煉(第十屆全國(guó)濕法冶金工程技術(shù)交流會(huì)-MHP等濕法中間品-硫酸鎳+硫酸鈷(濕法工藝)。
紅土鎳礦濕法工藝中鈷作為副產(chǎn)物,抵扣鎳的成本。中冶端木公司產(chǎn)品為MHP,華友印尼項(xiàng)目資源的鎳品位約1.2%,鈷0.15%,顯著優(yōu)于瑞木在巴新的資源(1%左右),在冶煉成本端具備顯著優(yōu)勢(shì)。
(2)以PT Vale為代表的下層高品位紅土鎳礦的火法冶煉硫化到低冰鎳-高冰鎳-硫酸鎳,火法前硫化路徑(火法工藝)。
該路徑下層高品位紅土鎳礦為原料,包括回轉(zhuǎn)窯干燥-回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原焙燒-電爐還原熔煉-P-S轉(zhuǎn)爐硫化-吹煉等核心步驟。該路徑在回轉(zhuǎn)窯出料口噴入熔融硫進(jìn)行硫化,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),得以使礦熱爐+P-S轉(zhuǎn)爐中對(duì)起始反應(yīng)溫度的要求更低,可以相較青山系路徑節(jié)省電力。
(3)以青山系為代表的下層高品位紅土鎳礦的火法冶煉-鎳鐵-高冰鎳-硫酸鎳,火法后硫化路徑(火法工藝)。
以下層高品位紅土鎳礦為原料,包括回轉(zhuǎn)窯干燥-回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原焙燒-電爐還原熔煉-P-S轉(zhuǎn)爐硫化-吹煉等核心步驟。青山自身、盛屯友山項(xiàng)目、華友華科項(xiàng)目,均是采取該路徑。
(4)以中偉為代表的富氧側(cè)吹方式,用熔煉爐替代電爐,對(duì)原材料的適用度高,增加熱反應(yīng)效率,核心在于硫化方式的改變(火法工藝)。
結(jié)語
過去十年紅土鎳礦火法冶煉-鎳鐵-不銹鋼一體化通路成就青山,華友則將在紅土鎳礦-鋰電材料領(lǐng)域塑造超高壁壘。
紅土鎳礦濕法冶煉(第十屆全國(guó)濕法冶金工程技術(shù)交流會(huì)、富氧側(cè)吹、火法-高冰鎳路徑均有利于補(bǔ)充電池用鎳來源,作為紅土鎳礦資源利用的有效方式,創(chuàng)造收益并有望為產(chǎn)業(yè)鏈降本。相較而言,紅土鎳礦濕法冶煉-電池用鎳鈷方向具備更突出的優(yōu)勢(shì)。濕法路徑在成本(以及潛在成本上漲方面)顯著優(yōu)于火法,并且在碳排放方面較火法有巨大優(yōu)勢(shì)。未來火法-高冰鎳-硫酸鎳路徑定義硫酸鎳邊際成本,而低成本的濕法路徑至少賺取低于火法路徑成本部分的超額收益。

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