CN101952464B - 镍的生产 - Google Patents

镍的生产 Download PDF

Info

Publication number
CN101952464B
CN101952464B CN200980102635XA CN200980102635A CN101952464B CN 101952464 B CN101952464 B CN 101952464B CN 200980102635X A CN200980102635X A CN 200980102635XA CN 200980102635 A CN200980102635 A CN 200980102635A CN 101952464 B CN101952464 B CN 101952464B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
slag
cao
sio
product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200980102635XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101952464A (zh
Inventor
伊万·拉特舍维
格雷戈里·戴维·里格比
勒内·伊格纳西奥·奥利瓦雷斯
格兰特·卡费里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BHP Billiton Innovation Pty Ltd
Original Assignee
BHP Billiton Innovation Pty Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2008900653A external-priority patent/AU2008900653A0/en
Application filed by BHP Billiton Innovation Pty Ltd filed Critical BHP Billiton Innovation Pty Ltd
Publication of CN101952464A publication Critical patent/CN101952464A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101952464B publication Critical patent/CN101952464B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/10—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/02—Obtaining nickel or cobalt by dry processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/02—Obtaining nickel or cobalt by dry processes
    • C22B23/023—Obtaining nickel or cobalt by dry processes with formation of ferro-nickel or ferro-cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/10—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with refining or fluxing agents; Use of materials therefor, e.g. slagging or scorifying agents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明披露了一种在包含金属和熔渣的熔融浴的熔炉中熔炼镍中间产物以生产镍产物的方法，该方法包括将镍中间产物和固体还原剂供给到熔炉中并熔炼镍中间产物以生产熔融镍、以及控制熔渣的化学组成使得熔渣具有(a)对于镍中间产物中被视为镍产物中的污染物的元素和化合物的高溶解度以及(b)在1300-1700℃范围内的液相温度。

Description

镍的生产
技术领域
本发明涉及通过熔炼镍中间产物来生产镍。
本发明尤其涉及控制在熔炼镍中间产物期间形成的熔渣相(slag phase)的化学组成(或化学特性，chemistry)，以便促进镍和污染物在熔融金属和熔渣之间的分配。
在本文中术语“镍”或“镍产物”被理解为包括镍本身和包含镍和其它金属的合金，如镍铁。
在本文中术语“镍中间产物”被理解为指通过湿法冶金处理含镍矿石或矿石的精矿(浓缩物)，优选接着干燥和/或锻烧，而产生的含镍产物。湿法冶金处理可以包括大气酸浸、加压酸浸、以及在酸性条件下堆浸中的任何一种或多种。
背景技术
镍是一种重要的工业金属并且该金属的最终用途包括不锈钢、高温合金如Inconel(因科镍合金)(注册商标)、以及催化剂。
含镍矿石可以是任何矿石，如氧化物矿石，即红土矿石、或硫化物矿石。
镍中间产物包括，例如，如在申请人的Yabulu精炼厂通过Caron方法所生产的碳酸镍。
镍中间产物还包括，例如，氢氧化镍产物、或氧化镍产物。
本发明特别(虽然决不仅仅)涉及从以氢氧化镍产物形式的镍中间产物来生产镍，其中氢氧化镍产物通过湿法冶金处理含镍矿石或矿石的精矿来生产。优选地，在使用之前使氢氧化镍产物经受包括干燥和/或锻烧的进一步处理以除去水。
在本文中术语“氢氧化镍产物”被理解为指通过湿法冶金处理含镍矿石或矿石的精矿而产生的包含氢氧化镍的任何产物，并且该任何产物包括这样的产物，其还包含其它化合物如氢氧化铁、硫酸镁、硫酸钙、氧化锰和/或氢氧化锰、氢氧化钴、氧化铝、硅石、以及硫酸钠中的任何一种或多种以及微量的其它元素。
通常，当通过湿法冶金处理而生产时，氢氧化镍产物以糊或浆料的形式，其中水(即，水分)含量为30-75wt％。当产物来源于包括硫酸浸的湿法冶金处理时，它通常还包括硫。在任何给定情况下，水含量取决于一范围的因素，包括固体成分的粒径分布、机械过滤或脱水、以及蒸发的程度。在它用于本发明的方法以前，优选从氢氧化镍产物中除了去除任何硫以外，还基本上除去自由水和结晶水。
可以通过(a)使镍进入水溶液中的任何适宜的湿法冶金方法(如加压酸浸、在酸性条件下堆浸、以及大气酸浸-或组合)以及(b)例如使用化合物如MgO、CaO、CaCO3、和Na2CO3从溶液中沉淀氢氧化镍来生产氢氧化镍产物。
湿法冶金方法的一种特别的实例是这样一种方法，其包括：从水溶液中将镍和铁提取到离子交换树脂上、使用酸从树脂上解吸镍和铁并形成另一种水溶液、然后沉淀镍和铁作为镍铁氢氧化物(nickel iron hydroxide)产物。
发明内容
根据本发明，提供了一种在包含金属和熔渣的熔融浴的熔炉中熔炼如上所述的镍中间产物以生产镍产物的方法，该方法包括将镍中间产物和固体还原剂供给到熔炉中并熔炼镍中间产物以生产熔融镍、以及控制熔渣的化学组成使得熔渣具有(a)对于镍中间产物中被视为镍产物中的污染物的元素和化合物的高溶解度以及(b)在1300-1700℃范围内的液相温度。
本发明还提供了通过上述方法生产的镍产物。
本发明进一步提供了在上述方法的熔炼步骤中生产的熔渣。
熔渣化学组成的上述选择(溶解度和液相温度)的基础是在任何给定的情况下促进使镍分配即分离到熔融金属中并且使污染物分配即分离到熔渣中至所需要的程度。
就镍产物来说，在本文中术语“污染物”被理解为包括以元素形式和作为化合物如氧化物的镁、钙、钴、铜、锰、硅、硫、磷、以及铝中的任何一种或多种，以及被视为镍产物中的污染物的任何其它元素和化合物(当完全存在时或当以高于阈值浓度的浓度存在时)。
在本文中术语“镍产物”被理解为包括镍和镍合金，如镍铁合金。
在本文中术语“熔融浴”被理解为包括完全熔融的金属和熔渣的浴和在浴中具有熔融金属和熔渣以及一些固体的浴，例如，由于在熔炼运行期间在浴中沉淀的结果。
熔渣具有在1300-1700℃范围内的液相温度。优选地，该方法包括控制熔渣化学组成使得熔渣具有在1300-1650℃范围内如在1350℃至1550℃之间的液相温度。在一种实施方式中，液相温度在1400-1600℃的范围内。在另一种实施方式中，液相温度在1500-1550℃的范围内。
通常，该方法包括控制熔渣化学组成使得熔渣具有在1400-1520℃范围内的液相温度。
镍中间产物的组成可以有助于形成具有需要的熔渣化学组成的熔渣。
然而，该方法可以包括通过将一种或大于一种的熔剂(助熔剂，flux)(根据需要)供给到熔炉中以形成具有需要的熔渣化学组成的熔渣而控制熔渣化学组成。例如，熔剂可以包含CaO、Al2O3、SiO2以及MgO中的任何一种或多种。
优选地，熔剂包含基于CaO-Al2O3的组成。熔剂组成可以另外包括SiO2和/或MgO。本申请人已发现，与基于CaO-SiO2的熔剂相反，基于CaO-Al2O3的熔剂使得能够增强熔渣中氧化镍的还原速率，从而改善生产率。此外，可以保持熔渣中较低的稳态氧化镍含量从而改善镍回收。
本申请人已发现，适合用于本发明的作为熔渣化学组成的以下假三元体系、假四元体系、以及假五元体系。
1.CaO-MgO-Al2O3
2.CaO-SiO2-MgO-Al2O3
3.CaO-SiO2-MgO-Al2O3-MnO
更具体地，本申请人已确定了在上述体系内的组成，其具有在1300-1700℃范围内的液相温度以及对于污染物如MgO、CaO、以及SiO2的高溶解度。
在熔炉中，Al2O3浓度可以高达熔渣总重量的40至55wt.％。在一种实施方式中，Al2O3浓度达到熔渣总重量的25wt.％。
优选地，该方法包括控制熔渣化学组成使得作为
Figure BPA00001184709400051
的比率的熔渣碱度在0.5∶1至1.7∶1的范围内。
在一种实施方式中，碱度比在0.5∶1至1.5∶1的范围内。
取决于镍中间产物的组成以及该方法所需要的熔剂，上述熔渣化学组成可以包含其它组分，如FeO、Fe2O3以及MnO。
为了使操作成本最小化，熔剂优选来源于廉价的来源如煅石灰、烧白云石和铝土矿。还可以使用容易获得的商用组成。可以利用本领域中任何适宜的方法来添加熔剂。
在其中熔渣是Al2O3浓度为5wt.％的CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系的情况下，优选地，熔渣包含在35-55wt.％范围内的CaO和在35-50wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在45-55wt.％范围内的CaO和在35-45wt.％范围内的SiO2。
在其中熔渣是Al2O3浓度为10wt.％的CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系的情况下，优选地，熔渣包含在35-55wt.％范围内的CaO和在30-50wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在45-55wt.％范围内的CaO和在30-45wt.％范围内的SiO2。
在其中熔渣是Al2O3浓度为15wt.％的CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系的情况下，优选地，熔渣包含在35-52wt.％范围内的CaO和在28-45wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在35-45wt.％范围内的CaO和在30-40wt.％范围内的SiO2。
在其中熔渣是Al2O3浓度为20wt.％的CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系的情况下，优选地，熔渣包含在30-55wt.％范围内的CaO和在15-40wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在35-45wt.％范围内的CaO和在35-30wt.％范围内的SiO2。
在其中熔渣是Al2O3浓度为25wt.％的CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系的情况下，优选地，熔渣包含在35-60wt.％范围内的CaO和在10-25wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在25-50wt.％范围内的CaO和在15-25wt.％范围内的SiO2。
在其中熔渣是CaO-MgO-Al2O3体系的情况下，熔渣可以包含达到15％的MgO含量，以及1.7比0.5、优选1.5比0.6的CaO与Al2O3比率。
优选地，该方法包括控制熔渣化学组成使得熔渣具有尽可能高的硫化物容量。
更优选地，该方法包括控制熔渣化学组成使得熔渣具有至少8×10-4的硫化物容量，其中硫化物容量，CS，被定义(Verin DeutscherEisenhuttenleute，(1995)_，Slag Atlas，2nd Ed.，Verlag Stahleisen GmbH，DusseldorF，pp258)为：
Figure BPA00001184709400061
并且PO2和PS2是氧和硫的分压。
可以选择熔炉中熔炼步骤的条件以(a)使在熔融金属中镍的量最大化、(b)使在熔渣中镍的量最小化、以及(c)使在熔炼步骤中产生的废气中的镍的量最小化。当镍具有高商业价值以及在熔渣和粉尘的下游处理中除去镍具有高成本时，这是特别重要的目的。
可替换地，可以选择熔炼步骤的条件以易适应于熔融金属和熔渣中镍的相对量。例如，镍比其它金属更容易还原的事实意味着，与在更多还原条件下操作时的情况相比，在某些情况下可以优选的是，在更少还原条件下操作，其导致更高量(例如，达到1wt.％)的镍被保留在熔渣中。在更少还原条件下操作的优点在于，在从熔炉排出的熔融金属中将存在更少量的其它还原金属，如Fe和Mn，因此与熔融金属的下游处理以从其它金属中分离出镍有关的成本更低。
通常，在干燥基础上，镍中间产物包含20-50wt.％的镍。
镍中间产物可以包含20-75wt.％的自由水并且当形成时产物可以以糊或浆料的形式。
通常，镍中间产物包含35-75wt.％的自由水并且产物以糊或浆料的形式。
镍中间产物可以是通过湿法冶金处理含镍矿石或矿石的精矿而产生的氢氧化镍产物。
氢氧化镍产物可以是含铁的氢氧化镍产物。
含铁的氢氧化镍产物可以具有高浓度的铁，即至少3wt.％的铁。
还原剂可以是任何适宜的含碳材料。适宜的含碳材料包括木炭、焦炭、以及煤炭。
优选地，该方法包括周期性地或连续地从熔炉中排出熔融金属。
优选地，该方法包括在熔炉中产生热量以将金属和熔渣的浴保持在熔融状态。在电弧炉的情况下可以通过放电加热或在其它类型的熔炉的情况下可以通过燃烧碳、CO或H2来产生热量。
优选地，该方法包括处理在熔炼步骤中产生的废气以及从废气中除去镍和/或基于硫的酸性成分。
优选地，该方法包括在将产物供给到熔炉以前干燥和煅烧镍中间产物。当作为糊或浆料供给镍中间产物时，干燥和煅烧步骤是特别适用的。
优选地，干燥步骤至少基本上从镍中间产物中除去自由水。
优选地，干燥步骤包括在达到120℃的温度下干燥镍中间产物。
优选地，干燥步骤包括在至少100℃的温度下干燥镍中间产物。
干燥步骤可以在任何适宜的设备中进行。
优选地，煅烧步骤包括在达到1000℃的温度下煅烧镍中间产物以除去结晶水。结晶水的除去具有以下优点：使在熔炼阶段中更高的气体处理要求最小化。所选择的实际锻烧温度将取决于镍中间产物的特性，包括它的化学组成和待煅烧的量。然而，通常，在达到800℃的锻烧温度以后，能实现可接受的除去结晶水的速率。在产业规模上，自由水和结晶水的除去速率还受到这样的因素的影响，如吹扫空气的体积、设备的传热和传质面积以及镍中间产物的表面积和孔隙率。除去结晶水所需要的最低温度可以是约400℃。
通常，熔炉是电弧炉或另一种基于熔融浴的熔炉。可以以任何适宜的物理形式(例如，作为细粉和颗粒)和通过任何适宜的供给方案(例如，通过重力进料和经由注射枪)，将镍中间产物、固体还原剂、以及一种或多种熔剂供给到熔炉中。
然而，优选地，熔炉是直流炉，如直流电弧炉。直流炉具有以下优点：可以将镍中间产物、还原剂和/或熔剂作为细粉加入炉中而无需预先烧结，这是由于操作期间在直流炉内的相对静止条件。比较起来，在操作期间交流炉的内部是相对剧烈的，这意味着在熔融相内更少的细粉夹带和更多地携带粉尘，两者均可以导致更低的镍回收。
在其中镍中间产物包含的硫量在镍产物中或熔炉中可能是个问题(issue)的情况下，优选地，该方法包括处理经干燥的镍中间产物以从产物中除去硫并产生经处理的产物，其通常包含以NiO形式的镍，成为熔炉的进料物质。
优选地，硫处理步骤至少基本上从镍中间产物中除去硫。
优选地，硫处理步骤包括在800-1300℃范围内的温度下在氧化条件下煅烧镍中间产物。这样的锻烧条件还足以除去结晶水。
优选地，煅烧步骤至少基本上从镍中间产物中除去作为SO2和SO3气体的硫。
通常，在煅烧炉中进行煅烧步骤并且通过向煅烧炉中供给空气或富氧空气来产生氧化条件。
可以在任何适宜的煅烧炉如快速煅烧炉、窑(例如旋转窑)、多层炉、以及竖炉中进行煅烧步骤。
可以以分开的单元操作或以单个的单元操作(具有不同的温度区)来进行干燥步骤和煅烧步骤用于干燥和其后煅烧镍中间产物。与单个的单元操作或多个单元操作的选择有关的一个因素是粉尘携带。优选地，干燥和煅烧步骤在最少粉尘携带的情况下操作。鉴于在煅烧步骤中产生的NiO的有害特性，这是特别重要的问题。
优选地，该方法包括精炼来自熔炉的熔融金属以处理(调整，tailor)镍产物的组成以适合产物的最终用途的应用，如适合于不锈钢的生产。
通常，精炼步骤包括从来自熔炉的熔融金属中至少部分地除去碳、硅以及硫中的任何一种或多种。
实施例和附图
通过考虑以下实施例和附图，本发明的另外的特点和优点将变得更容易显而易见，在附图中：
图1-5是示出了在CaO-SiO2-MgO-Al2O3假四元体系中优选的熔渣组成的CaO-SiO2-MgO三元相图，其中Al2O3浓度分别为5wt％、10wt.％、15wt.％、20wt％、以及25wt％；
图6示出了在Al2O3-CaO-MgO的三元相图中优选的熔渣组成；
图7-10总结了与本申请人开发的本发明方法有关的模型的4种不同运行结果；以及
图11是对于使用两种熔渣组成的大量熔炼操作而言熔渣中镍wt.％与热指数的图。
正如上文所述，本申请人已确定了以下假三元体系、假四元体系、以及假五元体系是适合于本发明的熔渣化学组成。
1.CaO-MgO-Al2O3
2.CaO-SiO2-MgO-Al2O3
3.CaO-SiO2-MgO-Al2O3-MnO
图1至6基于来自Slag Atlas，2nd Edition，(1995)，Edited byVerein  Deutscher  Eisenhuttenleute  (VDEh)，Published  by  VerlagStahleisen GmbH，D-Dusseldorf的相图。
图1-5是在CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系中CaO-SiO2-MgO的三元相图，其中Al2O3浓度分别为5wt％、l 0wt.％、15wt.％、20wt％、以及25wt％。每个相图包括标记区域，该标记区域确定在体系中表示适用于本发明的优选熔渣组成范围的区域，其具有在1300-1700℃范围内的液相温度并且具有对于污染物根据本发明在这种情况下为MgO、SiO2、S以及CaO的高溶解度。在每个相图上还标记了在每个优选的熔渣组成区域内的更优选的熔渣组成区。
图1是在Al2O3浓度为5wt.％下CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系中CaO-SiO2-MgO的三元相图，优选地，熔渣包含在35-55wt.％范围内的CaO和在35-50wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在45-55wt.％范围内的CaO和在35-45wt.％范围内的SiO2。
图2是在Al2O3浓度为10wt.％下CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系中CaO-SiO2-MgO的三元相图，优选地，熔渣包含在35-55wt.％范围内的CaO和在30-50wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在45-55wt.％范围内的CaO和在30-45wt.％范围内的SiO2。
图3是在Al2O3浓度为15wt.％下CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系中CaO-SiO2-MgO的三元相图，优选地，熔渣包含在35-52wt.％范围内的CaO和在28-45wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在35-45wt.％范围内的CaO和在30-40wt.％范围内的SiO2。
图4是在Al2O3浓度为20wt.％下CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系中CaO-SiO2-MgO的三元相图，优选地，熔渣包含在30-55wt.％范围内的CaO和在15-40wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在35-45wt.％范围内的CaO和在25-30wt.％范围内的SiO2。
图5是在Al2O3浓度为25wt.％下CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系中CaO-SiO2-MgO的三元相图，优选地，熔渣包含在35-60wt.％范围内的CaO和在10-25wt.％范围内的SiO2。更优选地，熔渣包含在35-50wt.％范围内的CaO和在15-25wt.％范围内的SiO2。
图6是CaO-MgO-Al2O3的三元相图。优选的熔渣组成具有在35至65wt.％之间的Al2O3含量、在35至60wt.％之间的CaO含量、以及达到15wt.％的MgO。该相图还包括标记区域，其确定了具有在1300至1700℃之间的液相温度的熔渣组成。
由本申请人开发的模型基于在热力学输入情况下的一系列热量和质量平衡。
利用以下信息，本申请人基于该模型并运行该模型：
●生产25,000吨镍/年。
●以镍铁氢氧化物产物形式的两种不同的镍中间产物具有以下所陈述的组成，其中在两种不同的水分含量，即40wt.％和70wt.％的情况下对每种产物建模(model)。
●用于每种镍铁氢氧化物产物的方法包括以下步骤：(a)在燃柴油窑或燃气窑中干燥和煅烧产物以从产物中基本上除去水(自由水和结晶水)和硫，其中所选择的锻烧温度为1000℃以及(b)利用焦炭作为还原剂并添加造渣熔剂在电弧炉(EAF)中熔炼经干燥和煅烧的产物，并且在EAF中产生熔渣和熔融金属，其中熔剂和EAF操作条件的目标在于：(i)使在熔融金属中的镍最大化以及使在熔渣和来自EAF的废气中的镍最小化，(ii)使在熔渣中的硫最大化，(iii)使在熔渣中的镁、钙、钠、以及镍产物的其它污染物最大化，以及(iv)提供具有所选择浓度的碳、硫、硅以及锰的熔融金属。
●通过堆浸/离子交换方法产生了建模的两种镍铁氢氧化物产物中的一种，其中基于干物质确定了以wt.％为单位的下列元素和化合物。
Figure BPA00001184709400131
●通过纯碱方法产生了建模的两种镍铁氢氧化物产物中的另一种，其中基于105℃下的干物质确定了以wt.％为单位的下列元素和化合物。
  元素   Wt.％   化合物   Wt.％
  Ca   0.10   CaSO4*2H2O   0.43
  Cl   0.10   MgSO4*H2O   1.01
  Co   0.05   Na2SO4*10H2O   0.25
  Cu   0.05   NiSO4*6H2O   10.32
  Fe   0.10   ZnSO4*7H2O   0.04
  Mg   0.10   Co[OH]2   0.08
  Mn   0.05   Cu[OH]2   0.08
  Na   0.10   FeO*OH   0.16
  Ni   47.00   Mn[OH]2   0.08
  S   1.50   Ni[OH]2   70.60
  Zn   0.01   NaCl   0.16
图7-10总结了向窑和EAF输入和输出的组成，如通过在40wt.％和70wt.％的不同水分含量下的两种氢氧化镍产物的模型所预测的。
建模工作发现，在干燥和煅烧然后熔炼氢氧化镍产物所需要的能量的量之间存在显著差异。能源需求是主要的考虑因素。具体地说，该模型计算了以下能源需求：
●图7运行-14.1GJ/吨镍；
●图8运行-28.4GJ/吨镍；
●图9运行-22.0GJ/吨镍；
●图10运行-41.1GJ/吨镍。
从在图7-10中报道的输入和输出以及一般的建模工作显而易见的是，在每种运行中，在氢氧化镍产物中水的量和污染物如镁和硅的量对产生目标镍产物(即，就产物的组成和镍相对于产物的最大回收而论)所需要的能量的量具有重大影响。关于这点，与之相关的是注意到，被建模的两种氢氧化镍产物的组成中存在显著差异。具体地说，一种产物比另一种产物具有更高浓度的铁、镁、锰、硅、硫等。
镍中间体组成的显著差异，如从所测试的两种氢氧化镍产物的上述组成所明显看到的，意味着需要一种宽泛范围的不同熔渣化学组成以优化在整个组成范围内镍在熔融金属和熔渣中的分配。根据比较建模工作中图7/8运行和图9/10运行的下列熔渣化学组成，可以明显看到在熔渣化学组成中所需要的差异。
  化合物   图7运行Wt.％   图8运行Wt.％   图9运行Wt.％   图10运行Wt.％
  CaO   48.2   48.2   41.2   41.2
  SiO2   37.6   37.6   37.4   37.4
  MgO   4.9   4.9   17.2   17.2
  Al2O3   7.1   7.1   1.5   1.5
  MnO   0.1   0.1   0.1   0.1
  NiO   0.0   0.0   0.0   0.0
  CaS   2.0   2.0   1.1   1.1
  FeO   0.1   0.1   0.5   0.5
  Cr203   0.0   0.0   0.0   0.0
整体而言，建模工作表明，使用本发明的方法存在相当大的范围以处理组成和水含量具有显著变化的氢氧化镍产物以及以产生具有广泛范围的适合于最终用途应用需求的组成的镍产物。
实施例
使氢氧化镍中间产物经历熔炼操作，其中将产物、还原剂以及熔剂加入熔炉中并熔炼以产生熔融金属和熔渣相。使用了两种熔剂组成：一种(比较的)组成基于CaO-SiO2而另一种组成基于CaO-Al2O3。
从两种熔炼操作中产生的熔渣组成列在下表中。
  SiO2   CaO   MgO   Al2O3   CS2-
  wt.％   wt.％   wt.％   wt.％
  熔渣1   44.9   40   15   0.1   2.2E-04
  熔渣2   21.8   42.4   15.5   20.3   2.8E-03
如显而易见的，熔渣1从使用基于CaO-SiO2的熔剂的熔炼中产生，而熔渣2从使用基于CaO-Al2O3的熔剂的熔炼中产生。
在各个熔渣中的镍含量列在图11中，图11示出了对于大量熔炼操作来说的镍含量(wt％)与热指数。在热指数1至34中，熔渣具有熔渣1的组成，而热指数35至72具有熔渣2组成的熔渣。如显而易见的，分配到熔融金属相中的镍好于具有熔渣2组成的熔渣。
此实施例说明，与基于CaO-SiO2的熔剂相比，使用基于CaO-Al2O3的熔剂改善了镍回收。这种改善被认为起因于在熔渣2中NiO的相对更高的还原速率，以及随后保持在稳定状态下熔渣中更低的NiO含量，导致镍的更高的生产率和改善的回收。
可以对在附图和实施例中总结的和以上描述的本发明的方法进行许多改进而不偏离本发明的精神和范围。
例如，虽然上述工作基于以镍铁氢氧化物产物形式的镍中间产物，但本发明并不限于此，而是扩展到处理任何适宜的具有任何组成和水分含量的镍中间产物，如上述碳酸镍，以及选择适合于熔炼这些镍中间产物以形成所需要的镍产物的熔渣组成。
此外，虽然上述工作基于以具有特定组成和水分含量的镍铁氢氧化物产物形式的镍中间产物，但本发明并不限于此，而是可以扩展到处理具有任何组成和水分含量的镍铁氢氧化物产物以及选择适合于熔炼这些镍中间产物以形成所需要的镍产物的熔渣组成。

Claims (25)

1.一种在包含金属和熔渣的熔融浴的熔炉中熔炼镍中间产物以生产镍产物的方法，所述镍中间产物通过湿法冶金处理含镍矿石或矿石的精矿而产生，所述方法包括将所述镍中间产物和固体含碳材料还原剂供给到所述熔炉中并熔炼所述镍中间产物以生产熔融镍、以及控制所述熔渣的化学组成使得熔渣碱度具有在0.5∶1至1.7∶1的范围内的(CaO+MgO)∶(SiO2+Al2O3)的比率并且使得所述熔渣具有(a)对于所述镍中间产物中被视为所述镍产物中的污染物的元素和化合物的高溶解度以及(b)在1300-1700℃范围内的液相温度，其中，所述熔渣是包括以下组成wt％的CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系：
Al2O3 5-25
CaO 30-60
SiO2 10-50，
其中，所述方法包括控制所述熔渣化学组成使得所述熔渣具有至少8×10-4的硫化物容量，所述硫化物容量CS被定义为：并且PO2和PS2是氧和硫的分压。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔渣具有在1300-1650℃范围内的液相温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔渣化学组成通过添加选自CaO、Al2O3、SiO2以及MgO中的一种或多种熔剂而控制。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述熔剂包括CaO和Al2O3。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述镍中间产物选自氢氧化镍产物和碳酸镍产物。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在将所述氢氧化镍产物供给到所述熔炉以前，使所述氢氧化镍产物经受干燥和/或煅烧，以便除去自由水、结晶水、以及任何硫。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔渣是包括以下组成wt％的CaO-SiO2-MgO-Al2O3体系：
Al2O3 5-25
CaO 35-55
SiO2 15-45。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，选择熔炼的氧化还原条件使得达到1wt.％的镍保留在所述熔渣中。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，基于干物质，所述镍中间产物包含20-50wt.％的镍。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述镍中间产物是通过湿法冶金处理含镍矿石或所述矿石的精矿而产生的氢氧化镍产物。
11.根据权利要求5所述的方法，其中，所述氢氧化镍产物是含铁的氢氧化镍产物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述含铁的氢氧化镍产物具有至少3wt.％的铁的铁浓度。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂选自木炭、焦炭或煤炭。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，在稳定开弧炉中进行所述熔炼。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述镍中间产物、所述固体还原剂以及熔剂中的一种或多种作为细粉供给到所述熔炉中。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括处理在熔炼步骤中产生的废气以及从所述废气中除去镍。
17.根据权利要求6所述的方法，其中，在100℃直到120℃的温度下进行干燥步骤。
18.根据权利要求6所述的方法，其中，在达到1300℃的温度下进行煅烧步骤。
19.根据权利要求6所述的方法，其中，在达到1000℃的温度下进行煅烧步骤。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔渣具有在1400-1600℃范围内的液相温度。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔渣具有在1350-1550℃范围内的液相温度。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔渣具有在1500-1550℃范围内的液相温度。
23.根据权利要求3所述的方法，其中，所述熔剂包括CaO和Al2O3连同SiO2和/或MgO。
24.根据权利要求5所述的方法，其中，所述镍中间产物为氢氧化镍产物。
25.根据权利要求1所述的方法，其中，在直流电弧炉中进行所述熔炼。
CN200980102635XA 2008-02-12 2009-02-12 镍的生产 Expired - Fee Related CN101952464B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2008900653 2008-02-12
AU2008900653A AU2008900653A0 (en) 2008-02-12 Production of nickel
PCT/AU2009/000167 WO2009100495A1 (en) 2008-02-12 2009-02-12 Production of nickel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101952464A CN101952464A (zh) 2011-01-19
CN101952464B true CN101952464B (zh) 2013-12-11

Family

ID=40956560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980102635XA Expired - Fee Related CN101952464B (zh) 2008-02-12 2009-02-12 镍的生产

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8460429B2 (zh)
EP (1) EP2337873A4 (zh)
CN (1) CN101952464B (zh)
AU (1) AU2009214830B2 (zh)
CO (1) CO6270376A2 (zh)
WO (1) WO2009100495A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2008316326B2 (en) * 2007-10-26 2013-06-20 Bhp Billiton Innovation Pty Ltd Production of nickel
TW201245455A (en) * 2011-02-04 2012-11-16 Vale Sa Process to produce rough ferro-nickel product
CN103348026A (zh) * 2012-02-07 2013-10-09 淡水河谷公司 生产粗镍铁产品的方法
CN103667732B (zh) * 2012-09-12 2016-01-20 上海丰渠特种合金有限公司 一种电渣重熔的方法
FR3008426B1 (fr) * 2013-07-15 2015-08-07 Eramet Procede d'elaboration de nickel metallique a partir d'oxyde de nickel par fusion-reduction
NO341101B2 (en) * 2016-06-02 2017-08-28 Knut Henriksen A method for converting waste material from sulphide ore based nickel refining into nickel pig iron
RU2657267C1 (ru) * 2017-06-08 2018-06-09 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд
CN107267775A (zh) * 2017-06-09 2017-10-20 金川集团股份有限公司 一种海绵镍及其制备方法
CN107699703A (zh) * 2017-10-10 2018-02-16 东北大学 一种由镍冶炼熔渣生产的方法
RS62652B1 (sr) 2017-10-27 2021-12-31 Umicore Nv Proces izdvajanja metala iz materijala koji sadrže kobalt
US11926884B2 (en) 2019-11-27 2024-03-12 Umicore Pyrometallurgical process for recovering nickel, manganese, and cobalt
CN113278818B (zh) * 2021-04-27 2023-01-24 中国瑞林工程技术股份有限公司 一种镍钙渣的处理方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2772961A (en) * 1955-05-16 1956-12-04 Quebec Metallurg Ind Ltd Method of smelting
US3769002A (en) * 1970-07-08 1973-10-30 Int Nickel Co Reduction of nickel and cobalt oxides in a molten metal bath of controlled oxygen content
US3854936A (en) * 1973-09-26 1974-12-17 Us Interior Smelting of nickel oxide ores to produce ferronickel
CN1045423A (zh) * 1989-03-09 1990-09-19 日本钢管株式会社 镍矿石还原熔炼方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2944820B2 (ja) * 1992-04-23 1999-09-06 日本冶金工業株式会社 フェロニッケル焼成炉の操業方法
JPH0835022A (ja) * 1994-07-22 1996-02-06 Nkk Corp ニッケル酸化物含有原料の溶融還元法
EP1794331A4 (en) * 2004-09-17 2009-07-29 Bhp Billiton Ssm Tech Pty Ltd PRODUCTION OF FERRONICKEL OR NICKEL MATTES USING A COMBINED HYDROMETALLURGY AND PYROMETALLURGY PROCESS
DOP2006000048A (es) * 2005-02-24 2006-08-31 Bhp Billiton Ssm Dev Pty Ltd Production of ferronickel (producción de ferroniquel)
KR20090042996A (ko) * 2006-08-23 2009-05-04 비에이치피 빌리톤 에스에스엠 디벨롭먼트 피티와이 엘티디 철 함량이 낮은 금속 니켈 제조

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2772961A (en) * 1955-05-16 1956-12-04 Quebec Metallurg Ind Ltd Method of smelting
US3769002A (en) * 1970-07-08 1973-10-30 Int Nickel Co Reduction of nickel and cobalt oxides in a molten metal bath of controlled oxygen content
US3854936A (en) * 1973-09-26 1974-12-17 Us Interior Smelting of nickel oxide ores to produce ferronickel
CN1045423A (zh) * 1989-03-09 1990-09-19 日本钢管株式会社 镍矿石还原熔炼方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8460429B2 (en) 2013-06-11
US20110118100A1 (en) 2011-05-19
AU2009214830B2 (en) 2014-03-20
EP2337873A1 (en) 2011-06-29
WO2009100495A1 (en) 2009-08-20
EP2337873A4 (en) 2015-04-15
CO6270376A2 (es) 2011-04-20
AU2009214830A1 (en) 2009-08-20
CN101952464A (zh) 2011-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101952464B (zh) 镍的生产
CN101680054B (zh) 用于回收具有高含量的锌和硫酸盐的残余物的方法
AU2009238168B2 (en) Process for production of nickel and cobalt using metal hydroxide, metal oxide and/or metal carbonate
US8557019B2 (en) Process for production of nickel and cobalt using metal hydroxide, metal oxide and/or metal carbonate
Ju et al. Extraction of valuable metals from minerals and industrial solid wastes via the ammonium sulfate roasting process: A systematic review
CN110295285A (zh) 一种从富氧固硫还原熔炼炉渣中回收锌的方法
Dry Technical&Cost Comparison of Laterite Treatment Processes–Part 3
CN103205772A (zh) 电解二氧化锰的生产方法
Lin et al. One-step extraction of bismuth from bismuthinite in sodium carbonate–sodium chloride molten salt using ferric oxide as sulfur-fixing agent
CN107574278A (zh) 一种用红土镍矿富集镍制备镍铁的方法
AU2008316326B2 (en) Production of nickel
CN108251659B (zh) 一种强化红土镍矿直接还原工艺制备镍铁的方法
CN102912124B (zh) 盐酸浸出氧化镍矿回收镍钴锰铁的方法
Ganesh et al. Feasibility of nickel extraction from Indian chromite overburden by solid state reduction and smelting route
Hu et al. Reductive smelting of spent lead–acid battery colloid sludge in a molten Na 2 CO 3 salt
CN103834819B (zh) 一种含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法
CN103103352A (zh) 一种含硫废渣与红土镍矿联合生产镍锍的方法
CN107739838B (zh) 一种从电炉炼锌炉底渣回收铁和富集铜锡的方法
CN112080642B (zh) 一种脱硫石膏渣与废弃镁铬耐火砖协同处置综合回收的方法
JPS6040500B2 (ja) 金属回収方法
CN203824321U (zh) 一种用于处理红土镍矿的装置
US20200191481A1 (en) Smelting apparatus and metallurgical processes thereof
CN115652103A (zh) 一种高炉除尘灰湿法提取锌元素的方法
WO2021168571A1 (en) Smelting apparatus and metallurgical processes thereof
CN116004975A (zh) 一种红土镍矿悬浮焙烧-熔炼的综合利用方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131211

Termination date: 20210212