1.4 镍资源的回收利用

随着镍在国民经济中应用领域和用量的扩大，含镍废弃物也急剧增长，如镍系列电池、含镍废渣、化学镀镍废液、失活的镍催化剂、含镍的不锈钢、镍基合金等。这些来自不同途径的镍废弃物，必然对人类和动植物体造成不利影响；而镍又是国计民生的重要资源，我国的镍资源有限，目前大部分依靠进口。因此，镍资源的回收利用无论从保护生态环境，还是从国民经济的持续发展和建立资源节约型社会的国策出发都是十分重要的问题。

1.4.1 镍资源回收的现状和问题

世界上许多国家很早就开始重视对镍资源的回收使用。1950年前后，日本就开始展开对废物回收利用的研究工作，1955年后便着手回收包括镍在内的几种普通有色金属[90-92]。1974年，日本还创办了废催化剂回收协会，针对失活后的催化剂回收可利用的稀有金属。现在，日本每年从废催化剂中可回收超过一万吨左右的金属。德国于1972年颁布了废弃物管理法，规定废弃物必须作为原料回收并再次利用。1991年，英国也提出了废物的管理措施并制定了相关法规。美国环保法规也严格规定了金属废弃物的处置方式，目前，美国已建立了完整的产业链实施从废催化剂中回收贵金属，可实现美国国内73%的镍催化剂的回收，形成了一个非常健全的回收体系。

近年来，随着我国对环境保护工作的重视，国内也积极开展了镍废弃物的回收利用，并取得了很大的进步，现阶段我国镍市场新矿产镍和再生镍的供应量分别为72.9%和27.1%。但目前有关镍废弃物的回收利用，在环保资源意识、管理机制、法律法规、回收技术的开发等层面，都相对薄弱，亟待完善和强化。

1.4.2 镍资源回收利用技术

1. 从含镍废水、废液中回收镍

含镍废水主要来自镍冶炼厂、电镀、化学镀、人造金刚石生产等方面，化学沉淀法、溶剂萃取法和电解法等曾是从含镍废水中回收镍的主要方法[93-94]。

化学沉淀法是一种较传统的处理含镍废液方法，主要是在镍废液里加入氢氧化物、碳酸盐、硫化物等沉淀剂，使镍沉淀，再通过有效的方式分离回收。

近年来，溶剂萃取法被认为是很有潜力的一种镍回收方法，该方法利用化合物在两种互不相溶的溶剂中的溶解度或分配系数的不同，使目标物质从原来的溶剂内转移到另一种溶剂中的萃取技术，由于具有成本低、能耗低、效益高、流程短、易自动化控制等特点而得到广泛应用。溶剂萃取法既可以提高镍离子的浓度又可以回收镍。该技术存在两个颇具潜力的发展方向：一是选择更有效的萃取剂对镍进行萃取，使之与其他金属离子有效分离；二是同时提取废水中除镍之外的有价值的金属离子，从而实现对镍的提纯和获取更高的收益。

电解法是通过利用外加电能使镍离子在阴极沉积，使用电解法的前提是镍离子浓度达到一定水平。由于工业含镍废水中的镍离子浓度较低，因此限制了该方法的使用。

本书3.2.3节详细介绍了采用膜处理法对泡沫镍电沉积镍废水的处理，这是一种对镍盐及水资源均可有效回收的方法。

从废水、废液中回收镍资源的方法还有生物法、离子交换法、吸附法、电渗析法等。

2. 从废弃的镍系列电池中回收镍

关于镍系列电池[95-96]，无论生产过程产生的边角余料、不合格品，还是使用后的失效电池，都会产生大量的镍废弃物。其中有金属镍和镍的化合物，以及其他化学元素。处理的主要方法有火法冶金工艺和湿法冶金工艺。火法冶金工艺是先通过有效方式提取电池中的含镍组分，然后经过还原熔炼可得到一般纯度的镍铁合金材料，其中含镍量50%～55%，含铁量30%～35%；之后可根据需求对镍铁合金进行精炼，如氧化除去Mn、V等杂质元素，进而用于生产合金钢和铸铁等。湿法冶金工艺是将废旧的镍氢电池中含镍物质经过酸浸后（盐酸等）将含镍物质溶解，通过调控溶液的pH值沉淀出除镍以外的其他金属，最后利用金属电沉积技术得到镍金属。

3. 从镍基催化剂中回收镍

镍基催化剂经多次循环使用后，完全失去活性成为废弃的镍催化剂。目前从废弃的镍基催化剂回收镍比较有效的方法是氧化焙烧、碱浸、酸浸工艺[92]。先调控废镍催化剂颗粒大小，在氧气气氛下，煅烧镍基催化剂使之形成金属氧化物；再用氢氧化钠和氨水溶液对煅烧物进行浸泡处理，之后进行浸酸处理；大部分金属元素浸酸后溶解，经过特性化学沉淀除去其他杂质金属后，以镍盐的形式回收镍。

4. 从不锈钢和镍基合金中回收镍

不锈钢和镍基合金是镍的主要应用领域，占镍消费量的70%以上。因此，每年有大量的镍废物产生[92, 97]。其处理回收镍的方法主要有火法冶炼分离、化学溶解法以及电化学溶解法。

火法冶炼分离是根据镍钴元素和其他杂质元素与氧的亲和力不同，采用火法冶金的方法将镍钴元素和其他杂质元素进行分离回收。该方法的使用适合具有冶金背景的企业，但能耗高，并且因为不能实现铝（Al）、钒（V）、钼（Mo）等多种金属的回收，因而资源回收率较低。

化学溶解法是通过加压或加入氧化剂，将镍基合金废料溶解于盐酸或硫酸介质中进行处理，通过化学溶解、循环回收的方法，分别对钼（Mo）、镍（Ni）、铬（Cr）、钴（Co）等多种金属进行回收，但其工艺流程长，产生的废液量大，导致回收产品的成本高，效益低。

电化学溶解法是先在电弧炉中将回收的废料熔铸成阳极，然后通过电解的方式进行阳极溶解和阴极电沉积金属。这是一种较好的回收含镍合金的方法，它流程设备简单、能耗低、劳动条件好，适宜从镍基合金的废物中回收金属镍。

对于来自上述不同途径的镍废弃物，无论采取何种方法处理和回收镍资源，均应按国家环保法规彻底处置，不得产生二次污染。涉及生产过程产生的镍废水，还应当力求将三废治理消化到生产工艺的技术环节中，实现镍资源和水资源的同步回收利用。完善镍资源的回收利用，是一项既艰巨又意义非凡的工作，是使我国新经济时代的镍产业从国策机制到科学技术逐步走出一条成功的绿色制造之路的创新性工作。