能源變革的大時代，鎳作為電動化下的第三種金屬，動力電池用鎳將隨著新能源車終端需求的爆發(fā)及高鎳化的逐步推進(jìn)迎來爆發(fā)式增長，在全球陸鎳資源中，約有60%是以紅土鎳礦形式存在，隨著越來越多紅土鎳礦項目的開發(fā)，紅土鎳礦資源的性質(zhì)也越來越被了解，目前紅土鎳礦冶煉工藝包括火法、濕法兩大方向，一般火法適用于鎳含量相對較高的硅鎂型鎳礦、濕法適用于鎳含量相對較低的褐鐵型鎳礦。

　　一、紅土鎳礦的濕法冶煉為什么采用HPAL高壓酸浸

　　紅土鎳礦的濕法冶煉工藝主要包括還原焙燒-氨浸(Caron流程)、高壓酸浸(HPAL)、常壓酸浸(AL)三種。三種濕法工藝各自適用于MgO含量不同的紅土鎳礦，由于MgO會造成反應(yīng)中酸的非必要消耗，進(jìn)而增加成本，因此HPAL一般適用處理Mg含量小于5%的褐鐵型礦。

　　HPAL雖然反應(yīng)條件較為苛刻，對設(shè)備要求嚴(yán)格，且資本開支水平偏大，但由于其在鎳鈷回收率上有明顯優(yōu)勢，且能耗排放相對較小，是濕法當(dāng)前及未來的主流路線和發(fā)展方向。

　　二、什么是高壓酸浸?高壓酸浸工藝流程有什么優(yōu)勢？

　　高壓酸浸工藝又稱HPAL工藝，該工藝一般以稀硫酸為浸出液，在240-270℃、4-5MPa(約40-50倍標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)的高溫高壓環(huán)境下，調(diào)整工藝參數(shù)，使鎳、鈷進(jìn)入浸出液，大部分的鐵、硅進(jìn)入渣中，并經(jīng)過后續(xù)中和除雜沉淀得到MHP(氫氧化鎳鈷)或MSP(硫化鎳鈷)。

　　HPAL工藝的核心在于在精細(xì)參數(shù)的控制下保證鎳鈷在高溫高壓反應(yīng)環(huán)境下充分浸出，其整個流程共分為進(jìn)料準(zhǔn)備、高壓酸浸、中和劑CCD逆流洗滌、沉淀四個部分。

　　HPAL工藝經(jīng)過多年發(fā)展在工藝設(shè)計上取得較大改進(jìn)，目前全流程鎳、鈷的回收率可達(dá)接近96%、94%。隨著大型高壓反應(yīng)釜制造工藝逐步成熟，裝備水平提高，高壓酸浸的工藝優(yōu)勢將愈發(fā)明顯，經(jīng)歷幾代發(fā)展，從資本開支、建設(shè)周期、爬坡周期來看均有大幅改善。HPAL工藝是未來紅土鎳礦濕法冶金工藝發(fā)展的主要方向。

　　三、高壓酸浸工藝兩種產(chǎn)物——硫化鎳鈷(MSP)和氫氧化鎳鈷(MHP)對比

　　回顧歷史HPAL項目，濕法冶煉的直接產(chǎn)物主要有兩種：硫化鎳鈷(MSP)和氫氧化鎳鈷(MHP)，兩者只在最后的沉淀環(huán)節(jié)有所差異。MSP鎳鈷含量較高，含水量低、純度高，而MHP成本更低、制備過程安全性較好，且易于生產(chǎn)硫酸鎳。具體來看：

　　1、從產(chǎn)品性質(zhì)來看：MSP鎳鈷含量較高，鎳含量可達(dá)55%(干基)以上，且含水量較低，一般在20%以下。MHP鎳含量一般在35%-40%(干基)，但產(chǎn)品含水量較高，在50%-70%左右，一般認(rèn)為含水量在50%左右的產(chǎn)品質(zhì)量已較為優(yōu)質(zhì)。

　　2、從制備硫酸鎳來看：MSP制取硫酸鎳需要高溫高壓的條件，投資成本較高;而MHP制取硫酸鎳為典型的酸堿中和反應(yīng)，對設(shè)備要求較低，工藝簡單成本較低。根據(jù)SMM數(shù)據(jù)，MSP制硫酸鎳需要過氧化氫等氧化劑和高溫高壓環(huán)境，成本投入較大，因此從歷史項目看，MSP多電解加工為電鎳和電鈷。MHP不需要高溫高壓環(huán)境，僅需“酸溶-除雜-萃取”即可獲得硫酸鎳溶液，現(xiàn)金成本低，因此MHP成為硫酸鎳的一種主流原料來源。伴隨印尼HPAL項目的陸續(xù)投產(chǎn)，MHP在硫酸鎳原料中的占比有望進(jìn)一步提升。

　　四、氫氧化鎳鈷(MHP)-酸溶-除雜-萃取→硫酸鎳產(chǎn)品

　　將氫氧化鎳鈷在硫酸、還原劑的作用下進(jìn)行還原酸溶浸出，得到浸出液；在浸出液中加入催化劑、氧化劑、中和劑，同時進(jìn)行催化氧化反應(yīng)和中和反應(yīng),得到第一除雜溶液；將第一除雜溶液進(jìn)行萃取除雜、蒸發(fā)結(jié)晶、得到硫酸鎳。

　　五、萃取除雜核心技術(shù)——CWL-M綠色離心萃取工藝

　　紅土礦鎳鈷浸出液萃取對設(shè)備有很高的要求，必須要選擇性能穩(wěn)定、耐腐蝕、萃取效率高、萃取效果好的萃取設(shè)備。鄭州天一萃取推出CWL-M系列離心萃取機(jī)是基于金屬萃取中陽離子交換和絡(luò)合萃取原理與新型CWL-M新型萃取設(shè)備結(jié)合開發(fā)出的綠色萃取工藝。具有以下特別：①金屬萃取率高，可達(dá)99.9% ;②工藝流程簡單、操作方便;③獲得反萃液品質(zhì)穩(wěn)定，可滿足不同生產(chǎn)要求;④處理后的水相溶劑殘留量少，可減輕后續(xù)工段處理壓力;⑤萃取設(shè)備占地面積少，處理彈性大。該系列離心萃取裝備是紅土礦鎳鈷浸出液萃取的利器，已經(jīng)成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)案例現(xiàn)場，歡迎來廠參觀考察！