北京矿冶研究总院以公司为工程化和产业化实施主体，依托北京矿冶研究总院的人才和技术优势，针对红土镍矿利用的重大技术问题，开展前瞻性技术研发和行业共性关键技术的攻关合作。该院多年从事红土镍矿冶炼工艺技术开发和回转窑直接还原镍粒铁科技攻关和研发工作，经多年的研究实验，对不同成分红土镍矿的配型混合、压团，以及无熔剂煤基回转窑直接还原生产镍粒铁试验，有效减轻粉尘率和回转窑结圈，确保回转窑稳定操作，达到了批量生产的条件。该项目工艺特点是以廉价的煤为还原剂，以回转窑为主要生产设备，具有工艺简单、能耗小、成本低、不受规模限制、产品质量好（含镍高）等优点。使用该技术冶炼1吨镍合金仅需要15吨标准煤，而国内其他厂家则需要28吨标准煤，可最大限度降低产品成本，减少红土镍矿资源的浪费。同时又可满足不锈钢行业对镍铁的需求，取得了经济效益和社会效益的双赢。技术成熟可靠，符合国家产业政策，具有良好的经济效益和广阔的市场前景 。   氧化镍矿生产镍铁(production of ferronickel from nickel oxide ore) 硅镁镍矿中的镍和部分铁在高温下被还原剂选择性还原成金属，产出镍铁的过程，为氧化镍矿处理的一种方法。产品供合金钢生产使用。 自20世纪50年代新喀里多尼亚多尼安博(Doniambo)冶炼厂首先采用回转窑–电炉熔炼氧化镍矿生产镍铁以来，此法已在全世界获得广泛应用。1988年世界镍铁产品的含镍量约占氧化镍矿总产镍量的65％。降低电炉熔炼的电耗是该法需待解决的重要课题。 典型的硅镁镍矿含镍量较低(Ni l.8％～3.5％)，水分含量很高(30％～45％)，在熔炼时形成熔点较高的炉渣和金属相。在镍铁生产中必须配有完善的干燥设施和可产生高温的电炉。生产流程包括干燥、煅烧与预还原、熔炼和精炼等环节。 干燥   用直接加热的干燥窑除去矿石表面水分的作业。窑温维持在523K左右，得到含水分15％～20％的预干燥矿石。 煅烧与预还原   用回转窑除去矿石中的化学结合水并选择性地将镍氧化物还原成金属的作业。在回转窑内混有还原剂(碎煤或焦)的预干燥矿石与烟气逆向运行，随着炉料向窑头方向移动，其温度和被还原程度逐渐提高。矿石在673K温度区域内完全脱水，在773～873K温度区域开始被还原。排料端窑温控制在1073～1173K，此时矿石中绝大部分镍的氧化物被还原成金属，而铁的氧化物只有一部分被还原成金属，其余成为氧化亚铁。 熔炼   在电炉内直接处理热烧矿，产出粗镍铁和炉渣的作业。电炉产出粗镍铁一般含Ni 25％、C 2.5％、S 0.4％、Si 1.5％、P 0.15％，熔点1513K；炉渣一般含FeO 12％、SiO2 45％、MgO 30％，液化温度1858K。电炉熔炼每吨炉料的电耗通常为450～500kW•h。 精炼   除去粗镍铁中的硫、硅、碳、铬和磷等杂质使之达到产品标准的作业。例如中国1号镍铁产品标准要求这些杂质含量各小于0.03％。通常在镍铁包中加入纯碱、石灰或碳化钙进行炉外精炼除硫。脱硫镍铁注入转炉内，向金属炉体鼓入空气或工业氧气，氧化残留的杂质。碳成为CO气体除去，而硅、铬、磷等则形成氧化物进入炉渣。粗镍铁经铸锭或粒化成最终产品。 氧化镍矿生产镍铁 重有色金属  氧化镍矿的冶炼提取方法，可分为火法和湿法两大类。前者又可分为镍铁法和造硫熔炼法，后者有还原焙烧—常压氨浸法和加压酸浸法。   1 火法冶炼工艺 硅镁镍矿通常采用火法冶金工艺处理。火法主要有两种：一种是用鼓风炉或电炉还原熔炼得到镍铁，又称镍铁法；另一种是添加硫化剂进行硫化熔炼生产镍硫，又称镍锍法。 镍铁法是采用电炉熔炼，可以达到较高的温度，炉内的气氛也比较容易控制。但为了保证矿石处理的经济性，通常要求矿石达到一定品位，所以在开始熔炼前，首先需对矿石进行筛选，排除风化程度低，品位低的矿石。炉料需预先在回转窑中干燥脱水，在700～800℃条件下进行预焙烧。所得焙砂与粒度在10～30mm的挥发性煤混合一起加入电炉进行还原熔炼，产出粗镍铁合金。在电炉还原熔炼的过程中几乎所有镍和钴的氧化物都被还原成金属，而铁则不必全部还原成金属，铁的还原程度可通过还原剂的加入量加以调节。粗镍铁合金再经过精炼产出成品镍铁合金，镍铁合金主要供生产不锈钢，其生产工艺原则流程，如图XX所示。采用该法生产镍铁合金的工厂主要有法国的新喀里多尼亚多尼安博冶炼厂、哥伦比亚塞罗马托莎厂和日本住友公司的八户冶炼厂，镍铁产品中含镍20～30%，全流程回收率为90～95%，钴进入合金。 此外硅镁镍矿也可以采用外加硫化剂的方法进行硫化熔炼得到镍锍，石膏是最常用的硫化剂。造锍熔炼一般在鼓风炉中进行，也可以用电炉。镍锍的成分可以通过还原剂(焦粉)和硫化剂(石膏)的加入量加以调整。得到的低镍锍(通常含Ni+Co=20~30%)再送到转炉中吹炼成高镍锍。 生产高镍锍的工厂主要有印度尼西亚的苏拉威西梭罗阿科冶炼厂。高镍锍产品一般含镍79%，含硫19.5%。全流程镍回收率70～85%。 火法工艺主要应用于处理硅镁镍矿，适合于处理镍含量>1%，铁含量30%左右，钴含量低的红土镍矿。其最大特点是处理工艺简单，流程短。缺点是钴也进入镍铁合金或镍锍中，失去了钴应有的价值。   2 湿法冶炼工艺 褐铁矿类型的红土镍矿和含MgO比较低的硅镁镍矿通常采用湿法冶金工艺处理。湿法主要形成了两种工艺，一 种是还原焙烧—氨浸工艺(简称RRAL)，另一种是加压酸浸工艺(简称HPAL)。近年来，红土镍矿的湿法冶金技术有了很大的发展，特别是加压浸出技术和各种溶剂萃取技术。 RRAL工艺由Caron教授发明，又称为Caron流程，适合于处理含镁较高(MgO>10%)，含镍1%左右的硅酸盐型红土矿，基本流程是还原焙烧—氨浸。还原焙烧的目的是使硅酸镍和氧化镍最大程度地还原成金属，同时控制还原条件，使Fe还原成Fe3O4。焙砂中的镍、钴采用氨性溶液浸出，浸出渣中的铁可以通过磁选回收。 古巴尼加罗(Nicaro)冶炼厂是最早使用还原焙烧—氨浸工艺回收低品位红土镍矿中镍、钴的冶炼厂，还原焙烧在多膛式反射炉中进行，流程见图XX。为了防止湿料在焙烧过程中结团，在焙烧之前用回转窑干燥，除去95%的水分，其还原焙烧时间为90min，还原气体由煤气发生器供给，控制炉膛底部还原气氛CO/CO2或H2/H2O为1：1，焙烧温度730～760℃。焙砂在还原气氛下冷却至150℃左右后，在含NH3 6.5%，CO2 3.5%，Ni 1%的碳铵溶液(ACC溶液)中淬冷。浸出过程在鼓空气浸出槽中进行，金属镍、钴浸出进入溶液并形成镍、钴氨络离子。除铁后液直接蒸氨，得碱式碳酸镍，煅烧得到最终产品NiO。在此，氧化镍产品中含有大量钴，这种氧化镍产品即不符合各种镍合金生产要求，钴的回收率又非常低，只有40%左右。 鉴于Nicaro冶炼厂钴没有得到充分利用的缺陷，Caron法在相继建成的澳大利亚昆士兰州Townsville镍冶炼厂和菲律宾的Marinduque冶炼厂分别得到了相应改进。 在Towsville 镍冶炼厂，还原焙烧设备使用层式Herreschoff还原焙烧炉，入料前混入矿重4%的重油。在燃烧室内还原气体将逐层向下走的物料加热至焙烧温度760℃。淬冷后在ACC体系溶液中浸出，浸出液用H2S沉钴得到Ni/CoS产品(含Ni约39%，Co约13%)，沉钴后液蒸氨，煅烧，在带式还原炉中用H2还原焙烧得含镍90%的镍粉，最后在980℃，惰性气氛条件下压制成Ni块。采用化学沉淀法分离钴后得到的镍产品中钴含量较低，适合镍合金生产要求，钴也得到了有效富集。   Marinduque冶炼厂与Townsvillen镍冶炼厂流程相似，不同之处主要表现在以下两点：  （1） 还原焙烧还原剂和沉钴剂不同：Marinduque冶炼厂使用的还原剂是含H2 75%，N2 25%的气体，还原温度较低，才650℃。在浸出液镍、钴粉分离工序中，沉钴剂使用的是(NH4)2S，并认为是最好的化学沉钴剂。  （2） Marinduque冶炼厂将蒸氨所得碱式碳酸镍用AAC溶液再溶解，部分蒸氨除杂后，在165℃，3.5MPa条件下用H2还原制镍粉产品。