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高压酸浸技术:让低品位红土镍矿大规模开发

Time:2021年 12月 28日 Hits:3112次

2018年6月底第一次到现场选址、8月启动工程设计、同年12月现场施工打第一根桩。

2021年3月试车、5月投产、7月达产达标、11月27日产量过万吨。

不到3年时间,宁波力勤资源科技股份有限公司(以下简称力勤资源)投资、中国恩菲提供技术服务和核心装备的印尼红土镍矿湿法冶炼项目(以下简称“OBI项目”)建立了令全球镍钴行业惊叹的中国模式,让低品位红土镍矿大规模开发成为可能,使先进技术成为中国企业获得资源开发机会的利器,为新能源产业发展提供了坚强的材料供应保障。

OBI项目的建成投产,意味着力勤资源在“一带一路”的征途上树立了新的典范,印尼新能源产业链的发展序幕由此拉开。这标志着,中国恩菲拥有专利的红土镍矿高压酸浸工艺技术及核心装备,再次实现了成功应用,让中国红土矿湿法冶金工艺、装备、工程技术在全球范围内占据了引领地位;也使采用中国技术、中国装备、中国标准的“恩菲方案”成为低品位红土镍矿资源开发的最佳解决方案。

 

中国技术打造经典工程

 

2018年,力勤资源与印尼HARITA公司合作,根据对新能源产业发展的战略预判,针对东南亚尤其是印尼储量大、难开发的低品位红土镍矿资源,拟在OBI岛建设一座湿法冶炼厂。随后,经过对国际多家知名设计及技术支持方的考察,力勤资源最终决定选择掌握核心技术、具有成熟工业化应用能力的中国恩菲提供技术,并承担设计和相关工作。

 

OBI项目一期工程包括选矿、冶炼、尾渣库、酸厂、电厂、石灰石等工程,冶炼部分采用“高压酸浸(HPAL)—氢氧化物沉淀”工艺生产混合氢氧化镍钴产品,一期年处理红土镍矿约330万吨(干基),镍金属产量约3.7万吨,钴约4500吨,产品主要用于制备动力锂离子电池用三元材料前驱体。中国恩菲负责试验研发、工程设计、核心设备供货、全厂控制系统、施工技术服务及投产技术服务等工作。根据印尼国家及项目地相关政策及要求,项目确立了“建设一座具有技术先进、绿色环保、加工成本低、经济效益好、产品市场竞争力强的示范型工程”的总体目标。

 

在工艺方案选择上,除了以“成熟、可靠、安全、实用、节约”为原则外,中国恩菲还充分考虑与下游新能源基础材料生产高效衔接,打通了从资源到电池材料生产的工艺路线。实践证明,中国恩菲“高压酸浸—氢氧化物沉淀”工艺,是目前世界上先进的湿法冶金工艺之一,具有工艺可靠、适应范围广、成本低、产品应用范围广等优点。

 

在高压酸浸技术方面,中国恩菲在项目中采用先进的三级预热+高压釜+三级闪蒸技术,蒸汽循环利用率高(>80%),浸出率高(Ni≥95.5%,Co≥95%),解决了高温、高压、高酸性化学腐蚀和高固体磨蚀工艺环境中的关键材料问题,开发了钛钯合金、钽合金等高性能材料制备超大型预热器、高压釜、闪蒸槽,其中高压釜直径5.57米,长41.47米,净重850吨。同时,采用先进控制系统的应用实现了高压酸浸工厂自动控制和安全、稳定、连续生产。

 

在氢氧化镍钴沉淀产品生产技术方面,中国恩菲采用自主开发的氢氧化钠沉镍钴专利技术,避免了加拿大、澳大利亚、日本采用的硫化氢沉镍钴技术存在的毒性高、控制难等问题;解决了活性氧化镁沉镍钴的原料要求高,成本高,产品镁含量高等问题,并成功开发了转晶沉淀技术,使产品含水率由73%-75%降到50%-55%,生产消耗少、操作简单、大幅度提高生产工艺稳定性。同时产品与下游材料制备高效衔接。

 

自主研发填补国内空白

 

作为我国有色金属冶炼的排头兵的中国恩菲,在国内最早进行从原矿中提取镍、钴的工程设计和工艺研发,针对不同的镍矿成分、品位特点,研究探索了多种处理镍矿的工艺技术路线,具有雄厚技术实力和人才储备,全面掌握镍钴资源常压浸出、加压浸出、RKEF、侧吹、萃取净化和产品深加工技术,并能提供硫化镍钴矿、氧化镍钴矿采矿、选矿、冶炼、精炼全流程技术服务的工程公司。

 

凭借对镍钴产业链的全面认识,中国恩菲在低品位红土镍矿处理方面开发了红土镍矿高压酸浸的多项核心技术,依托巴布亚新几内亚瑞木镍钴项目(以下简称“瑞木项目”),有效解决了“采矿-洗矿-矿浆输送-冶炼”全工艺流程的工程技术衔接及匹配难题,填补了国内多项空白。

 

20世纪末,各国已经充分认识到高压酸浸技术所具有的明显优势,但以当时的技术水平,由于工况恶劣,在材料、设备、系统协调、维持稳定生产方面仍存在一系列问题。虽然行业从未停止技术研发和工程探索,但大多数项目仍然由于不断出现的工艺、装备和系统平衡问题,不得不面对“建设期一拖再拖,投资一加再加,达产一延再延”的困境并基本上以失败告终。

 

在国内,红土镍矿处理技术在当时更是一片空白,尤其是高压酸浸工艺技术和工程技术。国内温度大于180℃的酸性体系高温冶金技术没有工业应用,在工艺技术、关键材料、设备、控制系统方面都缺少研究。凭借对资源开发、技术应用的战略预判,中国恩菲于2000年成立了红土矿技术小组,开展了技术调研和实验研究。2003年,中冶集团启动了瑞木项目的建设,并委托中国恩菲承担技术开发和设计工作,中国恩菲加快了高压酸浸工艺的自主研发之路,并将其成功应用在瑞木项目中,一举突破了工艺技术、材料、装备的限制,开创了红土镍矿湿法冶炼工程和工艺的新局面,使中国高温湿法冶金技术处于国际领先水平。

 

中国实力彰显行业责任

 

而今,在进一步降低投资的情况下,OBI项目再度创造了建成最快,达到最快的世界纪录。

 

在自主核心装备方面,本着项目成功的原则,恩菲在核心装备或部件方面逐步推行国产化,开发了一系列高效、节能、技术可靠的材料和设备,有效节约项目投资。对影响项目投资和生产的关键设备,恩菲小心求证、大胆创新,配合项目团队集中协作,既降低了设备成本,又保障了设备的性能,赢得了能够保障现场施工的时间。

 

项目建设过程中,业主力勤资源超前的发展眼光、卓越的项目团队、领先的管理水平和前瞻性的技术理解,也是项目成功实施的重要保证。在业主单位的全力支持、周密统筹和高水平项目管理的保障下,一期工程顺利推进,力勤资源对湿法部分进行扩产,并增加硫酸镍、火法冶炼、不锈钢等相关或配套工程,实现对OBI岛红土镍矿资源全方位利用。

 

随后,中国恩菲与力勤资源双方进一步加强合作,先后签订了湿法二期、硫酸镍、RKEF火法冶炼、湿法三期等一系列工程技术服务和核心设备采购合同。OBI红土镍矿项目全部投产后,将形成6条高压酸浸生产线、20条RKEF生产线、50万吨电池级硫酸镍和7万吨硫酸钴精炼厂、300万吨不锈钢厂及配套4200MW燃煤电厂、420万吨酸厂、码头、宜居小镇的大型综合智能制造产业园,将实现1500万吨低品位镍矿、2600万吨高品位镍矿的年处理量,镍金属产量将超过40万吨/年。该项目将充分发挥中国企业的技术、管理和人文优势,结合印尼的红土矿资源优势,带动印尼当地经济发展,解决当地居民就业问题,同时为我国镍资源安全提供有力支撑。