1.4 鎳資源的回收利用

隨著鎳在國民經濟中應用領域和用量的擴大，含鎳廢棄物也急劇增長，如鎳系列電池、含鎳廢渣、化學鍍鎳廢液、失活的鎳催化劑、含鎳的不銹鋼、鎳基合金等。這些來自不同途徑的鎳廢棄物，必然對人類和動植物體造成不利影響；而鎳又是國計民生的重要資源，我國的鎳資源有限，目前大部分依靠進口。因此，鎳資源的回收利用無論從保護生態環境，還是從國民經濟的持續發展和建立資源節約型社會的國策出發都是十分重要的問題。

1.4.1 鎳資源回收的現狀和問題

世界上許多國家很早就開始重視對鎳資源的回收使用。1950年前后，日本就開始展開對廢物回收利用的研究工作，1955年后便著手回收包括鎳在內的幾種普通有色金屬[90-92]。1974年，日本還創辦了廢催化劑回收協會，針對失活后的催化劑回收可利用的稀有金屬。現在，日本每年從廢催化劑中可回收超過一萬噸左右的金屬。德國于1972年頒布了廢棄物管理法，規定廢棄物必須作為原料回收并再次利用。1991年，英國也提出了廢物的管理措施并制定了相關法規。美國環保法規也嚴格規定了金屬廢棄物的處置方式，目前，美國已建立了完整的產業鏈實施從廢催化劑中回收貴金屬，可實現美國國內73%的鎳催化劑的回收，形成了一個非常健全的回收體系。

近年來，隨著我國對環境保護工作的重視，國內也積極開展了鎳廢棄物的回收利用，并取得了很大的進步，現階段我國鎳市場新礦產鎳和再生鎳的供應量分別為72.9%和27.1%。但目前有關鎳廢棄物的回收利用，在環保資源意識、管理機制、法律法規、回收技術的開發等層面，都相對薄弱，亟待完善和強化。

1.4.2 鎳資源回收利用技術

1. 從含鎳廢水、廢液中回收鎳

含鎳廢水主要來自鎳冶煉廠、電鍍、化學鍍、人造金剛石生產等方面，化學沉淀法、溶劑萃取法和電解法等曾是從含鎳廢水中回收鎳的主要方法[93-94]。

化學沉淀法是一種較傳統的處理含鎳廢液方法，主要是在鎳廢液里加入氫氧化物、碳酸鹽、硫化物等沉淀劑，使鎳沉淀，再通過有效的方式分離回收。

近年來，溶劑萃取法被認為是很有潛力的一種鎳回收方法，該方法利用化合物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度或分配系數的不同，使目標物質從原來的溶劑內轉移到另一種溶劑中的萃取技術，由于具有成本低、能耗低、效益高、流程短、易自動化控制等特點而得到廣泛應用。溶劑萃取法既可以提高鎳離子的濃度又可以回收鎳。該技術存在兩個頗具潛力的發展方向：一是選擇更有效的萃取劑對鎳進行萃取，使之與其他金屬離子有效分離；二是同時提取廢水中除鎳之外的有價值的金屬離子，從而實現對鎳的提純和獲取更高的收益。

電解法是通過利用外加電能使鎳離子在陰極沉積，使用電解法的前提是鎳離子濃度達到一定水平。由于工業含鎳廢水中的鎳離子濃度較低，因此限制了該方法的使用。

本書3.2.3節詳細介紹了采用膜處理法對泡沫鎳電沉積鎳廢水的處理，這是一種對鎳鹽及水資源均可有效回收的方法。

從廢水、廢液中回收鎳資源的方法還有生物法、離子交換法、吸附法、電滲析法等。

2. 從廢棄的鎳系列電池中回收鎳

關于鎳系列電池[95-96]，無論生產過程產生的邊角余料、不合格品，還是使用后的失效電池，都會產生大量的鎳廢棄物。其中有金屬鎳和鎳的化合物，以及其他化學元素。處理的主要方法有火法冶金工藝和濕法冶金工藝。火法冶金工藝是先通過有效方式提取電池中的含鎳組分，然后經過還原熔煉可得到一般純度的鎳鐵合金材料，其中含鎳量50%～55%，含鐵量30%～35%；之后可根據需求對鎳鐵合金進行精煉，如氧化除去Mn、V等雜質元素，進而用于生產合金鋼和鑄鐵等。濕法冶金工藝是將廢舊的鎳氫電池中含鎳物質經過酸浸后（鹽酸等）將含鎳物質溶解，通過調控溶液的pH值沉淀出除鎳以外的其他金屬，最后利用金屬電沉積技術得到鎳金屬。

3. 從鎳基催化劑中回收鎳

鎳基催化劑經多次循環使用后，完全失去活性成為廢棄的鎳催化劑。目前從廢棄的鎳基催化劑回收鎳比較有效的方法是氧化焙燒、堿浸、酸浸工藝[92]。先調控廢鎳催化劑顆粒大小，在氧氣氣氛下，煅燒鎳基催化劑使之形成金屬氧化物；再用氫氧化鈉和氨水溶液對煅燒物進行浸泡處理，之后進行浸酸處理；大部分金屬元素浸酸后溶解，經過特性化學沉淀除去其他雜質金屬后，以鎳鹽的形式回收鎳。

4. 從不銹鋼和鎳基合金中回收鎳

不銹鋼和鎳基合金是鎳的主要應用領域，占鎳消費量的70%以上。因此，每年有大量的鎳廢物產生[92, 97]。其處理回收鎳的方法主要有火法冶煉分離、化學溶解法以及電化學溶解法。

火法冶煉分離是根據鎳鈷元素和其他雜質元素與氧的親和力不同，采用火法冶金的方法將鎳鈷元素和其他雜質元素進行分離回收。該方法的使用適合具有冶金背景的企業，但能耗高，并且因為不能實現鋁（Al）、釩（V）、鉬（Mo）等多種金屬的回收，因而資源回收率較低。

化學溶解法是通過加壓或加入氧化劑，將鎳基合金廢料溶解于鹽酸或硫酸介質中進行處理，通過化學溶解、循環回收的方法，分別對鉬（Mo）、鎳（Ni）、鉻（Cr）、鈷（Co）等多種金屬進行回收，但其工藝流程長，產生的廢液量大，導致回收產品的成本高，效益低。

電化學溶解法是先在電弧爐中將回收的廢料熔鑄成陽極，然后通過電解的方式進行陽極溶解和陰極電沉積金屬。這是一種較好的回收含鎳合金的方法，它流程設備簡單、能耗低、勞動條件好，適宜從鎳基合金的廢物中回收金屬鎳。

對于來自上述不同途徑的鎳廢棄物，無論采取何種方法處理和回收鎳資源，均應按國家環保法規徹底處置，不得產生二次污染。涉及生產過程產生的鎳廢水，還應當力求將三廢治理消化到生產工藝的技術環節中，實現鎳資源和水資源的同步回收利用。完善鎳資源的回收利用，是一項既艱巨又意義非凡的工作，是使我國新經濟時代的鎳產業從國策機制到科學技術逐步走出一條成功的綠色制造之路的創新性工作。