摘要：镍是我国经济社会发展和国防建设的重要原材料之一，更是当代社会高新科技产业发展和新型材料产业进步的重要支撑原料，实践应用范围不断扩大，年需求量也随之增加，对含镍废料的回收利用也就具备重要意义。本文在探究含镍废料来源的基础上，分析了含镍废料的处理方法，最后论述了含镍废料的传统处理工艺改进和技术优化。

　　关键词：含镍废料；综合利用；工艺；技术改进

　　镍随着时代的发展，在各个行业当中镍被用的越来越广泛，但是国内的镍储备量并不充分，加之国内对于镍的加工工艺比较落伍，这也就导致镍矿没有被足够的运用，从而造成不良的局面——我国镍资源的乏。同时，随着电子器件市场的发展，废镍铁合金永磁材料愈来愈多，那么如何处理并且对这些废料如何开发利用是现阶段迫切需要且利于环境保护的课题，因此从镍铁废弃物中回收利用镍并开发利用废料中其他元素，这不但减轻了在我国镍资源乏的分歧，并且有助于生态环境保护。

　　随着我国产业经济的不断进步，在冶金行业、生产制造行业、化工行业的废料中含镍废料的种类和数量都在增加，汽车整车制造等产业中的磁性废料、新能源电池等含镍元素的数量也在不断增加。尤其是在化工生产的有机化工加工与制造中，含镍催化剂使用后遗留下的含镍废料，量大且对周边环境的污染较强。与此同时，镍资源的需求也随着各行业的进步不断增大，两者之间的矛盾反向加剧了对镍元素的重视，因此，含镍废料的综合利用与回收得到了多方人士的关注与重视。本文对含镍废料的综合利用工艺进行分析探究，不仅对镍资源的再提取利用有着重大价值，还对周边环境的保护有着较大意义。

　　1镍的用途

　　镍的应用范围比较广。自80年代末至今，不锈钢板一直是关键驱动力。镍的使用的需求逐渐剧增，使得不锈钢铸造增长所推动。近年来，镍工业生产在钢铁产业、带磁工业生产、国防、稀有金属、贵重金属、特殊合金、贮氢原材料、特殊镍粉、新式涂镍复合材质、充电电池、医疗服务和硫酸镍等领域的应用与开发十分引人注意。

　　一是钢铁产业镍是一种比较难以锻炼的金属，主要是其在铝合金中具有一定的强度耐温性以及高强度等。从镍的适用范围来说，据不完全统计，超过六成以上的镍用以不锈钢板和耐磨钢。二是碰性原材料镍与铁相互配合能做成软磁合金。这几种金属材料都为铁磁性材料，构成镍基软铝合金可在电磁场下具有较高的磁化强度和高磁能积。如今，因为电子器件工业的发展要求，Ni-Fe软铝合金被研究并扩展至比较多的种类，且在各行各业当中应用较广。三是19世纪初，法国的、西班牙、美国用镍钢生产制造出装甲板，备受世界的关注，且其也广泛地运用到对兵器生产上。镍是现代认可的重要战略金属材料，任何一个国家无不关注其的应用和生产。四是镍在稀有金属层面主要运用于在基合金方面上具有10%～15%的量。五是在镍底材上敷一层金，经热处理工艺后镍蔓延进到金，使之变就是极好的电接触材料。六是美、日专家已经研发出可在1000C之上温度环境下，应用镍基原材料。镍基高温合金在大达1000C的条件下，仍具有很高的抗压强度良好的抗氧化性、抗天然气腐蚀的水平，因此，这样的合金是宇航及现代科学技术中不可或缺的原材料。七是用混合稀土与镍的铝合金制做贮氢铝合金，在未来的高新科技时会有比较广的用途。八是特殊镍粉，极细簇基镍粉比表面积大等性能，可大大提高镍锅电性能。九是新式涂镍复合材质，用汽态基镍立即涂抹在其他基质材料上，如以及等，所产生的复合料适合于热，也可以作为铸造合金或金属陶瓷的添加物。十是充电电池镍氢充电电池是一种新型的化学电池。其具有储能密度高、可快充、无记忆性、零污染、使用寿命长等明显特点，是可充电电池的新型材料。十一是D医疗服务日本东北地区公济医院等，主要是选用NiTi记忆金属开发设计研发涨缩脚纠正。铝化镍国外宾氏夕法尼亚高校先进材料核心正在研究一种用单晶体蓝色宝石（Al0；纤维增强的铝化镍制作而成的复合材质。这些材料是美国航空公司与航天部门为亚音速快速民用航空运输飞机《HSCT）开发设计涡轮机、离心压缩机和排气管喷头所需要的原材料。单晶体构造在高温氧化环境下的抗蠕变水平好于目前大部分具备争实力的纺织材料。十二镍和硫酸组成硫酸镍在国际市场上的需要全球一直比较多，近年来的发展日见提高。尤其是全球汽车工业生产对镭镍电池和镍氢充电电池的需要呈现出比较明显的优势地位，同时电动汽车的迅猛发展，做为新能源汽车的优选电池，隔—镍电池的需求将触动硫酸镍消费提升。

　　总而言之，镍在人们近现代时代的发展占据比较关键的地位，无论全世界政治与经济局势发生什么变化，镍的产供销快速增长的总趋势永远不会变。

　　2含镍废料的来源

　　一般情况下，含镍废料主要来源于以下产业：一是报废的机器设备、金属构件；二是机械设备加工过程中或者表面产出的废料，包括飞屑、刨花甚至是加工过程中的细碎物质、镀渣等；三是政府部门或者企业事业单位已淘汰的废品废件；四是日常生活中淘汰不再使用的废旧电池、废旧电器和家用设备设施等；五是冶炼过程中出现的废渣；六是化工材料产生的废料，包括在加工过程中作为附加剂的残渣、氧化液等，也包括生产中的废品或者中间产物；七是在化学生产过程中作为催化剂使用的废品废料甚至残余液体、固体等。

　　3镍的产业概况

　　在我国并不是镍资源尤其丰富多彩的大国，镍储藏量仅是全世界的4.1%，现阶段依赖于从泰国、印度进口的是进口很多红土镍矿在中国冶炼厂镍铁，近年来，在沿海地区一带修建很多镍铁企业及湿式生产制造电解镍工厂。以红土镍矿为主要原料，以湿式破碎筛分，分离出来三个等级铁矿石，采用持续高温低电压浸取湿法，获得硫酸镍液态，再通过空气氧化、中合、净化处理（包含粗滤、净化处理、精滤）分离提纯后，电解法及制成品解决工艺流程即获得电解法金属镍以及酸碱性沉淀。一方面，在我国镍市场需求旺盛，从而使镍的表观消费量急增。另一方面，很多金属镍生产必定带来更多电解镍渣，因为电解法环节中广泛使用硒和铬，所形成的很多废料必定会产生大量含镁、砷、铜、锌和锰等重金属超标有毒元素，可能会导致生态污染。如果可以对镍渣进行资源利用，不但具有一定的经济收益，更为重要是所带来的生态效益。

　　4含镍废料的处理方法

　　4.1从含镍合金废料中回收镍及其他有价金属

　　从含镍合金废料中回收镍及其他有价金属，一般包括火法处理、湿法处理和火法—湿法联合处理三种类型。以其中的火法—湿法联合处理为例详细分析可知，该技术是融合了火法处理和湿法处理优势的重要处理技术之一，主要针对收集到的成分复杂，或者镍元素的实际含量较低的处理难度极大的含镍废料。在处理过程中，首先，将镍磷铁等的含镍废料放置于反射炉中，在电弧炉、卧式转炉等常用的设备中炼制后；其次，加入石英石或石灰石等物质作熔剂，使得部分在高温下易氧化的杂质元素能够在熔炉中消除；最后，将剩余的物质铸成阳极，在电解槽设备中进行电化学反应的溶解过程，根据阳极溶液中杂质存在的具体情况，采取适宜的化学法、萃取法或离子交换法等方法净化后回收金属镍元素。

　　4.2从含镍废催化剂中回收镍及其他有价金属

　　从含镍废催化剂中回收镍及其他有价金属，一般采用火法和湿法联合的施工工艺，在实践过程中，Pamela Alex等学者曾经采用还原焙烧—硫酸浸出的方式，从废镍催化剂中回收了镍资源，采用了焙烧—酸浸后再用氨络合法的方式，从废油脂加氢催化剂中回收镍资源，保障了该资源的实际回收率均达99%以上，有效促进了含镍废催化剂中回收镍及其他有价金属技术的发展和进步。此外，许多学者曾经以高温锻烧为基础条件，以酸性溶液为基本环境，在此基础上以纯化工艺的方式，利用双氧水车间废旧的煤炭原料制备出七水硫酸镍溶液，进而根据该工艺对原料具备广泛适应性的特征，回收到了95%左右的镍资源，且进一步保证了混合溶液的除杂效果，为镍元素的回收利用奠定了牢固基础。

　　4.3从含镍冶炼废渣、废料及尾矿中回收镍及其他有价金属

　　从含镍冶炼废渣、废料及尾矿中回收镍及其他有价金属，除了部分能区分出成分的废料可以直接降级使用外，主要采用纯湿法处理、火法—湿法联合处理和新处理方法等得到纯度较高的镍资源。以新处理方法为例进行分析，由于反射炉中的残余镍渣物质是一种组分比较复杂的混合物，和自然界中存在的矿物质有着较大的区别，因此，采用一段磨矿、一次筛分、二粗二扫一精全浮工艺流程的全新处理方式，甄选出了符合条件的镍渣杂质，最终保证实验的顺利进行，并且获得了较好的指标。在此过程中，筛分作业过程中的实验人员需要按照杂质存在量添加煤油及复合捕收剂，解决含镍冶炼废渣、废料及尾矿中回收有价金属但金属呈现片状难以收集的问题，最终使得镍和铜的回收率均近100%。不过，由于反射炉镍渣的选矿存在着较强的特殊性，对该领域的研究还处于初始起步阶段，仍然存在着诸多问题，需要在后续实践中进一步探索和研究。

　　5传统工艺的改进分析

　　传统模式下，含镍废料的再处理和综合利用，主要是在回收工艺流程中加入硫化钠和硫化氢等物质，借助酸性溶液条件下硫化钠和硫化氢等物质与二价铜离子间的化合反应，生成硫化物沉淀而完成与镍元素的分离。

　　在上述化学反应过程中，铜元素的去除率大致能达到94%左右，但在整个化学操作过程中，硫化氢在正常室温条件下的溶解度只能达到49ml/g，这就会造成硫化氢气体在实验过程中的泄露，而该气体是有恶臭味道的有毒物质，很容易导致实验人员的基本操作环境受到不良影响，最终导致二次污染的存在。同时，在中性或者微弱酸性溶液条件下，二价镍离子会和硫离子间发生化学反应，最终生成硫化镍气体，导致少量的镍元素被带走。在实验过程中，当铜元素的去除率大致能达到94%左右时，镍元素被夹带走的量大致为4%，这就导致镍元素的大批量损失。

　　在中性或者微弱酸性溶液条件下，硫代硫酸钠与之反应生成的铜盐溶液中将会出现络盐，导致最终的溶液颜色消失，此时若将得到的溶液加热到沸腾状态，将会进一步生成深棕色的硫化铜物质和单质硫的混合沉淀物。

　　为了进一步分析传统模式下，含镍废料的再处理和综合利用过程的优化与升级，本文以硫代硫酸钠和铜为基础反应物质，详细分析了硫代硫酸钠具体用量的多少对铜元素去除率的影响，找到了含镍元素废料中硫代硫酸钠的最佳用量，当硫代硫酸钠与铜的摩尔比参数值为1.1时，混合溶液中的铜离子能够被很好地去除，同时在整个实验过程中，用硫代硫酸钠除铜时，镍资源并不会被夹带走，也就保证了含镍资源的有效获得。

　　进一步分析含镍废料再处理和综合利用过程中，沉淀剂的选择和优化可知，传统模式下使用的沉淀剂主要是碳酸钠，最终生成的碳酸镍物质的溶度积为6.6×10-9，而氢氧化镍物质的溶度积为2.0×10-15，碳酸镍物质的溶度积是显著小于氢氧化镍物质溶度积，有必要在此工艺上进行优化。本文选择以氢氧化钠为溶液环境pH值的控制物质，测定镍元素的回收率参数，在pH值为9时，镍的回收率为88.07%；在pH值为10时，镍的回收率为91.1%；在pH值为11时，镍的回收率为92.8%；在pH值为12时，镍的回收率为93.9%；在pH值为13时，镍的回收率为94.9%；在pH值为14时，镍的回收率为95.8%；镍资源的回收效率随着酸碱度的不断升高呈现出明显的增大趋势，当溶液环境为碱性环境时，从pH值是12往上，镍元素的回收率增加的趋势逐渐减慢，当pH值是14时，最终测得的镍元素的回收率已经高达96%左右。同时，采取碳酸钠作为沉淀剂测试最终的镍资源回收效率时，最后pH值是14，是氢氧化钠用量最具优势的条件，此时的镍元素的回收效率较传统模式下的92%左右的回收效率有了较大程度的提高，实际应用的经济效益显著增强。

　　为了进一步研究改进前后的含镍废料的回收和综合利用具备的经济效益和价值，本文分析了改进前后的产品质量和经济价值。进一步分析传统工艺方法回收得到氧化镍时，得到的工艺纯度大致在76%左右，回收率大致在92%左右，此时得到的镍元素属于一级品，市场价格大致在75000元/t，在此条件下，生产1t氧化镍的原材料的消耗，在不计算管理费用、水电费用、税收费用等的情况下，每吨镍物质得到的利润大致在3.87万元左右。

　　进一步分析改进工艺方法回收得到氧化镍时，得到的工艺纯度大致在77.3%左右，回收率大致在95.8%左右，此时得到的镍元素属于优级品，市场价格大致在82000元/t，在此条件下，生产1t氧化镍的原材料的消耗经过统计，在不计算管理费用、水电费用、税收费用等的情况下，每吨镍物质得到的利润大致在4.80万元左右，也就是说，经过改进工艺方法回收得到氧化镍时，1t产品改进工艺的利润比传统工艺的利润增加0.93万元，经济效益明显提高。

　　6结论

　　镍元素在各行业的广泛应用，同时价格上涨，促进了含镍废料的回收和综合利用水平的提高。本文在探究含镍废料来源的基础上，分析了含镍废料的处理方法，对从含镍合金废料中回收镍及其他有价金属、从含镍废催化剂中回收镍及其他有价金属和从含镍冶炼废渣、废料及尾矿中回收镍及其他有价金属等进行了详细分析和论述，最后研究了含镍废料的传统处理工艺改进和技术优化，将为我国含镍废料中镍资源的提取和再利用提供更多方案与经验。对于含镍废料的开发利用不但可以降低对环境的影响，并且具有非常好的经济收益。现阶段，应加强废料的研发和运用科学研究，最大程度地将往年堆积镍渣进行有效低处理，同时还要开发设计镍渣高额外的价值，以增强公司经济效益；另一方面需要对镍渣里的有效金属材料保证充足回收利用，防止资源浪费。