侧吹熔炼生产镍阳极板试验研究

某镍冶炼厂采用侧吹炉将二次镍精矿、镍残极熔炼生产镍阳极板试验。本次试验形成了一套侧吹工艺技术,产出镍阳极板Ni含量>70%,S含量<21%,Ni回收率99%、Cu回收率99%,并实现连续进料、连续吹炼,减轻了物料进入炉内的频繁翻料现象。该试验不仅在镍产能方面全面提升,更在镍冶炼工艺技术路线上进行革命性突破。

NaFeS_(2)强化褐铁矿型红土镍矿固态还原富集镍钴的研究

以NaFeS_(2)为添加剂,研究了NaFeS_(2)用量对红土镍矿固态还原-磁选富集镍、钴及红土镍矿还原行为的影响。结果表明,随着NaFeS_(2)添加量增加,还原过程红土镍矿的软熔特性温度相应降低,还原所得Ni-Co-Fe合金颗粒随之增大;添加10%NaFeS_(2)时,镍、钴的富集和回收效果好,红土镍矿经压团于1100℃还原60 min,再经磨矿-磁选可获得Ni、Co、Fe品位分别为7.89%、0.66%、74.01%,Ni、Co、Fe回收率分别为97.13%、86.78%、35.81%的优质镍钴铁粉产品。

能源转型背景下全球镍资源供需形势分析

全球16%、中国22%的镍用于新能源汽车动力电池领域,使得该领域成为仅次于不锈钢的第二大消费部门,面对全球能源转型背景下镍在电池领域新的消费增长点,保障动力电池生产所需的镍资源可靠及可持续供应至关重要。中国是全球最大的镍资源消费国和进口国,分析全球镍资源供需及产业最新变化趋势对国家制定相关紧缺矿产资源产业链供应链稳定政策具有重要现实意义。根据全球新能源汽车产业用镍情况,分析原生镍消费结构、消费变化数据,运用部门分析法预测了2030年全球镍需求量。以全球镍储量、勘探预算变化、主要资源国资源储量变化、镍矿及镍中间品和原生镍生产,以及全球镍贸易总量数据为基础,开展全球镍资源供需和产业变化研究。研究结果表明:未来全球镍产量能够满足镍在电池领域的消费需求增长;硫酸镍和含镍生铁成为重要的原生镍产品;镍湿法冶炼中间品氢氧化镍钴和高冰镍取代镍豆和镍粉成为硫酸镍最经济的生产原料。据此提出加强镍资源供需走势研判、开展镍产品国家储备研究及资源回收利用技术研发等建议。

海绵状镍印迹壳聚糖吸附剂对软锰矿脱硫尾液中镍离子的选择性去除性能研究

为了选择性去除软锰矿脱硫尾液中镍离子以提高硫酸锰纯度,以壳聚糖为基体,研究了采用离子印迹法和化学发泡法制备海绵状镍印迹壳聚糖吸附剂Ni^(2+)-IIP,探讨了其在模拟二元溶液中的竞争和选择性吸附行为,并考察了温度、吸附时间和脱硫尾液pH对实际软锰矿脱硫尾液中镍离子吸附量和去除率、锰离子损失率的影响。结果表明:在模拟二元溶液中,虽然锰镍离子之间存在竞争吸附,但是Ni^(2+)-IIP仍对镍离子保持了较高的选择性;在实际软锰矿脱硫尾液中,当pH=5.0、吸附温度40℃、吸附时间1440 min时,镍离子吸附量和去除率分别为15.3 mg/g和90%,而锰离子损失率约11%;经过5次吸附—解吸循环,Ni^(2+)-IIP对脱硫尾液中镍的吸附量仅降低13.1%,再生性能良好。Ni^(2+)-IIP能选择性地去除脱硫尾液中的镍离子,实现硫酸锰溶液提纯。

电沉积法制备高纯镍粉

采用电沉积法制备高纯度镍粉,用Zeta电位仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射分析等手段分别表征产物镍粉的粒度、化学成分、微观形貌和微观晶体结构。系统探究了工艺参数电流密度、镍离子质量浓度、电解液pH值、NH_(4)Cl质量浓度、电解温度和取粉时间等因素对电积镍粉粒度、电流效率以及镍粉微观形貌的影响。结果表明,工艺参数电流密度、镍离子质量浓度、电解液pH值、NH_(4)Cl质量浓度、电解温度和取粉时间均对电积镍粉的粒度分布和形貌等有显著影响;电极板间距为30 mm时的最佳工艺参数条件为:电流密度为3000 A/m^(2)、电积液Ni^(2+)质量浓度为5 g/L、pH值为5、温度40℃、添加剂NH_(4)Cl质量浓度为10 g/L、取粉时间间隔为120 s,在此试验条件下所得镍粉粒度分布均匀,颗粒微观形貌为树枝状,镍粉纯度可达到99.87%;模拟工业生产电解液成分人工配制的含杂质离子Fe^(3+)、Cu^(2+)的硫酸镍溶液为电解液进行电积试验,可得到镍粉纯度为99.84%、粒度分布均匀、微观形貌呈树枝状的高纯镍粉。研究结果可为工业电积镍制备高纯镍粉提供参考。

价态与晶型对镍钴氢氧化物超级电容性能的影响

镍钴氢氧化物(羟基氧化物)的金属价态和晶型结构均具有多变性,研究金属价态和晶型结构对其超级电容性能的影响具有重要意义。通过调控强氧化剂过硫酸铵((NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)),制备一系列不同价态(Ni^(2+),Ni^(3+),Co^(2+),Co^(3+))比例和晶型结构的镍钴氢氧化物活性材料。采用XRD,TEM,Raman,XPS等方法对材料价态、微观形貌和物相组成进行表征,明确其结构和价态性质。在1 A/g电流密度下,NiOOH-Co(OH)_(2)活性材料比容量高达260 C/g,远优于其他价态比例和晶型结构的3种电极材料性能。在2 A/g电流密度下充放电循环测试2000次后,比容量保持率为70.7%。经分析发现,NiOOH-Co(OH)2性能较优可归结于γ-NiOOH优良的导电性和α-Co(OH)_(2)较高的电容性能。

镍钛支架在不同模拟液中镍离子析出量的检测方法

阐述了镍钛支架镍离子析出测试方法的研究过程,通过使用电感耦合等离子体质谱仪对镍钛支架的镍离子析出行为进行了分析与评估。研究包括样品的制备、试剂的选择、仪器的优化、标准品的制备以及质控溶液的制备等多个方面,旨在建立一种准确、可靠且实用的镍离子析出测试方法。

多金属硫基镍资源加压浸出

多金属硫基镍资源富含镍、钴、铜,以及金、银、铂、钯等贵金属,其综合回收价值显著。加压浸出技术能有效促进这些金属离子溶解于溶液中,为后续的分离提纯创造条件,对镍冶金领域具有重大应用价值。深入研究多金属硫基镍资源加压浸出的冶金机理及多金属迁移路径,对于提升金属回收率、优化物料平衡及促进技术革新至关重要。依托赞比亚某硫化镍精矿、云南某高镍锍及新疆某硫基镍渣的加压浸出的工业实例,剖析了在加压浸出过程中镍、钴、铜、铁,以及金、银、铂、钯等贵金属的溶出特性和反应原理,探讨了基于加压浸出的多组份分离提取工艺方案,旨在为加压浸出工艺的设计优化提供数据支持与理论指导,推动多金属硫基镍资源高效、清洁、可持续综合利用。

镍钴资源及冶炼技术现状

分析了全球镍钴资源分布状况,归纳总结了镍钴冶炼技术现状。近年来,新发现的大型硫化镍钴矿较少,红土镍矿冶炼技术进步比硫化镍矿要快,特别是回转窑—电炉(RKEF)生产镍铁技术和高温高压浸出技术(HPAL)得到推广应用以来,红土镍矿获得大规模开发利用。钴产量主要来源于铜钴矿和红土镍矿湿法冶炼副产的钴,铜钴分离和镍钴富集技术也已得到广泛应用。最后对我国镍钴冶炼技术未来发展趋势进行了预测。

红土镍矿酸浸渣综合利用进展

近年来随着不锈钢及新能源用镍需求的增长,红土镍矿湿法提镍工艺得到更多应用,相应的红土镍矿酸浸渣堆存量也迅速增加,对此类固废进行科学消纳和资源综合利用迫在眉睫。针对红土镍矿酸浸渣有害元素硫、有价金属铁含量高的特点进行综合利用新技术、新装备研究对红土镍矿湿法冶金工业的持续发展具有重要的理论和现实意义。主要介绍红土镍矿酸浸渣的湿法冶金形成过程及其成分组成和物理化学性质,较为系统地梳理了红土镍矿酸浸渣在尾矿坝堆积、地下压滤回填和深海填埋等直接处理方法,提取利用铁、铬、铝、稀土等有价金属资源,消纳制备硅藻土、陶粒、矿物纤维等建筑材料、制备锂电池电极、沸石等高附加值材料综合利用技术上的研究进展,展望了红土镍矿酸浸渣流态化提铁降硫技术及装备的发展前景。

褐铁型红土镍矿硫酸高压浸出矿物结构变化

菲律宾某矿区典型褐铁型红土镍矿的工艺矿物学分析表明,矿样中主要的矿物为针铁矿、铬尖晶石、石英及其他黏土质矿物,镍、钴主要赋存在铁矿物中。基于矿物特性,选择采用硫酸高压浸出工艺对该矿物进行处理,在100 g矿酸用量29 g、温度250℃、液固比3 mL/g、反应时间30 min的条件下,镍、钴浸出率均超过95%,铁浸出率低于1%,实现了镍、钴的选择性浸出。浸出渣的工艺矿物学分析表明,浸出过程中,原矿中的针铁矿矿相被破坏,赋存在其中的镍、钴被浸出进入溶液,未被浸出的镍、钴赋存于铬尖晶石中,这是镍、钴浸出不完全的主要原因。浸出渣中主要的含硫物相是铝水解生成的明矾石和铁水解夹带的部分硫酸镁等硫酸盐,二者均与铁矿物结合较紧密。

响应曲面法优化含镍铜尾矿还原焙烧——磁选工艺提镍

针对某含镍铜尾矿镍品位低、矿物组成复杂等问题,以焦炭为还原剂,NaCl、Na_(2)CO_(3)和NaClO为添加剂,采用还原焙烧方法对含镍铜尾矿进行预处理,焙烧熟料采用磁选回收镍。采用Box-Behnken响应曲面法进行试验设计并优化含镍铜尾矿还原焙烧过程中各添加剂用量,分析各因素水平间的交互作用对磁选指标的影响,并建立自变量与响应值间的数学预测模型,确定还原焙烧—磁选工艺处理含镍铜尾矿的最优工艺条件为:NaCl用量23.723%、Na_(2)CO_(3)用量14.552%、NaClO用量10%,在此条件下得到预测磁选镍精矿的镍品位为3.528%。试验结果对优化含镍铜尾矿还原焙烧工艺具有可行性。

镍渣—全尾砂混合骨料配比试验研究

为实现固废循环利用,降低尾砂和镍渣的固废堆存,开展了镍渣—全尾砂混合骨料配比试验。通过扫描电镜和X射线荧光光谱测定(XRF)方法分析了镍渣和全尾砂的粒级分布和化学成分,利用骨料堆积密实度理论确定了镍渣—尾砂的配比优化范围为4∶6、5∶5和6∶4;考虑料浆的流动性、和易性及充填体强度,最终推荐镍渣—全尾砂的最优配合比为5∶5,料浆的质量浓度为77%~79%,水泥添加量为310 kg/m^(3);针对镍渣—全尾砂充填,镍渣利用量最高不超过50%,最大质量浓度为79%,对应的剪切应力为112.634 Pa,黏度为0.938 Pa·s。

镍基高温合金的热机械疲劳寿命预测模型研究

针对发动机热端部件常用材料镍基高温合金GH4169进行了200~450℃及400~650℃条件下的同相位热机械疲劳(TMF)试验,考虑TMF条件下多晶材料在弹性阶段产生的微观损伤应变能,提出一种适用于多晶材料的TMF寿命预测模型,并结合试验数据确定模型参数;采用GH4169、IN718、DD8三种高温合金对该模型的TMF寿命预测能力进行评估,结果表明,提出的寿命模型预测精度高于TMF寿命预测常用的Manson-Coffin模型和Ostergren模型。

氮掺杂碳包覆的氧化镍和钼酸镍复合材料用于尿素氧化电催化

通过分步水热以及退火的方法合成了氮掺杂碳包覆的氧化镍和钼酸镍复合材料(CN@NiO-NiMoO_(4)),并将其负载于泡沫镍(NF)上,直接用作催化尿素氧化反应UOR的电极材料。实验表明:氮掺杂碳包覆结构以及C-N@NiO与NiMoO_(4)的协同作用可以增强催化剂的导电性、电荷转移能力、抗中毒能力并增大电活性表面积,显著提高了C-N@NiO-NiMoO_(4)的电催化活性和长期稳定性。研究还发现,C-N@NiO-NiMoO_(4)/NF在1.8 V的电流密度是NiMoO_(4)/NF的1.7倍,C-N@NiO/NF的3.6倍,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下催化UOR 57 h,催化性能无显著变化。综上,C-N@NiO-NiMoO_(4)具有良好的实际应用前景。

镍资源找矿突破与综合开发利用

镍资源是国民经济发展的重要战略资源,也是重要的关键矿产;我国是全球最大的镍金属消费国,也是镍金属原料稀缺国,镍矿产原料对外依存度居高不下,亟需实现镍资源找矿突破、推动镍资源综合开发利用、拓宽镍资源进口渠道,保障镍资源安全稳定供给。本文在综合分析镍产业最新数据的基础上,梳理了全球和我国镍资源禀赋、供需现状,总结了国内外镍矿床成因类型、时空分布规律和找矿前景,分析了我国镍资源产业发展和供应保障面临的问题,提出了镍矿勘查开发的关键技术及综合利用途径。为保障稳定供应和安全发展,从国际和国内两方面提出了我国镍资源保障路径及对策。在国际方面,稳定以印度尼西亚、菲律宾为代表的重要镍资源进口市场,加大投资镍资源海外矿业项目,增强中资企业的国际竞争能力;加强国际合作,实现镍资源进口渠道的多元化。在国内方面,加大镍资源勘查力度;加强镍资源综合利用,提高再生镍资源利用率;优化传统技术工艺,调整产业结构;强化镍资源储备基地建设,保障有效增储;重视海底铁锰结核等潜在镍矿资源的开采技术研究。

某红土型镍矿中镍钴的赋存状态对其回收的影响

褐铁矿型红土镍矿是一种富含镍、钴、铁的重要资源,综合利用价值巨大。探究红土型镍矿中镍和钴的赋存状态,以深入了解赋存状态对镍和钴回收利用的影响。通过详细的工艺矿物学研究,明确镍和钴主要赋存于褐铁矿、锰的水合氧化物和锰镍矿中,根据该红土型镍矿特征判断最佳冶炼回收方法为高压酸浸工艺。研究为红土型镍矿的资源高效利用提供了重要参考,为相关工业应用和环境保护提供了有益启示。

镁铁-超镁铁岩的全岩和单矿物钴镍分布特征及其成矿指示

本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石中全岩及主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征进行了总结,并探讨了不同类型地幔源区及其矿物元素含量差异对Co-Ni成矿的控制作用。结果表明,科马提岩的全岩Co(15×10^(-6)~250×10^(-6))、Ni(28×10^(-6)~5045×10^(-6))含量均高于苦橄岩(Co=11×10^(-6)~177×10^(-6)、Ni=29.9×10^(-6)~2069×10^(-6))和玄武岩(Co=1.1×10^(-6)~300×10^(-6)、Ni=0.5×10^(-6)~2837×10^(-6)),表明地幔高程度部分熔融形成的熔体更加富集Co和Ni。地幔橄榄岩捕掳体的全岩Co(21×10^(-6)~220×10^(-6))和Ni(2.1×10^(-6)~4060×10^(-6))含量均显著高于辉石岩捕掳体(Co=7×10^(-6)~131×10^(-6)、Ni=4.58×10^(-6)~2311×10^(-6)),表明部分熔融过程中橄榄岩地幔源区相较于辉石岩地幔源区更容易形成富Co、Ni的玄武质岩浆。矿物学特征方面,地幔捕掳体中橄榄石的Co、Ni含量分别为41×10^(-6)~437×10^(-6)和148×10^(-6)~8970×10^(-6),尖晶石的Co、Ni含量分别为141×10^(-6)~745×10^(-6)和282×10^(-6)~9587×10^(-6),均高于共生的斜方辉石(Co=10×10^(-6)~364×10^(-6)、Ni=5.02×10^(-6)~4439×10^(-6))、单斜辉石(Co=4.09×10^(-6)~385×10^(-6)、Ni=11.1×10^(-6)~5931×10^(-6))和石榴子石(Co=0.47×10^(-6)~205×10^(-6)、Ni=0.09×10^(-6)~644×10^(-6))。同时,橄榄石和尖晶石的Co含量与其Ni/Co比值呈较好的负相关关系,而斜方辉石和单斜辉石的Co含量与其Ni/Co比值无明显相关性。这些特征表明部分熔融过程中尖晶石相地幔比石榴石相地幔更容易形成富Co、Ni的熔体。侵入岩中主要造岩矿物具有与地幔捕掳体中各矿物相一致的Co、Ni含量变化特征。这表明地幔部分熔融或岩浆结晶分异过程中,橄榄石和尖晶石是控制岩浆中Co、Ni含量的主要矿物相,并且可能造成岩浆中Co-Ni解耦,而斜方辉石和单斜辉石的熔融或结晶过程中Co-Ni倾向于共生。此外,蛇绿岩作为风化壳型镍矿床的成矿母岩,其橄榄岩和铬铁岩中尖晶石和橄榄石具有较高的Co和Ni元素含量,橄榄石的Ni(1280×10^(-6)~5789×10^(-6))含量明显高于尖晶石(229×10^(-6)~2616×10^(-6)),而其Co(41.2×10^(-6)~193×10^(-6))含量则明显低于尖晶石(176×10^(-6)~781×10^(-6)),表明风化过程中富集橄榄石的岩石更容易形成富Ni的风化壳型矿床,而富集尖晶石的岩石更容易贡献于风化壳型镍矿床中的Co矿化。

高铁低品位红土镍矿酸浸工艺研究

研究了用硫酸从印尼某高铁低品位红土镍矿中加压酸浸镍、钴、铁,并探讨了浸出渣中铁品位变化及常压、加压下的浸出动力学。结果表明:在酸矿比260 kg/t、温度250℃(对应水蒸气压力4.0 MPa)、液固体积质量比3/1、搅拌速度300 r/min、粒度100目、反应时间1 h条件下,镍、钴、铁浸出率分别为98.1%、98.3%、4.7%,铁品位可达51.3%;加压和常压下,镍、钴浸出过程均符合界面化学反应控制的收缩核模型,加压下反应活化能分别为116、91 kJ/mol,常压下反应活化能分别为41、53 kJ/mol;常压下主要是针铁矿的浸出,高压下主要是铬铁矿、磁铁矿等矿相的浸出。

放电等离子烧结制备钼镍合金

采用放电等离子烧结方法制备钼镍合金,研究了烧结温度、压强、保温时间、升温速率对钼镍合金相对密度的影响。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子背向散射衍射仪等检测手段对钼镍合金的相对密度、显微形貌、物相等进行表征,分析放电等离子烧结钼镍合金的致密化过程。结果表明:烧结温度和压强是影响钼镍合金相对密度的主要因素,Mo和Ni元素的局部高速扩散是促进钼镍合金致密化的主要原因。烧结态钼镍合金的物相主要由Mo和MoNi中间相组成,Mo颗粒均匀分布在MoNi中间相形成的网状组织中。烧结态钼镍合金最大相对密度99.10%,平均晶粒尺寸小于10μm,平均硬度HRA 72。添加剂Ni含量在烧结前后变化不大。