红土镍矿是一种在潮湿的热带及亚热带地区由含镍超基性岩经过数百万年的风化而形成的赤色残留土,淋滤了可溶性矿藏、氢氧化铝和硅,而残留了氧化铁和氢氧化铁。典型的红土镍矿由三层矿藏组成:上层为含铁丰富的褐铁矿,其中镍含量低;中间层为过渡层或混合矿藏层;基层为残余土,富含高品位的镍。不像硫化镍矿能够经过低本钱的选矿方法富集成高品位的镍精矿,然后对精矿进行锻炼,红土镍矿迄今无法用选矿方法富集,只能对原矿进行锻炼,从而导致很高的出资本钱和操作本钱。红土镍矿的锻炼,可分为湿法冶金和火法冶金两类。
湿法冶金工艺包括复原焙烧-氨浸工艺(RRAL)和硫酸加压酸浸工艺(HPAL)。这两种工艺都适用于镁含量低的矿石类型,由于镁会敏捷消耗浸出试剂,从而导致本钱添加。一般以为褐铁矿层矿石适宜选用湿法工艺提取,由于该层镁含量低,耗酸量低,使出产本钱低于火法锻炼,且一般该层钴含量高,经过湿法工艺能够得到较好的收回,从而添加额外收益。RRAL工艺能够收回最多75%-80%的镍以及40%-50%的钴, HPAL工艺能够收回最多90%-95%的镍以及80%-90%的钴。HPAL工艺是在240~270℃、3.5~5.0MPa的高温高压下,矿浆与硫酸反响,矿藏中镍、钴等有价金属和铁、铝等杂质一起溶解,随后铁、铝等杂质再水解进入渣中,到达选择性浸出镍、钴的意图。浸出后矿浆经过中和、洗刷、除杂、沉积,产出高质量的硫化镍钴混合物或氢氧化镍钴混合物中间品,最终进入传统的精炼流程出产出最终产品。
火法冶金工艺包括鼓风炉锻炼(blast furnace smelting method)(BF)和矿热炉锻炼(electric arc furnace smelting after rotary kiln reduction roasting)(RKEF)。这两种工艺都可获得很高的镍收回率90%~98%,但不能收回钴。鼓风炉锻炼包括竖炉和高炉,由于锻炼过程中复原气氛不易控制,只能出产含镍低的镍铁。竖炉工艺早在1875年就应用于红土镍矿的锻炼,由于高耗能、高污染和产品质量低而在1985年即在全球被筛选,又因其出资低,我国在2006年至2010年间有多家工厂重拾该工艺,使用进口红土镍矿出产低镍镍铁来满足其巨大的市场需求,但越来越严的环保要求和节能制度,使这一工艺加快筛选。高炉主要用于锻炼生铁,由于其出产能力大,配套设备完善,对环境影响小,因此被移植到锻炼镍铁。RKEF工艺能够出产含镍量较高的镍铁,产品镍含量能够到达10%-40%,是出产不锈钢的杰出质料。RKEF工艺被以为是先进、成熟、稳定、可靠和环保的,已发展为红土镍矿规范的火法锻炼工艺,原则流程如下图。
别的还有两种火法锻炼工艺,一是镍锍工艺(Nickel matte technology, NM),红土镍矿在电炉熔炼时参加硫,发生含硫的冰铜,然后将其转化为含铁量低的镍冰铜,产品镍含量高达70%~75%,是传统硫化镍矿锻炼厂的杰出质料,但收回率较低,一般只要70%。另一种是起源于二战时期德国的克虏伯工艺(Krupp-Renn process),在足够高的温度下进行复原焙烧,引起焙砂的部分熔融,使镍铁的颗粒长大,粘稠的焙砂经水淬、破坏,然后经过磁选和重选富集镍铁。罕王公司印尼项目矿石的Krupp-Renn试验结果表明,其产品镍品位8.94%,收回率97.06%。Krupp-Renn工艺产品质量低,二战今后该方法在全球只要一家日本工厂(Nippon Yakin公司的Oyama Smelter)选用,且迄今没有扩产。Krupp-Renn工艺由于电力和能源消耗低,出资和操作本钱低,被以为是具有杰出前景和竞争能力的工艺,近年来引起了我国不少研究者和企业家的爱好。
一般以为腐殖层矿石适宜选用火法锻炼,由于Fe/Ni比低,SiO2/MgO比低,简单到达适宜的炉料组成。但由于采矿时难以将矿石分层挖掘,以及巨大的工厂出资,全球大多数工厂只选用一种工艺处理混合矿石,来自红土镍矿的镍产量中70%是选用火法工艺出产的。