我國鈷資源嚴重貧乏，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、鎳冶煉系統轉爐渣及鈷渣中提取。鎳火法冶煉產生的廢渣不同程度含有鈷、鎳，且吹煉過程中低鎳锍中鈷的損失高達70%。然而，我國鎳冶煉廢渣的利用率不高，大量露天堆存。冶煉廢渣長期堆存不僅給環境帶來了危害，同時也造成了有價金屬的損失。

從冶煉廢渣中回收鈷、鎳等有價金屬引起了廣泛關注，許多研究人員做了大量工作。本文通過對難處理礦產資源的工藝礦物學研究，概述了鎳火法冶煉廢渣處理的方法及研究進展，指出了具有發展潛力和環境友好的處理工藝。

鎳冶煉廢渣的組成及物相結構

熔煉渣的組成和結構與轉爐渣基本相似，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。鈷以化學溶解的形式進入渣中，結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。

爐渣產生過程中，冷卻速度的快慢對渣的微觀結構影響較大。緩冷可促使渣中礦物相的生成和結晶，有利于有價金屬的回收。相反，急冷會導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、賦存狀態及嵌布狀態有關。由于鎳的轉爐渣、熔煉渣中鈷、鎳常以氧化物形式存在，金屬硫化程度不高，直接浮選難以達到要求，浮選主要針對轉爐渣還原硫化熔煉生成的鈷冰銅進行。

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。桂瀚等對某選鎳尾礦進行了二次選別，在優化浮選條件下，有效地防止了脈石礦泥對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，鎳的回收率達到36.15%。

鎳冶煉廢渣中強磁性組分有鐵（合金）和磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等。鈷、鎳相對集中在鐵磁礦物中，因而通過磁選可以達到預富集鈷、鎳的目的。轉爐渣、熔煉渣等因有價金屬礦物在渣中分布復雜，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、銅優先還原為金屬，緩冷后進行磁選分離，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程中產生的尾礦，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。

重選法通常作為聯合選礦的一個環節，結合浮選機浮選、磁選機磁選對尾礦進行二次選別。選礦法作為冶煉廢渣處理的一個重要輔助環節，是比較經濟有效的一種富集有價金屬的方法，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、鎳鈷回收等過程。根據浸出介質不同分為酸浸、堿浸、水浸等。酸浸法使用范圍廣、應用性強且工藝簡單，是廢渣浸出常用的方法。浸出可分為預處理后浸出和直接浸出。預處理后浸出主要是指對廢渣進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別在于浸出過程，其他單元操作過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

常壓酸浸是應用廣泛的濕法處理方法?？蓪崿F大多數金屬的浸出，但以硫化物形態存在的有價金屬很難浸出，所以浮選尾礦的直接酸浸就顯得困難。浸出過程中，鐵的共浸出以及硅膠的產生是不可避免的，這樣給浸出液凈化除鐵、固液分離帶來了很大的困難，并且后續的萃取分離中鐵離子還會使萃取劑中毒而失去萃取能力。為此，許多科研工作者研發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現，但有價金屬的浸出率低，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題，且需要消耗大量的氧化劑，作業成本高。此外，還存在浸出動力學反應速率慢、浸出渣中仍含有部分重金屬、不能安全堆存等缺點。

氧壓酸浸

氧壓酸浸實現了有價金屬的選擇性浸出。在氧壓酸浸過程中，由于鐵離子等的水解會產生再生酸，酸耗遠遠低于常壓酸浸工藝，硫酸的消耗只相當于渣重的20%。同時，研究發現用雌黃鐵礦尾礦，二氧化硫等作為硫酸的替代物料可成功地實現渣的浸出。其中雌黃鐵礦在氧壓浸出過程中不僅能提供硫酸，而且其中硫的氧化還能為浸出過程提供熱量；水溶液中的SO2可作為酸、絡合劑、氧化劑以及還原劑。

總體來說，濕法浸出技術是一種較清潔的處理方法，尤其緩冷轉爐渣、熔煉渣的氧壓酸浸，可實現金屬的選擇性浸出，同時解決了常壓浸出過程中鐵的共浸出帶來的分離和除雜等問題。

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爐進行單獨貧化處理，產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爐渣返回到閃速爐中進行有價金屬的再回收；芬蘭某鎳冶煉廠采用閃速熔煉-轉爐吹煉工藝，轉爐渣和閃速爐渣均經過電爐貧化，約有50%的鈷進入高冰鎳中回收。

熔煉貧化是一項能耗大且耗時的作業，不僅影響爐子的處理能力，還會造成有害雜質在中間產物中的積累，而且產生難以捕收的低濃度SO2氣體，污染工作和大氣環境，同時也不利于鈷的回收。

焙燒、還原預處理

爐渣通過適當的焙燒和還原預處理可將其中難處理的橄欖石、尖晶石結構改變，使有價金屬富集到易于處理的硫化物、合金或硫酸鹽、氯化物中進行回收。焙燒主要有硫化焙燒、氯化焙燒和脫砷焙燒；還原預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將有價金屬轉化成水溶性的硫酸鹽或氯化物，同時控制一定的焙燒氣氛和熱力學條件，使鐵不被硫化或氯化達到有價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，能夠經濟有效地處理大量堆存的冶煉廢渣，不僅解決了鎳冶煉企業廢渣長期堆存污染環境的問題，而且實現了資源的綜合回收，給企業帶來了經濟效益。冶煉廢渣的處理應注重各類廢渣的協同處理、不同方法的交叉結合，同時注重充分利用冶煉廢渣中的其他資源，才能真正地實現資源的綜合利用和綠色利用。我們紅星機械能夠提供各種廢渣冶煉加工設備，歡迎點擊在線咨詢 了解詳情。