铁矿多金属综合回收回收利用可行性研究报告

I铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告 1.3.1资源条件 1.3.2外部建设条件 1.4可行性研究的范围 1.5.2厂址方案 1.5.3产品方案 2.1钴市场分析 2.1.2市场需求状况 铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告 2.2.3镍的价格 3.2工艺方案 4冶炼 4.1概述 4.2.1原料 4.2.2燃料 铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告4.3工艺流程 4.3.1工艺流程的选择 4.3.2工艺流程的叙述 4.4冶金计算 4.4.1金属回收率 4.4.2金属平衡 4.5主要设备选型 4.5.1设备选择的原则 4.5.2主要设备选型原则 4.6主要技术经济指标 5.1区域概况 5.1.2气候特征 5.2.1场地组成 5.2.2供水、供热和供电 5.2.3总平面布置原则 5.2.4总平面布置 5.3.1外部运输 5.3.2内部运输 V铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告 6.1给排水 6.1.2排水 6.2电力 6.2.1电源 6.2.2用电负荷 6.3.1设计原则 6.3.2设计范围 6.3.3电信 6.4热工及采暖通风 6.4.1热力工程 6.4.3室外气象参数 6.4.4采暖 6.4.5通风除尘 6.4.6空调 6.5.2基本概况 铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告 6.6节能 7环境保护 7.1设计依据 7.2建设地区环境状况 7.3.1废气 7.3.2废水 7.3.3废渣 7.3.4噪音 7.4环境影响评价分析 8.1劳动安全卫生 8.1.3主要防护措施 8.2消防措施 8.2.2消防隐患 铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告8.2.3消防给水系统 8.2.4消防设施 8.3预期效果 9项目实施计划 9.1项目范围 9.2项目实施措施 9.3项目工程实施计划 10.3.1劳动定员 10.4工资与福利 10.5职工培训 11.1.2投资范围 2.编制方法 铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告 11.2流动资金估算 12.2基础数据 12.2.2实施进度 12.3成本分析 12.4.1损益计算 12.6不确定分析 X本项目可行性研究编制依据有：1.**集团矿业有限公司太和铁矿提供的委托书；2.**集团矿业有限公司太和铁矿与北京矿冶研究总院签订的“多金属综合回收回收利用项目”合同；3.**集团矿业有限公司太和铁矿提供的资料。1.2项目概述**集团矿业有限公司太和铁矿地处著名的航天城和中国最大的彝族聚居区凉山州的首府—**省**市近郊，太和铁矿为攀西四大钒钛磁铁矿区之一，自发现以来，国家进行了多次勘探，已探明工业储量2.38亿吨。目前太和铁矿拥有固定资产原值1.79亿元，净值1.37亿元。企业主营钒钛磁铁矿开采、加工、销售，兼营工民建筑安装，土石方工程施工，汽车运输，机械设备检修安装，金属加工等。主要产品有钒钛铁精矿、规格块矿、氧化球团矿、钛精矿、钴硫精矿等。太和铁矿经多年的发展，在钒钛磁铁矿开发领域已经形成了独特的产业结构：以铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告铁为主综合利用的结构，产品主要有钒钛磁铁精矿、钒钛护氧化球团、钛精矿、钴硫精矿、建筑用砂石料等。在钒钛磁铁矿选铁及尾矿综合领域内的技术水平已处于攀西地区乃至全国的前面，特别是尾矿综合利用选钛技术、高钛型钒钛护炉球团矿生产技术、钒钛磁铁矿综合利用技术、钒钛矿脱磁技术已获得国家专利。太和铁矿2006年完成销售收入3.2亿元，处理原矿200万吨，生产钒钛铁精矿80万吨、钛精矿9.2万吨、钒钛氧化球团矿50万吨、钴硫精矿0.5万吨。实现资源的最大化利用，决定充分回收尾矿中的钴硫精矿回收钴、镍、铜等金属，生本研究受**集团矿业有限公司的委托，进行钴硫精矿生产草酸钴等产品的可行性研究。本研究采用火法和湿法相结合的工艺流程，回收了精矿中的钴、铜、镍等有价元素，回收的产品既可获得良好的经济效益，又大大减少了污太和铁矿钴硫精矿的主要成分是黄铁矿，并伴生钴、铜、镍等金属，元素硫含量大于28%。本项目以该钴硫精矿为研究对象，采用焙烧浸出一萃取、净化工艺流程1.3项目建设条件1.3.1资源条件**集团矿业有限公司太和铁矿地处**省**市近郊，太和铁矿为攀西四大钒钛磁铁矿区之一，自1956年被发现以来，进行了多次勘探，已探明工业储量2.386亿吨。钴硫精矿是太和铁矿选矿厂对选铁尾矿综合回收利用分选获得。太和铁矿矿区属多金属矿钒钛磁铁矿，且储量丰富，原矿含钴0.018—0.02%,选出钴硫精矿含钴达铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告太和铁矿矿石中80%的硫化矿物都赋存在黄铁矿中只有较少的一部分赋存在磁另外选铁二段尾矿中也存有部分黄磁铁矿和黄铁矿，现拟从上述所有尾矿中回收钴硫，以使资源得到最大程度的回收利用。太和铁矿现已形成220~250万t/a原矿处理能力，年产总尾矿136～176万t/a,通过回收总尾中的硫化物以现有采选能力可生产约1.8万t/a钴硫精矿。两年后太和铁矿将形成630万吨的选矿能力，产总尾矿330万t/a,则可生产3万t/a以上钴硫精矿。再将钴硫矿进行深加工，回收钴、镍、表1-1钴硫精矿主要化学成份%S2.供电铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告本项目位于**省**地区，当地的电力供应充足。**集团太和铁矿电力由**电业局供给。由马道变电站以35kV电压输至选矿厂附近35kV总变电站，再由总变电站内12500kVA及6300kVA变压器降压后以6kV电压分别向采矿、选矿、球团的高厂区外供电设施由业主负责完成，不包括在本可行性研究范围之内。3.运输太和铁矿位于**省凉山州**市太和镇境内，矿区东距**市12km,距成昆铁路**火车站约10km,南距攀枝花市276km,东北距**1062km。**至木里、**至大桥两1.4可行性研究的范围根据可行性研究合同要求及国家建设部对可行性研究的深度要求，其研究范围包括：从低品位钴硫精矿至产出草酸钴、硫酸铜、硫酸镍等产品的生产工艺；生产辅助1.5.1建设规模本工程建设规模为年处理钴硫精矿30000吨。1.5.2厂址方案冶炼厂选择在矿区附近的地势平坦的位置，距离矿区5km以内。铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告1.5.3产品方案本项目产品为草酸钴(氯化钴350吨)、硫酸铜(铜，200吨)、硫酸镍(碳酸镍100吨)。草酸钴286.01吨/年，硫酸镍163.78吨/年，硫酸铜360.64吨/年。草酸钴(钴含量31%)达到硬质合金行业的要求，硫酸镍质量达到HG/T2824-1997中I类，硫酸铜质量达到SYQ/S01-99中一级品。(1)本项目采用处理钴硫精矿生产多种产品，太和铁矿自产的钴硫精矿产品虽然稳定，但在630万吨/年选矿技改工程未完成之前的一处时间还需外购一部分原料，由于外购钴硫精矿成分的稳定性及资源数量的稳定对工艺和本项目至关重要，在建设本项目时谨慎考虑原料的来源和质量；(2)本可行性研究采用的工艺技术比较容易实现，对设备的要求不高，生产过程中环境保护能够达到国家标准，建议尽快抓紧建设1.7综合技术经济指标表工艺流程综合技术经济指标见表1-3。表1-3综合技术经济指标表顺序指标名称单位产量备注一建设规模年处理钴硫精矿二产品产量铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告草酸钴硫酸镍硫酸铜三工作制度1年工作天数2天工作班数班/d33班工作小时数h/班8四冶炼回收率1焙烧浸出%%%2液固分离Co、Ni、Cu%3萃取除铜%%%%4除铁Co、Ni%5沉镍钴Co、Ni%6冶炼总回收率%%%五主要工艺指标焙烧工序1焙烧温度℃铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告2添加剂加入量%3线速度4空气过剩系数%5沸腾床层高度16焙砂产率%(二)浸出工序1温度℃2时间h3终点pH值2~2.54硫酸加入量kg/t焙砂5石灰石粉加入量kg/t焙砂(三)萃取铜1有机相BK992%52萃取段级数23反萃段级数14萃取温度室温(四)沉钴1温度℃2时间h13终点pH值4NaClO加入量铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告5渣率4(五)酸溶除铁1酸溶温度℃2除Fe温度℃3酸溶后pH值4除Fe终点pH值5反应时间h6铁渣t/t矿(六)P204萃取1有机浓度%2皂化率%3萃取温度℃4萃取段级数5洗钴段级数56反萃段级数57萃余液pH值4.2~4.58洗钴液9反萃液(七)P507萃取1有机浓度%2皂化率%铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告3萃取温度℃4萃取段级数85洗钴段级数76反萃段级数57萃余液pH值8洗钴液9反萃液(八)草酸钴沉淀1草酸溶液比重2草酸铵溶液pH值4.5~5.03沉钴温度℃4沉钴终点pH值5沉钴时间h六主要原料、材料消耗1原料2芒硝3盐酸4烧碱(32%)5纯碱6氯酸钠7亚硫酸钠铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告8石灰石粉9铜萃取剂煤油草酸液氨煤触媒七供电1装机容量2计算负荷3年耗电量八给排水1生产总用水量其中：新水循环水给水复用率%2总排水量其中：生活用水量九总图运输1外部运输量万吨/a其中：运入万吨/a运出万吨/a铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告十土建工程总建筑面积其中：工业民用十一“三废”排放及环保1废水2废渣3环保投资万元4环保投资占固定资产比例%十二劳动定员人其中：生产人员人辅助人员人管理人员人十三劳动生产率1全员价值劳动生产率万元/人2生产人员价值劳动生产率万元/人十四项目总投入资金万元1固定资产总投资万元其中：建设期贷款利息万元2流动资金万元十五年产值万元十六年销售收入万元十七年成本万元十八年利润总额万元十九贷款偿还年限年二十主要投资效果指标铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告1投资利润率%2投资利税率3资本金利润率4投资回收期年5财务净现值万元内部收益率%盈亏平衡点%2.1钴市场分析2.1.1世界钴资源分布及应用2.1.1.1世界钴资源分布情况地壳中的钴含量约为0.0012%,为镍的1/15。由于钴与镍在地球化学性质方面有很多类似之处，在原矿和矿床中，二者常相伴共生，但其成分却因矿床类型而异。在铁镁质超基性火成岩中，钴含量可达0.27%。钴主要以砷化物、硫化物和氧化物等形态存在于矿床之中。重要的钴矿物有砷钴矿、灰砷钴矿、硫钴矿、钴华等。在已利用的钴资源中，通常以伴生元素的形态存在，独立形成的钴矿床少见。海洋钴资源主要存在于深海的锰结核中。锰结核中的钴含量随区域而异，据报道在北太平洋有富铜带、富镍带，在接近西沙摩亚岛的海域有富锰结核和富钴带，钴含量可达2%以上，大西洋和太平洋中的锰结核一般含钴在0.3%左右，有人估计海洋中的钴储量有2亿目前世界的钴资源约为950万吨，世界钴矿大部分是含镍红土矿，其次是硫化镍铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告铜矿和沉积铜钴矿，纯钴矿量比较少。当前世界上最重要的钴资源是硫铜钴矿，主要分布在刚果、赞比亚等国，钴含量为0.1~0.5%;其次是硫化铜镍矿，主要分布在加拿大、俄罗斯及澳大利亚，钴含量为0.04~0.1%;另外还有砷钴矿和方钴矿等，主要分布在摩洛哥、加拿大和俄罗斯；钴土矿主要分布在扎伊尔和新喀里多尼亚等地；海底赋存有大量的钴资源，迄今尚无一家公司计划开采海底钴资源。世界钴矿物开采量、储量及储量基础(钴金属)如表2-1所示。中国钴矿资源不多，独立钴矿床尤少，主要以伴生元素的形态存在于铁、镍、铜等其他矿产一道产出。探明的钴资源虽有不少的储量，但品位较低，不易开发利用。全国总保有储量钴47万吨，已知钴矿产地150处，分布于24个省(区),其中以甘肃省储量最多，约占全国总储量的30%。目前开发利用较好的矿区有：金川、磐石铜镍矿、铜录山、凤凰山、中条山、武山铜矿、大冶、金岭、莱芜铁矿等。这些矿床含钴品位仅0.02~0.18%。我国攀枝花矿区的拥有钴储量也可观，尤其是红格矿，原矿含钴0.018~0.02%,选出精矿含钴可达0.6~1%,但由于与钒、钛、铁共生，回收困难。我国海南省石录铜钴矿赋存在海南铁矿深部，有钴储量万余吨，含钴0.3%、铜1.5%,选矿较易，回收率较高。国家储量占世界储量比储量基础占世界储量基础比1998钴矿产量刚果(金)古巴铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告澳大利亚9赞比亚86新喀里多尼亚59俄罗斯32加拿大13中国5其他国家2世界合计2.1.1.2钴资源应用情况分析钴的物理、化学性质决定了它是生产超级合金、硬质合金、磁性合金、化学工业等的重要原料(使用情况见表2-2),目前钴主要应用于以下领域：表2-2世界及中国的钴消费结构(%)领域超级合金硬质合金化学工业磁性材料其他世界中国95(1)超级合金中的应用。含钴的超级合金已经广泛应用于燃气轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件及原子能工业的重要金属材料。铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告性，广泛应用于硬质合金，通常含量为7~10%。(3)化学工业中的应用。化学工业中的钴主要应用于石油和化学加工催化剂、油漆、油墨的干燥机等；钴在充电池行业增长迅速，主要是笔记本电脑、移动电话等的(4)磁性材料中的应用。钴也是永久磁性合金的重要组成部分，用来制造声、光、电和磁等器材的各种元件。(5)在医疗中的应用，主要是使用Co60。(6)其他方面的应用。2.1.2市场需求状况2.1.2.1近年来世界钴的总体消费量钴由于具有优良的特殊性质而在众多工业领域中得到广泛的应用，各个国家将其作为重要的战略物质进行开发和储备。世界对钴消费最多的国家和地区为：美国(约占总量的25%)、欧洲(约占总量25%)、日本(约占总量的20%)、独联体等。近年来世界钴资源的消费如表2-3所示。2.1.2.2国内外钴金属的需求情况1.世界超级合金需求超级合金是制造燃气轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告从目前市场需求情况看，美国是世界上最大的钴消费国，1998年美国的钴消费量为8100t,占世界钴消费总量的25%左右，美国的钴供给全部依靠进口，因时间中国日本欧洲美国其他总计美国军工分析可以了解世界超级合金的市场需求形势，美国是世界武器贸易的领头羊，2002年的军品出口总额为136亿美元，2003年军品出口总额约为145亿美元，同比增长6.6%,约占全球武器出口总额的56.7%。在世界军用飞机市场上，美国公司占据55.2%的市场份额，在世界军用直升机市场上，美国公司占据63%的市场份铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告2.国内超级合金需求走势分析国内对超级合金的应用重点在军工和燃气轮机上，对军工和电力(燃气轮机)分析对军工而言，新中国成立初期到现在，我军经过了四次大的飞跃，一大批国防尖端技术的突破，推动了我军装备现代化水平的提高。但与国际发达国家的军队装备相比，我军部分装备还有一定的差距。为了进一步缩小与发达国家的差距，我国将进一对能源而言，2004年我国总装机容量突破4亿kW,中国发电设施的70%以上是使用煤炭的火力发电，其余几乎是水利发电。专家预测，在未来几年，全社会的电力需求还将保持快速稳定的增长，因此电力行业需要加速扩大装机容量。电力装机容1.世界硬质合金需求分析自1923年用粉末冶金方法研制成功WC-Co硬质合金，并于1926年开始生产以来，经过80年的发展，世界上已形成600~700家硬质合金生产企业，并形成了山特维克、肯纳、依斯卡、日本钨、株硬集团、自硬公司等一批全球知名钨钼产品生产企业，目前世界硬质合金产业的产值已达100多亿美元，2003年世界硬质合金的产销量为3.8万吨。世界经济回暖，带动硬质合金消费上升，钴是生产硬质合金的重要原料，美国、日本是硬质合金的主要市场，年贸易量大约在6000t左右。2.国内硬质合金需求分析铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告中国硬质合金工业经过50余年的发展，现已具有400余家生产企业，年产能规模在15000t/a以上。进入21世纪，中国的硬质合金工业迎来了一个新的发展阶段，宏观经济持续走好，国外需求不断增长，国际市场得到进一步拓展，硬质合金产量每年以两位数递增，2003年全国硬质合金总产量为12551t,与20022年相比增长了15.92%,钴作为粉末冶金中的粘结剂，通常含量为7~10%,我国硬质合金对钴的需求量见表2-4。表2-4我国硬质合金行业对钴的需求情况2001年2002年2003年2004年硬质合金总产量(t)钴的消费量(t)钴在化学工业中主要用于生产电池和石油、化学加工催化剂。在1999年世界化学工业的钴消费量占世界钴消费总量的28%,到2003年已上升到占世界钴消费量的40%,成为钴市场的主要增长因素。重点分析电池行业和石油行业就可以反映出化学1.电池行业2003年世界二次电池的生产量为33.25亿只，比2002年的31.12亿只增加了6.8%。二次电池的生产主要集中在三洋、索尼、松下、深圳比亚迪几家公司，其生产量占总产量的70%左右。铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告2.石油行业欧佩克最新市场月报数据显示，由于全球经济增长，2005年全球石油日供应量为3000万桶，整年石油均处于高油价。从总体来看，供应与需求大致平衡。但一系化学催化剂方面，目前有8套天然气转化成柴油装置在进行实验，并且有30家企业将进行实验生产。不少钴公司关注天然气转化成柴油并经营转化为各种化学品的工艺，如此项技术成功并推广，预计每年耗钴量为1.5万t。1)电池行业产品锂离子电池和镍氢电池业用钴量的增加。2002年电池行业的钴消费量已经超过硬质合金行业，成为我国钴消费第一大户。据中国电池工业协会统计，2002年我国电池产量达到209亿只，比2001年增长了15%,2002年充电电池总产量为10.51亿只，占全球总产量的33.8%。2003你国电池行业25家重点企业年产电池604634万只，充电电池产量约占世界的40%,已经成为名副其实的电池生产大国。据专业人士估计，中国每年在充电电池所用钴的量为1000~1500t,同时以每年20%的速度2)石油行业1978~1990年中国石油消费量年递增2%;1990～2005年年递增6.7%。随着中铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告1.世界磁性材料需求分析随着信息时代的到来,已经形成计算机进入家庭的热潮。据美国市场调查2000年全世界仅家用PC机总销售量达到4000万台，到2005年达到8000万台，每年用于计算机驱动器的钕铁硼磁体约达4000t,占钕铁硼磁体销售总量的50%。汽车工业是钕铁硼磁体应用较多的领域之一，现在世界年产5500万辆，按照每辆使用电机数量从20只增加到2005年的30只，电机数将从8亿只增加到16亿只。①烧结钕铁硼磁体。1999年全球钕铁硼磁体的生产量约为14274t,每年都以较②粘结钕铁硼磁体。现已成为汽车、通信、计算机、电子、电器等主要产业的关键元件，其市场需求量大增。据统计，全球对粘结钕铁硼的需求量达到3000吨，年增长率超过15%。2.国内磁性材料需求分析钕铁硼磁体应用的最大领域是音响行业，随着音响行业技术革新向高保真和小型化发展，要求性能高的磁体，钕铁硼磁体已经开始占领了部分市场。中国是扬声器生产大国和出口大国年产扬声器12亿只，世界电声器件市场需要配套扬声器33亿只。今后，估计在此方面的市场年需求钕铁硼磁体约4000t。综上所述，通过对钴的需求分析可以得出以下结论：一、作为第一大消费领域的拉动了钴的需求量；四、磁性材料市场需求旺盛，拉动了对钴的需求量。预计2006铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告2.1.3市场供给情况分析世界上钴的主要生产国家和地区是非洲、加拿大、澳大利亚、芬兰、俄罗斯等，赞比亚央行公布的最新统计数据表明2002年赞比亚钴的总产量为3990t,2003年为3203t,同比下降了19.7%。赞比亚谦比西金属公司(ChambishiMetals)2003年生产1000多吨钴，该公司计划在2005~2006年内将钴产量提高到7200t。为提高产量，公司计划在非洲南部寻找矿石资源，同时提高矿石利用率。目前该公司产量已经达到产能，200年将不会有多大的增长。KCMNchanga的露天矿将枯竭，钴精矿的供应将成为问题。综合考虑，预计赞比亚钴年产量虽有所增加，但不会很大。扎伊尔(刚果)自1920年开发丹加省的铜钴带后，钴产量一直居世界首位，但由于社会动荡，经济衰落，钴的生产急剧下降，产量由1987年的最高12000t下降到1993年的2200t,为了避免非法开采，减少幕后交易，2002年在世界银行的策划下，刚果实行了新的采矿编码，提高了矿业市场的稳定，2003年钴金属产量达到5000t。澳大利亚是钴资源开采、冶炼的大国，目前参与澳大利亚钴矿开采和冶炼的公司由QNILtd、AnacondaNikelLtd等，由于澳大利亚西部大型镍钴矿的发现和开采，其精炼钴将达到28000t左右，将占世界钴产量20%以上。第二次世界大战前夕，芬兰从含钴黄铁矿烧渣中提钴，战后送至西德氯化焙烧处理，直到1968年才建立起科科拉钴厂，目前生产精炼钴的公司有MGroup、Outo-KumpuLtd,1997年芬兰精炼钴的产量为5000t。预计今后几年芬兰钴的产量不铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告2.1.3.2国内钴金属供应情况与世界相比，我国的钴工业岂不较晚，钴品位较低，冶炼工艺复杂，耗能高，成本高。1952年，江西省南昌市五金矿业公司用简易鼓风炉熔炼钴土矿产出钴铁。1996年我国钴金属产量(钴含量)229t,钴硫精矿产量(钴含量)192t,氧化钴638t;2003年我国钴产量在4900t左右，钴的消费量为5065t,钴金属进口量超过1000t;我国钴资源缺乏每年需从国外进口大量钴精矿,且进口量呈逐年上升趋势2005年1~12月份共进钴精矿19.92万吨，同比增长了38.69%,可见我国钴需求量潜力巨大。金川公司是我国最大的镍钴铂族贵金属生产企业，该公司已取得澳大利亚赛利马来硫化镍矿和刚果(金)钴矿的精矿包销权，并同西部矿业公司、泰坦资源公司、维达湾矿业公司等国际镍钴企业合作开发镍钴项目。2002年金川共生产钴1200t(金属量),比2001年增加了40%,2003年为1500t,产品升级为99.8%,同时金川公司的4000t钴项目已通过审核，到2005年该公司钴产量达到4500吨。赣州钴钨有限公司2002年共生产钴1000t(金属量),2005年钴的产量也已经达到3000t。2.1.4钴市场价格2.1.4.1近年来世界钴供需总体情况世界冶炼钴的供需情况如表2-5所示。从供需关系分析，1996~2004年钴市场供需基本平衡，2004年钴市场供给过剩0.1万t。表2-5世界冶炼钴的供给与需求(单位：万t)供应量消费量供需差2.1.4.2国内外钴的市场价格走势情况随着世界经济的发展，钴在各应用领域的需求不断增加，2000年全球钴消费达到3.94万t,高级钴的价格达到15~17美元/磅。但2001年世界经济出现萎缩，导致钴市场萧条，而市场供应增加了1000t金属钴，造成钴市场过剩，价格下降到7美元/磅；2002年相对2001年需求有所增加，但钴市场价格依然平淡，钴长期处在6~7美元/磅。2003年世界经济全面好转，美伊战争的武器大量消耗，带动了钴消费上升，从而造成钴价一直上扬，国内钴价也随之大幅上涨。特别是2003年下半年，钴价由原来的18~20万元/t最高涨到40~50万元/t,2004年后钴价又逐渐下降，目前中国市场钴价基本保持在25~35万元/t。从供需关系分析，1996~2005年钴市场的供需基本平衡，但从2004年从较高价位下跌后钴价基本上维持供需平衡到现在钴价。国内外钴市场价格走势情况如表2-6所示。表2-6近年来国内外钴市场价格年份月金属价格(万元/t)钴(99.6%)(美元/1b)铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告金川公司成都冶炼厂赞比亚2002年686.1~6.32003年248.1~8.8689~9.52004年246824.0~24.52005年2468铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告2.2镍市场分析中国、印度尼西亚、南非等国家，占世界总储量的89%。世界陆地已经查明镍平均含量接近或大于1%的资源量为1.3亿吨，其中60%属于红土型镍矿床，主要分布在赤道附近，40%属于岩浆型铜镍硫化矿床，主要分布在纬度较高的地区。另外大等。我国镍资源也不算丰富，镍资源量760万吨，位居世界第8位，其中储量仅为近年来世界镍的生产和消费情况见表2-7。2004年全世界镍的生产和消费量分别达到124.1万吨和127.9万吨。产量消费量(世界金属统计)&安泰科澳大利亚的镍产量增长迅速，2004年镍产量已达12.7万吨，位居世界第三位。俄罗斯年产镍27.6万吨，加拿大年产镍15.5万吨，分别位于第一和第二位。铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告的制造越来越多采用不锈钢生产加工过程中的返料，镍在不锈钢方面的消费增长速度也正在缓慢下降。镍的主要消费领域是不锈钢和各种高性能的合金材料，以及现代高技术领域的结构材料和功能材料。如清洁大容量镍为主导的可充电电池，用量在迅速增长。表2-8是世界上镍的主要消费结构。表2-8世界镍的消费结构消费领域所占比例(%)12有色合金345资料来源：安泰科2.2.2国内镍的生产和消费我国镍生产企业不多，具有采、选、冶能力的联合企业只有三家，即金川公司、新疆公司和吉林镍业公司。这三家采选的综合能力6万吨(含镍量),冶炼的综合能力6.7万吨。最近几年国内镍生产和消费情况列于表2-9。表2-9我国近年来的镍生产和消费量(10kt)消费量铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告资料来源：WMSB(世界金属统计)增长十分迅速，年增长率17.7%,2000年国内不锈钢产量为65万吨，而表观消费量已达到174万吨，进口124万吨。已成为世界上仅次于美国的第二大消费国。预测到2005和2010年我国不锈钢需求量分别为230万吨和300万吨。因此到2005和2010年我国仅不锈钢对镍的需求量将达到7~14万吨。化镍等。目前我国这类用途的镍年消费量在6万吨，略大于我国总镍消费量的40%。预计未来20年内，我国各种镍产品的消费都将大幅增加。主要原因：1)我国工业生产的持续中高速度增加，对各种含镍材料的需求也将相应增加；2)随着13亿人民生活水平的不断提高，民用产品的用镍量加大；3)国外公司进入我国设立制造中心。近年来受国际经济的影响镍价格波动很大。如1990年镍的平均价为8893美元/t,但1993年就降到5282美元/t。1993年镍的价格滑坡是由于俄罗斯大量抛售镍造成的。1994年以后镍价又开始回升，1995年达到8237美元/t。从1997年下半年开始到1998年由于受到亚洲金融危机的影响，镍价又大幅度下滑，1998年平均铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告价为4708美元/t。1999年世界经济复苏，镍价也开始上升，1999年的期货平均价为6081美元/t,2000年8446美元/t。2001年虽然有所下降，但维持在6000美元/t左右。自2002年起镍又一路走高，到现在镍价在16000美元/t波动。表2-10是1991年以来镍的年平均价格变化情况。镍价格随世界经济的变化有较大变化。1991~2004年镍平均价格为7433美元/t。但是，镍价从2003年开始有较大幅度的上涨，而2004年的年均价格已经超过10000美元，达到了13677美元/t。2005年镍价仍处于高涨态势，预计今年全年的平均价格为14878美元/t。表2-101991年以来镍的国际现货市场价格变年份价格年份价格国内价格由于受到国际市场价格的影响近波动也比较大。表2-11是2000-2005年国内镍的年平均价格变化情况。可见国际市场价格变化而变化。由于未来镍消费量仍会快速增长，导致镍的供应紧张，加上常规的镍资源开发建设周期长，镍的价格仍将继续维持高价位。表2-11近年来镍的国内现货市场价格变化单位：元/t铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告Y资料来源：长江有色现货市场目前世界上已探明铜储量约3.5亿t,铜资源主要集中在智利、美国、俄罗斯和铜矿不多，铜的品位偏低，全国铜矿的平均品位只有0.72%,2001年我国精铜产量已达132万t,但用国内原料生产的精铜只有50多万t。国产铜的自给率只有40%,铜价近年来也有很大的波动，1995年国际市场铜价曾高达3000美元/t,当时国及"9.11"事件的影响，铜价一度比较低，从2003年开始铜价开始回升，从2004年开始铜价上升速度加大，2005年达到创纪录的3000美元/t,以及表2-12列出了年份电铜价格进入2006年国内外铜价受供求关系和国际投资基金的影响，国际铜价在2006年4~5月份达到8000美元/t,稍后有所下跌，目前国际铜价在6000美元/t左右，铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告国内铜价在60000元/t左右，目前铜价仍处于较高的价位。关于产品结构，可以生产电铜，也可以生产硫酸铜。硫酸铜广泛用于化工、电镀、农药、选矿药剂、饲料添加剂等。硫酸铜的市场价格受电铜价格的影响，但比电铜价本可行性研究中铜的产品方案按硫酸铜考虑。本项目采用湿法冶金技术处理钴硫精矿，处理的精矿直接来自于公司自己加工的精矿，精矿不需要再处理，就可以直接作为湿法冶金原料。因此本项目的原料有充足取除杂一萃取分离工艺。生产中用到的燃料主要是煤，**地区附近有许多煤矿，煤的辅助材料主要有重钙粉、硫酸、烧碱、纯碱、氨水、萃取剂、煤油等。工艺中有硫酸车间生产的硫酸足够自己使用，剩余硫酸可以出售。其他辅助材料消耗量较小，大部分可以在当地购买，辅助材料购买应没有问题。本项目动力消耗主要是电，当地的水电充足，电力供应应该没有问题。2.6竞争力分析本项目实施后，将具有以下竞争优势：(1)资源优势明显，项目实施后**集团太和铁矿具有矿山的开采权。选矿厂和冶炼厂就建在附近，减少原料的运输费用。(2)技术先进，实现资源综合回收。本项目采用世界先进的火法和湿法结合提取铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告新工艺，可同时回收钴、硫、镍、铜等有价金属，大大降低了主产品的加工成本；(3)本项目技术先进，资源最大化利用，工艺无污染，绿色环保，水电充足，周3建设方案研究3.1建设规模根据**集团太和铁矿的资源和生产情况，结合本项目的工艺特点，按年生产天数为330天，确定本项目的冶炼能力设计为年处理3万吨钴硫精矿，产品为草酸钴、硫酸、硫酸铜、硫酸镍。矿石品位按Co0.4%,Ni0.25%,Cu0.4%,S30%计算。3.2工艺方案提钴原料主要包括原生、伴生钴矿和钴废料两大类。原生、伴生钴原料如钴硫精矿、砷钴矿、铜钴矿等。钴废料主要是冶炼行业过程中钴的富集如锌冶炼过程中除钴渣、废催化剂等。其中钴硫精矿占钴资源的60%以上，随着钴资源的减少和消费量的不断增长，开发利用品位较低的钴硫精矿已成为国内外发展趋势。钴硫精矿以主金属的类别不同，稍有差异，含钴品位变化幅度较大。不同生产(1)美国伯利恒钢铁公司雀点厂该厂用三台硫酸化沸腾焙烧炉焙烧钴硫精矿采用巴尔的摩Cornwall和Grace铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告两个矿山的钴硫精矿,其成分如表3-1所示。该厂用3台硫酸化沸腾焙烧炉焙烧精矿，把85~87%的硫转化为SO₂,热焙砂用返回的硫酸盐溶液在三个直径3050mm的不锈钢槽中骤冷，使矿浆温度达到75~85℃。含固体6~8%的矿浆经流槽流入汇集槽浓密机中溶解，不溶物沉降槽低，矿浆约含固体48%,矿浆打入高位槽，以一定流量后送该厂炼铁高炉。浓密机溢流含钴20~25g/L,流入储槽再送往钴和铜的车间提取钴和铜。在焙烧和浸出的过程中，洗涤效率平均为96%,钴回收率82.0%,铜76.5%。黄铁矿烧渣中Fe:Co=51:1,硫酸盐溶液中Fe:Co=0.96:1,整个焙烧及浸出过程的总富集倍数为53,净化过程收率大于90%。表3-1雀点厂所用矿物的成分(%)SCornwall矿Grace矿(2)德国杜依斯堡铜厂混合，在沸腾焙烧炉内550~600C进行氯化硫酸化焙烧，烟气中含SO2、SO3和HCl,淋洗烟气后产出的7%的盐酸用于浸出焙砂。浸出液在除铁后将溶液调至pH至3.8~4.0,向溶液通入氯气将钴氧化成三价。然后沉淀钴，生成氢氧化钴。钴沉淀物用氯化铁溶解，过滤，滤液用石灰乳沉淀氢氧化钴，然后在煅烧炉内煅烧，生成含铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告收尘器收集氧化锌。熔炼出的钴金属经水淬成钴粒，精炼后得到含铁10~20%的钴。电钴产品质量很高，电解电流效率95%。整个流程钴回收率在60~64%之间。流程利用了硫酸厂用过的含钴黄铁矿烧渣，该厂处理芬含钴0.7%、硫40%的钴硫精矿。采用“硫酸化焙烧-焙砂浸出-硫化除铜锌-硫化沉镍钴-加压浸出-硫酸钴溶液加压氢还原”生产金属钴粉。钴在焙烧和浸出过程中回收率80~85%,硫回收率大于80%。1966年中国葫芦岛锌厂首家建立从钴硫精矿中回收钴。该厂钴车间用山东金岭、中条山、河北承德的钴硫精矿以及黄铁矿烧渣为原料(见表3-2),采用硫酸化焙烧和氯化硫酸化焙烧一烟气收尘净化制硫酸一焙砂浸出一浸出液萃取净化二氯气沉钴氢氧化钴配焦炭烧结电炉熔炼电解精炼一金属钴工艺。工艺过程中硫酸化焙烧钴回收率80~85%,浸出回收率90~95%,萃取钴回收率大于95%。表3-2中国葫芦岛锌厂所用矿物的成分(%)S中条山金岭承德该厂采用大冶钴硫精矿、黄铁矿烧渣和食盐等混合物，在沸腾焙烧炉中氯化焙烧，烟气吸附生产硫酸和盐酸的混合酸，以用做焙砂浸出原料，尾气用碱和氨中和放空。焙砂经酸性浸出后钴浸出率84%,浸出液经过萃取净化后沉氢氧化钴，氢氧化钴攀枝花钒钛磁铁矿中除Fe、V、Ti以外还含有Co、Ni、Cu、S等多种伴生元素，攀枝花钴的总储量在90万t以上，但由于品位低(含钴0.02%),在选矿过程中分散，钴的回收率较低，钴资源长期以来未得到综合利用。1997年攀钢公司与北京矿冶研究总院合作完成了钴硫精矿提取钴的扩大试验研究，获得了较高的钴回收率。该项目以攀枝花低品位钴硫精矿(含Co0.3%)为原料，采用“沸腾焙烧-焙砂浸出-浸出液萃取分离-制备钴产品”的工艺流程，采用了先进、高效的全萃取除杂方案，产出达到Y1级的纯氧化钴粉和优质的结晶硫酸镍，焙烧钴的转化率达到83%,从钴硫精矿到纯氧化钴粉的钴回收率达到76%。(7)青海德尔尼铜钴矿青海德尔尼钴硫精矿含Co低(仅0.16%),含S高(42.33%),并且还含有相当数量的Cu和Zn,有价金属的分离和回收比较困难。北京矿冶研究总院通过小型试验和扩大试验采用沸腾焙烧-焙砂浸出-溶液净化分离-制备钴产品同时综合回收铜和锌的原则工艺流程，全流程Co的回收率可以达到80.71%,全面完成了国家九五科铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告(8)生物冶金技术从钴硫精矿中提取钴近年来国外开始研究采用生物冶金技术从钴硫精矿中回收钴，法国BRGM公司1999年在非洲乌干达建成了一座年产1000t/a钴的生物冶金工厂(KaseseCobaltCompany),该厂从含钴黄铁矿中回收钴，每年处理100万t含钴黄铁矿，生产阴极钴。该厂采用“生物浸出一萃取除锌沉淀除铜萃取镍钴分离”的工艺流程。但投产以来始终没有达产，2002年的产量还不到600t。据《钴新闻》2002年报道，该3.2.2工艺流程钴硫精矿处理方法主要分为两大类：湿法冶炼和火法冶炼。目前最普通的处理方法是湿法和火法相结合的方法，一般是先在主金属如铜、镍选矿过程中富集提高品位，然后进行硫酸化焙烧脱硫，钴和其它有价金属成为硫酸盐。然后在水溶液或稀硫本工程采用的工序有：钴硫精矿沸腾焙烧浸出一富集净化沉钴。1、钴硫精矿的硫酸化焙烧：由于钴硫精矿中所含的有价金属均以硫化物形态存在，在一定条件下，可直接氧化成可溶性的硫酸盐。实际生产中，通常将钴硫精矿在550~600°℃的条件下进行氧化焙烧，使精矿中的钴、镍、铜等有价金属转化成可2、浸出：包括焙砂浸出、矿浆浓密和过滤等过程。焙砂中的大部分有价金属如钴、铜等主要以硫酸盐的形态存在，将焙砂在搅拌槽中浸出，这些有价金属即可转铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告3、浸出液的富集净化：浸出液中的钴含量根据钴硫精矿中钴含量多少决定，当钴含量较低时通常要使钴富集后在提取，常采用的方法是硫化沉淀和氢氧化物沉淀法，使溶液中的有价金属共沉淀。由于本项目得到的沉淀物需要再溶解，故采用氢萃取除去铜铁，萃取余液中铁、铜含量分别小于0.02g/L和0.01g/L。然后萃取余液在P507镍钴分离反萃液得到含钴溶液，该萃余液用碳酸氢铵沉淀得到碳酸镍。4、沉淀得到钴产品。通常采用草酸盐沉淀得到草酸钴。由于该项目处理的原料为太和铁矿自产的钴硫精矿，主要外销的产品为草酸钴、硫酸铜、硫酸镍等。因此在厂址选择上考虑了以下几个原则：1、钴硫精矿含钴品位低(Co0.4%),原料运输量大，因此厂址应尽量靠近原料产地；2、主要外销产品为草酸钴，但焙烧钴硫精矿的含硫烟气需用管道输送到硫酸厂，因此厂址应尽可能靠近硫酸厂；3、由于该项目的工艺采用钴硫精矿沸腾焙烧，烟气SO2送入硫酸厂(另一项目)制取硫酸，但由于有火法冶金工序，仍应考虑到烟尘和SO₂对环境的影响；4、原料工段、钴车间需要的面积较大，而且需要平整的地形；5、考虑到设备、材料的供应以及产品的销售，因此厂址最好选择在交通运输比较方便的地方；6、应考虑到职工的上班、居住以及就医、子女上学等生活条件。本建设项目为技改工程，可利用闭置的工业场地，公用工程可利用太和铁矿现有铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告设施，较好的选址方案是在太和铁矿选矿厂附近建厂，这样可以减少原料的运输。综合以上各方面比较，在征求业主的意见下，本可行性研究的厂址选择在太和铁矿选矿厂附近。3.4产品方案钴硫精矿沸腾焙烧的烟气用管道送入硫酸厂(另一项目)制酸。关于钴产品方案，工艺中浸出液经过P204萃取除杂质，P507萃取分离镍钴后虑到本项目的生产规模，对后续产品不必进行深加工，而且产品销路没有问题。本工艺的特点之一就是产品纯度高，可以用于含量要求高，杂质低的硬质合金领域，而生产草酸钴就可满足要求，同时草酸钴在国内的硬质合金领域有广阔的市场。关于镍的产品方案，从P507萃取分离镍钴后的萃余液用Na₂CO3沉淀NiCO3,经过洗脱Na+离子后再用H₂SO4溶解生产结晶硫酸镍。本可行性研究推荐镍产品方案为结晶硫酸镍。本可行性研究的硫酸镍质量达到HG/T2824-1997中I类。关于铜产品方案，由于萃取剂BK992的高选择性，萃取-反萃之后得到很纯净的硫酸铜溶液，可以采用不溶阳极电积生产电铜，也可以生产结晶硫酸铜。考虑到本工程每年的铜量不多，故选择生产结晶硫酸铜的产品方案。硫酸铜可用于电镀，选矿药剂、农业用杀虫剂和饲料添加剂等等，有广泛的用途。本可行性研究的硫酸铜质量铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告钴硫精矿处理方法主要分为两大类：湿法冶炼和火法冶炼。目前最普通的处理方法是湿法和火法相结合的方法，一般是先在主金属如铜、镍选矿过程中富集提高品位，然后进行硫酸化焙烧脱硫，钴和其它有价金属成为硫酸盐。然后在水溶液或稀硫酸条件下浸出提取有价金属，含硫烟气用管道送入硫酸厂(另一项目)制酸。本研究采用火法和湿法冶金相结合工艺，采用焙烧浸出富集萃取除杂一萃取分离工艺流程，该工艺实现了矿产资源的综合利用，同时生产过程中环境友好，污本项目处理的原料为钴硫精矿，年处理矿石30000吨，来自于太和铁矿的选矿厂，由汽车运输。本次可行性研究使用的太和铁矿钴硫精矿的主要成分如表4-1。表4-1钴硫精矿主要化学成分%元素S含量**集团矿业有限公司太和铁矿地处**省**市近郊，太和铁矿为攀西四大钒钛磁铁矿区之一，自1956年被发现以来，进行了多次勘探，已探明工业储量2.386亿吨。钴硫精矿是太和铁矿选矿厂对选铁尾矿综合回收利用分选获得。太和铁矿矿区属多金属矿钒钛磁铁矿，且储量丰富，原矿含钴0.018—0.02%,选出钴硫精矿含钴达铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告另外选铁二段尾矿中也存有部分黄磁铁矿和黄铁矿，现拟从上述所有尾矿中回收钴硫，以使资源得到最大程度的回收利用。太和铁矿现已形成220~250万t/a原矿处理能力，年产总尾矿136～176万t/a,通过回收总尾中的硫化物以现有采选能力可生产约1.8万t/a钴硫精矿。两年后太和铁矿将形成630万吨的选矿能力，产总尾矿330万t/a,则可生产3万t/a以上钴硫精矿。北京矿冶研究总院早在70年代即与攀枝花钢铁研究总院合作针对太和钴硫精矿技术的提高，钴硫精矿的质量已有提高。1997年10月攀钢(集团)给北京矿冶研究总院寄来5kg钴硫精矿样品，其中化学成分、粒度分析及钴的化学物相分别位于表4-2、表4-3和表4-4。表4-2攀枝花钴硫精矿化学分析元素含量%元素S含量%铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告表4-3攀枝花钴硫精矿粒度分析粒级(mm)-0.246~-0.061~总计产率(%)表4-4攀枝花钴硫精矿中钴的化学物相分析硫化物中钴铁矿物中钴脉石矿物中钴总钴含量(%)占有率(%)对于1997年10月的攀钢(集团)所提供钴硫精矿样品的分析表明：1.样品的粒度比较粗，+0.147mm(+100目)的粒度将近20%,-0.074mm(mm)的粒度只有27.4%;2.样品中含Co和S可达工艺要求，而且含As较低，有利于制酸；3.对钴的化学物相分析表明，攀枝花钴硫精矿中的钴绝大部分赋存在黄铁矿中，与铁矿物结合的钴很微，这对于钴在焙烧中转化为可溶钴是有利的。太和铁矿产出的钴硫精矿(表4-1)与攀枝花钴硫精矿的大致含量和成分类似，从中可以看出太和铁矿产出的钴硫精矿通常具有以下特点：1、钴通常伴生在铜、镍、铁矿中，通常在选出其他精矿后选出钴硫精矿。2、一般钴硫精矿含钴品位低，含钴通常在0.35~1.0%,甚至更低只有0.14~0.16%,这在国外同类钴硫精矿中品位是比较低的；3、钴硫精矿中的钴主要以类质同相分散在黄铁矿中，钴与黄铁矿选矿分离极为困难，难以获得含钴品位较高的精矿；铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告4、钴硫精矿中除含钴外，还含有铜、锌、硫、镍等有价金属，回收钴的同时必须考虑其它元素的综合回收；5、钴硫精矿含铁、硫很高，含硫烟气可以进入硫酸厂制取硫酸，本项目的燃料主要是锅炉房生产蒸汽燃烧需要的煤，可以是有烟煤、无烟煤或者是二者的混合物。通常锅炉对燃料的要求不是十分严格。在**附近就有煤矿，煤的需本项目采用火法和湿法冶金工艺，动力消耗主要是电，当地处于雨水丰富地区，电力主要靠水力发电，水电充足，电力供应没有问题。4.2.3辅助材料生产过程中所需的主要辅助材料包括：氢氧化钠、硫酸钠、盐酸、纯碱、液氨和重钙粉。辅助材料中消耗较大的是氢氧化钠均实行就近采购。辅助材料供应情况见表4-5。表4-5辅助材料供应情况序号数量(t/a)供应渠道1原料公司自产2芒硝3盐酸4烧碱(32%)5纯碱6氯酸钠成都89北京天津天津煤油成都液氨成都4.3.1工艺流程的选择通过上面的钴硫精矿的国内外生产现状，采用焙烧-浸出-富集工艺流程处理钴硫精矿具有工艺成熟，综合回收有价元素等优点，因此本项目采用焙烧-浸出的火法冶金和湿法冶金相结合的方案来处理钴硫精矿。目前火法冶金存在三种焙烧方式：(1)直接硫酸化焙烧。如山东淄博钴厂，这种焙烧的方式工艺成熟，操作简单。(2)氧化焙烧-烧渣硫酸化焙烧。如南京钢厂钴车间，钴硫精矿在850~900℃下氧化焙烧烧渣再配入部分钴硫精矿和氯化剂在650℃左右进行中温氯化硫酸化焙烧，这种焙烧方式的床能力高(17-18t/m².d),但是烟气SO₂浓度只有1-2%,难以制酸，而且烟气中含有一定量的氯化氢气体，对设备有较严重的腐蚀。(3)氧化焙烧-烧渣硫酸化焙烧。如湖北光化磷肥厂，这种方式的床能力可以达到5.5-5.7t/m2d,两段焙烧的烟气SO₂浓度可以达到7-8%,可以满足制酸的要求，但是该工艺采用两个焙烧炉使投资加大，工艺变得复杂。本项目选择硫酸化沸腾焙烧的方式，焙砂用稀硫酸浸出后，溶液中含Cu1除铜可以采用铁屑或铁粉置换法生产海绵铜，也可以采用溶剂萃取技术直接得到电铜或硫酸铜。生产海绵铜有以下缺点：(2)产出的含Fe²+的置换后液回收镍钴，废水排放前必须处理。本项目选用溶剂萃取法回收铜，选用北京矿冶研究总院生产的新一代萃取剂BK992,选择性的萃取铜，反萃后生产结晶硫酸铜。萃取除铜之后的溶液可以采用硫化沉淀法沉淀钴和镍，也可以采用氢氧化钠将钴/镍沉淀得到氢氧化物。采用沉淀硫化物的方法时，硫化物/铁粉的消耗量交大，产出的CoS又难以溶解，必须加入氧化剂，故本项目采用NaOH沉淀氢氧化物的方案。钴富集物成分为Co18%,Ni4.92%,溶解后经过除铁、P204萃取除去微量的Mn、Zn、Cu等杂质，再用P507萃取分离Co/Ni,得到纯净的CoCl₂和NiSO₄溶液，然后生产出钴、镍产品草酸钴和硫酸镍。本项目的生产工艺流程见图4-1。4.3.2工艺流程的叙述工厂的原料为钴硫精矿，由于**地区雨量较多，需要建设原料仓库。日处理钴硫精矿按91t考虑，库存量按一个月考虑，此外原料仓中还应有氧化焙烧烧渣的位置，原料仓库面积1500m²,跨度16m,配备5t的抓斗吊车一台，并考焙烧炉产出的烟气SO₂浓度为4~5%左右(出口),送入硫酸厂(另一项目)与在搅拌下加入CaCO₃控制pH在3.8左右。铁渣过滤，滤和排放，滤渣即氢氧化钴(镍)渣。合并售与水泥厂。滤液送P204萃取除杂工序，除杂共23级，其中萃取10级、洗钴5级、反萃5级、反萃铁3级。除杂以后的溶液送到P507萃取分离Co/Ni工序，该萃取系统共23级，其中萃取8级、洗涤7级、反萃5级、反萃铁3级。含钴的有机相用HCI反萃后得到纯净的CoCl₂液,用草酸铵沉淀可以选钛一段强磁尾矿选钛磨矿分级选钛二段强磁尾矿尾矿硫钴矿精选选钛浮硫钴矿硫钴矿粗选钴硫精矿钛精矿钴硫精矿图4-1从尾矿中生产钴硫精矿原则工艺流程液固分离浸出渣沉Co过，滤酸溶除铁滤，液P507萃取分离Co/NiNazCO₃萃余液NazCO₃碳酸镍酸溶——结晶—结晶硫酸镍草酸钴粉图4-2从钴硫精矿生产草酸钴原则工艺流程在镍产品工段将P507萃取分离Co/Ni以后的萃余液用Na₂CO3沉淀碳酸镍，碳在铜产品工段浸出液经二级萃取、一级反萃作业。萃取剂为汉高公司生产的BK992,稀释剂为上海炼油厂产260#煤油或普通灯用煤油。浸出液经2级萃取之后H₂SO4170~180g/L,反萃得到的硫酸铜含Cu40~50g/L,除油后送4.4冶金计算4.4.1金属回收率表4-6各工序金属回收率(%)序号工序1焙烧浸出2液固分离3萃取除铜45一7一89一物料名称量含量(%或g/L)重量(t/a)SS流入钴硫精矿小计流出含硫烟气-一一草酸钴硫酸镍硫酸铜一-一一-一浸出渣(干计)铁渣(干计)一-损失小计铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告4.5.1设备选择的原则工艺设备选择应遵循以下原则：(1)设备装备水平应按国内先进水平考虑；(2)尽量采用国产设备；(3)工艺过程尽量选择连续作业，以减少设备体积和投资；(4)车间和设备要求防腐；(5)设备选型应符合高效、节能、可靠、易于操作、便于维修的要求；4.5.2主要设备选型原则浆化槽、洗涤槽、蒸发釜、结晶槽等槽体根据工艺流程的处理量、对设备的腐蚀性分别选用碳钢、钢衬砖、PP等材质，同时结合生产厂家的设备型号，详细规格尺寸见2.各种溶液储槽工艺过程中的溶液酸碱性不同，浓度不同，因而各种储槽的材质不同。对于酸性介质，10m³以上的储槽建议采用钢衬玻璃钢材质，10m³以下的储槽建议采用PP材质。对于碱性体系，小于10m³的储罐可以采用PP材质，大于10m3的可以选用碳钢，温度高可以采用钢衬玻璃钢，详细规格尺寸见设备列表。3.各种泵铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告工艺过程中的输送液体介质有矿浆和溶液，溶液既有酸性又有碱性，因而选择耐腐耐磨砂浆泵，为了方便使用过程中的维修和更换，在泵的流量相差不大的情况下，尽量采用同一种型号的泵。对溶液泵根据输送介质性质不同，也大部分采用砂浆泵，详细规格尺寸见设备列表。设备列表表见4-8。编号设备名称技术性能及规格台数数量单台功率备注抓斗起重机个1精矿中间仓个3圆盘给料机台13螺旋称重给料机台1沸腾焙烧炉台1油罐个1油泵个1燃油枪个1燃油空压机台1罗茨鼓风机台1圆筒冷却器3万吨，φ426个1储仓个1浆化槽I个1矿浆泵个1浆化槽Ⅱ个1矿浆泵个1烟气冷却器U冷却器，28m²台1旋风收尘器I台1旋风收尘器Ⅱ中800台1风机离心通风机9-19台14静电收尘器台1编号设备名称技术性能及规格台数数量单台功率备注热电偶、探头、显示表焙烧车间套孔板流量计焙烧车间台1浸出槽台1砂浆泵台1压滤机台1浸出液罐台1泵台1流量计台4萃取箱台43低位储罐台4铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告隔油槽台2浓缩槽台14结晶槽台14离心机台1泵(1)台4泵(2)台4钴产品车间成品液储槽台4除铁槽台2沉钴槽台3氢氧化钠配制槽台1氢氧化钠高位槽台1续表4-8项目主要设备表编号设备名称技术性能及规格台数数量单台功率备注板框压滤机台2板框压滤机台2水环式真空泵台2酸溶除铁槽台2板框压滤机台23铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告溶液储罐台2台12台12P204萃取箱套P507萃取箱套有机相高位槽台2稀硫酸镍高位槽台2料液高位槽台2洗涤液高位槽台2反萃液高位槽台2低位槽台配酸槽台1草酸溶解槽台13配草酸铵槽台23沉钴槽φ1500×1500mm,陶瓷台23圆盘过滤机台1电渗析a=5t/h,脱盐率>90%台1泵台续表4-8项目主要设备表编号设备名称技术性能及规格台数数量单台功率备注pH计，温度计等仪表套1镍产品车间沉碳酸镍槽台23板框压滤机台23碳酸镍溶解槽台13浓缩蒸发槽中1500×2000mm台14结晶槽台14离心机台1喷射泵台1泵台6仪表套1废水处理车间螺旋给料机台1石灰乳制备槽中3000x4000,28m³台1砂浆泵台1搅拌槽台2砂浆泵台1板框压滤机台1仪表套1铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告4.6主要技术经济指标烟气量2.焙砂浸出时间液固比终点pH值精矿的1.5~3%2铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告石灰石粉加入量萃取温度铜萃取率蒸发前液含铜蒸发溶液密度蒸发时间结晶温度结晶时间5.除铁40kg/t焙砂21时间6.沉钴时间终点pH值萃余液pH值有机组成皂化率10%(V/V)P204+260#煤油553萃取段沉钴终点pH值8753温度温度时间终点pH值NH₄HCO₃加入量1小时5总图运输5.1区域概况5.1.2气候特征地一年四季的平均气温为17.0℃,年最高气温为36.60C.,最低气温为-3.80℃。当地的主要风向为南北风，年降雨量为1013mm,主要集中在6-9月，蒸发量为1945mm,3-5月蒸发量最大，平均相对湿度61.4%。常年主要风向为N风，频率8%,其次为S风，频率为7%,风向与安宁河谷一风，频率高达12.7%。**市的静风频率较高，春季21.7%,夏季37%,秋季高达44%,冬季40%,全年平均37%。的安宁河。矿山地面标高大致为2100m到1520m,高差580m左右。水文地质条流经太和矿区的破石头沟，比降4-6%,流量变化大，雨季暴雨暴涨，平均流量为0.491m³/s,据计算五十年一遇洪水的洪峰流量为450m³/s,且暴雨后常发生瞬间山洪泥石流。离太和铁矿矿区东约2km有一条安宁河，河流最小流量2.01~3.0m³/s,在P=1%概率下河床最低水位为1512.0m,最高水位为1516.33m。太和铁5.2.1场地组成本项目主要由场地由生产厂区和生活区组成。生产厂区主要包括精矿仓、精焙烧车间、收尘车间、变电站、硫酸罐、盐酸罐、液碱储罐、浸出铜产品车间、钴产品车间、镍产品车间、废水车间、辅助材料库房、产品库房等。生活区主要有化验办公楼等建筑物。5.2.2供水、供热和供电生活用水水源利用现有生活给水系统。生产供水情况：新水取至太和铁矿附近的破石头沟、安宁河、及江边深井。生产和生活用电由矿区变电所接入。5.2.3总平面布置原则1、生产工艺布置紧凑，物流顺畅，最大限度减少能耗，减少建筑面积和用地，以尽量减少基建投资。2、合理利用风向，将产品部分尽量设在上风向，减少相互干扰，改善环境。3、原料、人员和产品分流，分别进出厂。4、符合安全、消防等各种要求。5、生产辅助设施尽量靠近服务对象。6、尽量当地和业主的有利条件，减少工程投资。。7、满足各场地和设施功能要求，为生产过程创造有利条件。8、合理利用和节约用地。9、满足各场地和设施位置选择及相互关系、各种防护距离。10矿浆或溶液尽量采取位差自流形式，以减少矿浆泵和管道输送，尽可能减少管道输送，减少设备投资，采用工艺流程和设备相结合，使工艺衔接简单流畅。5.2.4总平面布置本项目所有车间均为新建，为了建设环保节约型矿山企业，在每一个建筑物四周都有一定的绿化带，同时考虑到厂区运输的便利和通畅，厂区内道路宽度为9米和12米。在生活区和生产区之间用较宽的绿化带隔离。同时设置两个门卫，便于货物5.3.1外部运输本项目外部运输主要为原材料的运入和产品及尾渣的运出。货物运入包括液碱、运出物料包括成品和浸出渣、铁渣等，主要为公路运输。外部主要运输量为：运入24820.43t/a,运出19210.7运入t/a。外部运入量如表6-1所示，外部运出量如表6-2所示。为节约投资，物料的外部运输主要委托当地社会运输车辆承担。本设计不考虑其行政生活用车由公司统一考虑，不再单独设置。表6-2外部运出量表序号序号货物名称运输量(t/a)结晶硫酸镍结晶硫酸铜浸出渣除铁渣其它序号运输量(t/a)1芒硝23烧碱(32%)456789煤油液氨其它5.3.2内部运输内部运输主要为车间与车间之间的物料和产品运输。本项目的各生产车间液体物料采用管道运输，固体物料采用叉车运输。厂内运输主要是车间之间以及由车间到仓库的倒运。由叉车、铲车、小型翻斗车等完成。厂区道路均采用城市型道路，水泥混凝土路面，面层厚22cm,曲线半径9m,过路盖板沟按T30级荷载设计。6.1给排水6.1.1给水1.设计供水量生产工艺用水量按工艺要求确定，其它用水按用水定额计算，工程最大日新水量740.72m³/d,循环水量1190m³/d,详见表7-1。序号用水点新水量(m3/d)循环水(m3/d)一生产用水用水主要是冷却用水1焙砂冷却筒2浸出洗涤3空压机、真空泵/4铜产品车间/5镍钴产品车间/6地面冲洗等/小计生活用水0用水定额采用合计铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告生产车间按《建筑设计防火规范》GBJ16-87的要求，其室外消防用水：15L/s,消防时间为2h;按一次火灾计算，则最大时消防用水量为54m³/h。总消防用水量为2.给水系统：工程给水除自循环以外，新水分别取至太和铁矿附近破石头沟、安宁河、及江边深井，设立一个水源地，用水泵打入厂区，其给水水量、水质、水压均满足工程需要。厂区设生活生产及消防合用给水管网，管材为球墨给水铸铁管，橡胶圈接口。室外按规范设置室外地下式消火栓及检修阀门。室内给水由室外给水管引入直接供给。各建筑按其危险等级配置手提式灭火器。6.1.2排水1.最大日生产生活排水量262m³/d,详见表7-2。生产排水主要是通过各种浸出渣带走水，由工艺专业进行初步处理，所有排水最终排入厂区原污水处理站集中处理，处理达标后排放。2.厂内排水管道为S2级高密度聚乙烯双壁波纹管，胶圈连接。表7-2生产生活排水量表序号用水点新水量(m³/d)一生产1浸出车间2钴车间3铜车间4沉镍后液小计生活用水合计6.2电力供给。由马道变电站以35kV电压输至选矿厂附近35kV总变电站，再由总变电站内12500kVA及6300kVA变压器降压后以6kV电压分别向采矿、选矿、球团的高压设备或配电室供电。用户受电电压等级为6kV。供电电力波动幅度为±5%。供电可靠率为≥99.98%。供电频率为50Hz。本项目将采用受电电压6kV作为本厂区的供电电源。本项目电机一类用电设备电压为380/220V,对供电电源无特殊要求，属三级无功功率功率因素年耗电量工程用电力负荷自然功率因素约cosφ=0.90,需补偿的无功功率较少，拟在变根据车间变电所靠近负荷中心的原则，本项目变电所按所。由公司供电处供电电源6kV母线上引一回路，采用6kV电缆供电，该站的接线方式为单母线分段运行方式。安装一台1000kVA变压器，配电电压为6/0.4kV,低铁矿多金属综合回收利用项目可行性研究报告(1)电力变压器采用低耗节能产品。(2)变电所选用功率因素补偿装置。(3)与工艺专业配合选用节能型电机。(4)根据调速要求，装设变速调频装置。(5)车间和厂区照明均采用高效节能型灯。详见表7-3电力负荷计算汇总。序号受电设备名称数量(台)需要系数计算负荷数Tn年耗电量容量kVA)总的工作的抓斗起重机11圆盘给料机1133螺旋称重给料机11380V小计63油泵11罗茨鼓风机11圆筒冷却器11浆化槽I11矿浆泵11浆化槽Ⅱ11矿浆泵11风机1144静电收尘器11380V小计浸出槽11砂浆泵11压滤机11泵11萃取箱44浓缩槽1144结晶槽1144离心机11泵(1)44泵(2)43380V小计钴产品车间除铁槽22沉钴槽33氢氧化钠配制槽11板框压滤机22板框压滤机22水环式真空泵22酸溶除铁槽22板框压滤机226611221122P204萃取箱P507萃取箱配酸槽11草酸溶解槽1133配草酸铵槽2266沉钴槽2266圆盘过滤机11电渗析11泵380V小计镍产品车间沉碳酸镍槽2266板框压滤机2266碳酸镍溶解槽1133浓缩蒸发槽1144结晶槽1144离心机11喷射泵11泵66380V小计废水处理车间螺旋给料机11石灰乳制备槽11砂浆泵11搅拌槽22砂浆泵11板框压滤机11380V小计77变电所380V合计乘Ky=0.9,Kw=0.95变损变电所6KV小计6.3.1设计原则本项目的设计是根据各工艺专业提出的要求参考国内冶炼厂的运行经验及设计方案确定的，设计中分别设置了必要的检测及控制回路。设计原则是对于生产过程中的主要工艺参数进行检测，以便于生产操作及管理；对于生产过程中的重要工艺参数设置必要的自动调节系统实现自动控制；对于能引起设备或人身事故的工艺参数限定在安全的范围内，或设置越限报警，确保生产安全。6.3.2设计范围本项目自动化仪表设计主要根据工艺专业所提条件及相关要求，在焙烧、制酸、除铁、铜萃取、沉镍钴、钴渣酸溶、除铁、P204萃取、P507萃取、沉草酸钴、沉碳酸镍、废水处理等等提供必要的监视、检测仪表和控制系统，以实现生产的稳定运行，主要过程检测和控制如下：(1)焙烧系统，螺旋加料量的控制、焙烧炉沸腾层温度、鼓风量、炉顶压力、温度等；(2)钴车间，检测浸出的温度，酸度，除铁的酸度，温度，沉镍钴的温度、酸度，钴渣酸溶的温度，pH值，P204萃取除杂和P507萃取镍钴分离的pH值。(3)铜产品车间和结晶硫酸镍车间，检测浓缩蒸发的温度，压力等。(4)安全、防火、防盗方面的监控和报警系统。6.3.3电信为满足本工程生产管理和对内调度通信联络的需要，本着技术先进、合理、实用性强的原则，确保生产高效、安全及生产指挥的灵活、便捷，构筑通讯技术平台。对外电话和传真通信等厂区对外通信联络，可由业主根据需要，与当地的电信部门联系。电信专业从语音和图像两方面建设通信计算平台，从而实现完整的企业现代化管理和通讯框架。本工程电信系统的设计包括以下内容：1)内部生产调度通信系统2)工业电视系统3)其他系统6.3.3.1生产调度通信系统为便于各职能科室、各生产车间及生产辅助设施之间的通信联络，拟建一套Alphacom数字内部通信系统。该系统的特点是内部通信接通速度快，通话质量清晰，并可与各种类型的工业终端相联，可根据用户使用的场所分别设置轻工业终端、重工业终端(防水、防尘、抗噪音及扩音),能适应不同环境的需求。该系统设在厂办公室，该系统集通信交换、调度指挥、电话会议、指令对讲、语音信箱等多功能于一体，具备强大的商务办公和调度指令功能。根据组织机构及生产管理系统，拟设置厂总调度，对备料系统、焙烧系统、浸出