專利名稱：從浸出液中回收鎳和/或鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于從浸出液中回收鎳和/或鈷的方法。特別是，本發(fā)明提供了 使用置換法從來自含有鎳和/或鈷的礦石的浸出處理的富集浸出液(PLS)中回收鎳和/或 鈷的改進的濕法冶金方法，并且在下文中結(jié)合該示例性應(yīng)用公開本發(fā)明是方便的。然而，應(yīng) 當理解本發(fā)明不限于該應(yīng)用并且能夠用于從任何含鎳和/或鈷離子的溶液中回收鎳和/或 鈷。
背景技術(shù)：
本發(fā)明背景的以下討論旨在便于本發(fā)明的理解。然而，應(yīng)當理解，該討論不是認 同或者承認任何引用的材料截止到本申請的優(yōu)先權(quán)日是公開的，已知的或公知常識的一部 分。含紅土鎳的礦床通常在同一礦床中包含氧化物型礦石、褐鐵礦和硅酸鹽型礦石、 腐泥土。傾向于通過涉及焙燒和電熔煉技術(shù)的高溫冶金法來處理較高鎳含量的腐泥土以產(chǎn) 生鎳鐵。商業(yè)上通常用高溫冶金法和濕法冶金法的組合來處理較低鎳含量褐鐵礦和褐鐵礦 /腐泥土的混合物，例如高壓酸浸出(HPAL)法、Caron還原焙燒-碳酸銨浸出法、大氣壓攪 拌酸浸出法(atmospheric pressure agitation acid leach processes)禾口堆浸法。商業(yè)上以多種方式處理含鎳的硫化物礦床。一種這樣的方式為產(chǎn)生漂浮濃縮物， 由此將鎳內(nèi)容物氧化浸出。諸如熔煉為锍隨后浸出或者將礦石自身直接堆浸的其它方法也 產(chǎn)生含鎳的溶液。在每一這些方法中，產(chǎn)生含鎳鹽和鈷鹽的浸出液，隨后將其運輸至加工廠，在加工 廠中回收金屬鎳。目前，使用諸如沉淀為硫化物或混合的氫氧化物、通過溶劑提取處理、離 子交換法、氫還原或其它已知的冶金加工途徑的方法將鎳和鈷從PLS中回收，從而提取并 分離鎳和鈷。英國專利第GB1311294號提供獲得復(fù)合金屬粉末形式的鎳金屬的備選方法。在該 專利中，提出了置換法，其中將含鎳離子的鹽溶液添加至具有鋁金屬粉末或由尺寸小于40 微米的顆粒組成的鋁金屬漿的混合容器中。攪拌溶液直至金屬鋁粉末晶粒完全被金屬鎳替 換。沒有對于該方法的工業(yè)應(yīng)用的描述。大體上，本發(fā)明目的是提供從浸出液或含鎳和/或鈷離子的溶液中回收鎳和/或 鈷的替代方法。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供了從含鎳和/或鈷的溶液中回收鎳和/或鈷的方法，所述方法包 括(i)將含鎳和/或鈷的溶液與比鎳和/或鈷負電性更大的至少一種金屬的金屬顆 粒接觸，由此使得溶液中的鎳和/或鈷與所述金屬顆粒之間發(fā)生置換過程，從而產(chǎn)生鎳和/ 或鈷置換物；以及(ii)將所述鎳和/或鈷置換物與所述金屬顆粒分離，從而產(chǎn)生包含鎳和/或鈷置 換物的漿液。
置換是非均相過程(heterogeneous process)，其中離子在固體金屬界面被還原 為零價。該過程允許從含有所述金屬的金屬鹽溶液中直接獲得粉末。在置換過程中，將金 屬A的鹽溶液(例如，鎳和/或鈷鹽)與比金屬A負電性更大的金屬B的晶粒接觸，在所述 晶粒中，從其邊緣至其中心產(chǎn)生金屬B被金屬A的置換。如果該過程全部完成，則在最初引 入金屬A溶液的金屬B晶粒非常小的情況下，溶液僅含有金屬A的晶粒。如果該過程僅部 分完成，則可以產(chǎn)生包含金屬B的中央核心和金屬A外層的復(fù)合晶粒。本發(fā)明的置換法可以用于從任何類型的含鎳和/或鈷離子的溶液中提取鎳和/或 鈷金屬。然而，含鎳和/或鈷離子或鹽的溶液通常是來自含鎳和/或鈷礦石的浸出處理的 富集浸出液(PLS)。在大多數(shù)情況下，含鎳和/或鈷的PLS來源于施用于含鎳和/或鈷的礦 石的浸出處理，所述礦石例如含鎳和/或鈷的紅土和/或硫化物礦石。在一個實施方案中， 從施用于含鎳和/或鈷的紅土礦石的浸出處理獲得含鎳和/或鈷的PLS。在另一實施方案 中，從施用于含鎳和/或鈷的硫化物礦石的浸出處理獲得含鎳和/或鈷的PLS。如在背景 中所示，已知用于從含鎳和/或鈷的礦石中提取鎳和/或鈷的多種浸出處理。這意味著本 發(fā)明能夠使用任何這些浸出處理。在這點上，施用于含鎳和/或鈷的紅土礦石并且為本發(fā) 明的方法提供含鎳和/或鈷的PLS的浸出處理可獲自高壓酸浸出(HPAL)法、Caron還原焙 燒-碳酸銨浸出法、大氣壓攪拌酸浸出法和堆浸法中的至少一種。此外，施用于含鎳和/或 鈷的材料并且為本發(fā)明的方法提供含鎳和/或鈷的PLS的浸出處理可通過將含有鎳和/或 鈷硫化物的材料通過氧化加壓浸出(oxidative pressure leaching)、大氣壓浸出或堆浸 的浸出來獲得。在含鎳和/或鈷的溶液與金屬顆粒之間獲得良好的固-液接觸以幫助置換過程是 重要的。在大多數(shù)情況下，這需要確保固體金屬顆粒和含鎳和/或鈷的溶液之間充分混合。 在某些實施方案中，這需要使將含鎳和/或鈷的溶液與金屬顆粒接觸的步驟在包括混合裝 置或攪拌器的合適的處理容器中進行。在其它實施方案中，在金屬顆粒流化床中進行含鎳 和/或鈷的溶液與金屬顆粒接觸的步驟。優(yōu)選地，該過程還包括使用大體上向上定向的含 鎳和/或鈷的溶液流將金屬顆粒的流化床流化的步驟。通常，這需要含鎳和/或鈷的溶液 進料至處理容器流化室，由基本上位于金屬顆粒床下方的位置進入金屬顆粒床。所述金屬顆粒可以包括比鎳和/或鈷負電性更大的任何適合的金屬。本申請人已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)當金屬顆粒包括鋁金屬時，本發(fā)明的方法有效工作。更優(yōu)選地，所述金屬顆粒包含 鋁金屬。鋁金屬具有低密度的優(yōu)勢，使得該金屬如在本發(fā)明的一種形式中所期望的適于在 流化塔中(fluidising column)的流化。此外，與鎳和/或鈷相比，用鋁-鎳置換體系和 鋁-鈷置換體系僅需要以重量計少量的鋁可獲得鎳和/或鈷的良好收率。鎳反應(yīng)的化學(xué)反 應(yīng)式為3Ni2++2Al° — 3Ni°+2Al3+(l)由于與鎳的分子量為58. 69相比，鋁的分子量為26. 98，所以用于反應(yīng)的鋁的理論 量為306. 47kg每噸鎳。鈷(II)的相應(yīng)的反應(yīng)為3Co2++2A1° — 3CO°+2A13+(2)以上置換反應(yīng)(1)和( 能夠允許完全進行從而完全用鎳和/或鈷替換鋁或者能 夠進行控制以允許金屬顆粒的僅部分置換?！安糠种脫Q”表示來自含鎳和/或鈷的溶液的鎳和/或鈷對金屬粉末晶粒的不完全的替換。在某些實施方案中，置換過程部分完成至以下 程度，即產(chǎn)生包括金屬顆粒的金屬中央核心和僅鎳和/或鈷置換物薄層的復(fù)合晶粒。優(yōu)選 地，隨后可以將該鎳和/或鈷置換物的薄表面層斷裂、剪切或者以其它方式與金屬顆粒中 央核心分離。應(yīng)當理解當在溶液中同時發(fā)生鎳和鈷的置換反應(yīng)(分別為(1)和O))時，鎳金屬 和鈷金屬都能夠替換金屬顆粒上的金屬晶粒。這能夠?qū)е禄旌系逆?鈷置換物產(chǎn)物。正如能夠理解的，可以通過選擇性控制至少一種過程參數(shù)來控制置換反應(yīng)的程 度，所述過程參數(shù)包括(但不限于)進料通過金屬顆粒的含鎳和/或鈷的溶液的流速中的 至少一個、金屬顆粒在含鎳和/或鈷的溶液中的停留時間、含鎳和/或鈷的溶液的PH和金 屬顆粒的粒度分布。優(yōu)選地，選擇金屬顆粒的粒度分布以允許金屬顆粒的僅部分置換。本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以將鋁粉末用于從所述手段產(chǎn)生的含鎳和/或鈷的處理溶 液中置換鎳和/或鈷。在這點上，可以選擇條件使得在置換過程期間，消耗大部分的鋁，并 且獲得高收率的高度濃縮的含鎳和/或鈷的置換物。此外，本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)盡管使用鋁粉末是方便的，但與金屬的體積相比，其具有 過度表面氧化的缺點。因此在一實施方案中，本發(fā)明的方法使用較大尺寸的顆粒用于置換 反應(yīng)。在某些實施方案中，至少部分金屬顆粒為球團的形式。優(yōu)選地，金屬顆粒的平均粒度 為0. lmm-25mm。更優(yōu)選地，金屬顆粒的平均粒度為5mm-15mm。一旦置換反應(yīng)已經(jīng)完成，則優(yōu)選將未處理和未反應(yīng)的金屬顆粒(置換劑 (cementation reagent)顆粒)與所需的鎳和/或鈷置換物產(chǎn)物分離。因此在某些實施方 案中，將鎳和/或鈷置換物與金屬顆粒的分離的步驟包括基于大小的分離。在這些實施方 案中，可以通過大小選擇置換劑的形式以允許相當部分的小的鎳和/或鈷置換物顆粒與置 換劑顆粒分離。在一個實施方案中，該分離步驟包括將混合的顆粒通過篩的步驟，所述篩具 有選定為基本上通過鎳和/或鈷置換物顆粒并基本上保留置換劑顆粒的篩孔大小。在另一 實施方案中，該分離步驟包括在流化室中流化顆?；旌衔锊⒄{(diào)節(jié)流化速度以造成保留較大 的置換劑顆粒并且較小的鎳和/或鈷置換物顆粒從流化室清除的步驟。在某些實施方案中，提供了用于將含鎳和/或鈷的溶液與金屬顆粒接觸的流化容 器。將含鎳和/或鈷的溶液進料至金屬顆粒的流化床，從而使溶液中的鎳和/或鈷與金屬 顆粒之間能夠發(fā)生置換過程以產(chǎn)生鎳和/或鈷置換物。流化容器可以為任何適當?shù)奶幚砣萜?，其中可以布置流化層。?yōu)選地，所述流化容 器為具有至少一個流化層的垂直流化塔。在本發(fā)明方法的一個實施方案中，金屬顆粒由平均粒度為5mm-15mm的鋁球團組 成。為了能夠使含鎳和/或鈷的溶液引起鋁球團床的流化，優(yōu)選將含鎳和/或鈷的溶 液從位于鋁球團床以下的位置進料至流化容器中，從而流化球團。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果攪拌鋁球團，則該攪拌能夠斷裂、剪切所得鎳和/或鈷置換物 或者以其他方式將所得鎳和/或鈷置換物從鋁球團未反應(yīng)的中央核心分離。因此，優(yōu)選配 置流化床以允許流化床中的鋁球團具有一定程度的攪拌以促進鎳和/或鈷置換物與球團 表面的分離。該部分的置換過程能夠幫助所得鎳和/或鈷置換物的回收，因為所得的鎳和/或鈷置換物相對于鋁球團未反應(yīng)的中央核心具有小得多的粒度，從而允許過濾方法基本上將 鋁球團和鎳和/或鈷置換物與來自處理容器的流出物分離，置換反應(yīng)發(fā)生在所述處理容器 中。因此，優(yōu)選所述流化容器還包括篩，其大小允許大部分鎳和/或鈷置換物通過并基本上 保留金屬顆粒。優(yōu)選地，所述篩位于流化容器出口前方。可選擇地或除了包括篩之外，流化容器優(yōu)選包括較大橫截面面積的部分，該部分 允許溶液流速下降低于鋁球團的流化速度，但不低于較小鎳和/或鈷置換物顆粒的流化速 度，使得鎳和/或鈷置換物顆粒從流化容器中清除并且鋁球團返回容器中。優(yōu)選調(diào)節(jié)含鎳和/或鈷的溶液的pH以允許來自溶液的鎳和/或鈷置換物的最大 收率，同時最小化鋁與氫離子反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的不希望的副反應(yīng)的鋁消耗。此外，可以選擇含 鎳和/或鈷的溶液的PH，使得從球團溶解的鋁不被水解并從溶液中沉淀。此外，可以選擇 PH以最大化鋁金屬表面的反應(yīng)性，例如通過從表面除去天然存在的氧化物層。優(yōu)選地，可以 將PH調(diào)節(jié)或保持在0-4. 5的范圍。更優(yōu)選地，可以將pH調(diào)節(jié)或保持在2-3. 5的范圍。在本發(fā)明的方法中還能夠使用其它富集步驟，以富集由置換過程產(chǎn)生的漿液的固 體內(nèi)容物。在某些實施方案中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(a)將含鎳和/或鈷置換物的所得漿液增稠。此外或可選擇地，本發(fā)明的方法還能夠包括以下步驟(b)將含鎳和/或鈷置換物的所得漿液過濾。此外或可選擇地，本發(fā)明的方法還能夠包括以下步驟(c)鎳和/或鈷的磁分離。盡管在2-3. 5的優(yōu)選pH下的操作有利地保留溶液中的鋁，但備選方案在3. 5-6的 PH下進行操作，由此鋁被水解并沉淀為氫氧化鋁。在本發(fā)明的該實施方案中，使用磁分離從 非磁性氫氧化鋁顆粒中回收鎳和/或鈷置換物的金屬和磁性鎳和/或鈷顆粒是有用的。可 選擇地或此外，固體分離后，可以通過使用適當?shù)慕鰟┑慕鰜沓溲趸X顆粒。常規(guī) 的浸出劑為堿性試劑，例如氫氧化鈉溶液。在含鎳的礦石或材料的浸出的正常過程中，一定量的鈷也會存在于包含所得含鎳 的PLS中。在本發(fā)明中，可以與通過置換回收鎳的同時通過置換從溶液中回收鈷。在這些實 施方案中，金屬顆粒優(yōu)選地選擇為比鎳和鈷負電性更大，這使浸出液中的鎳和鈷與金屬顆 粒之間能夠發(fā)生置換過程，從而產(chǎn)生鎳置換物和鈷置換物或在不能保持分離的情況下產(chǎn)生 組合的鎳/鈷置換物。一旦置換過程進行到所需的金屬顆粒至鎳和/或鈷置換物的轉(zhuǎn)化， 隨后可以將鎳和/或鈷置換物與金屬顆粒分離，從而產(chǎn)生包括具有鎳內(nèi)容物和鈷內(nèi)容物的 置換物的漿液?？蛇x擇地，在進行置換反應(yīng)之前，可以除去PLS的鈷內(nèi)容物，這允許產(chǎn)生基本上無 鈷的鎳置換物產(chǎn)物。類似地，當期望回收鈷時，在進行置換反應(yīng)之前，可以除去PLS的鎳內(nèi) 容物，這允許產(chǎn)生基本上無鎳的鈷置換物產(chǎn)物。不像現(xiàn)有的由可選鎳和/或鈷回收方法產(chǎn)生的含鎳和/或鈷的中間體產(chǎn)物，由本 發(fā)明的某些實施方案產(chǎn)生的含鎳和/或鈷的置換物高度適于直接轉(zhuǎn)化為合金，例如通過在 熔爐中熔化。在這些實施方案中，本發(fā)明還可以包括以下步驟(i)將鎳和/或鈷置換物進料至直接熔爐中以產(chǎn)生熔化的鎳和/或鈷金屬；以及(ii)鑄造熔化的鎳和/或鈷金屬以產(chǎn)生鑄造鎳和/或鈷金屬產(chǎn)品。
優(yōu)選使置換物的鎳內(nèi)容物形成團塊(briquetts)(優(yōu)選地在漿液富集步驟后)并 添加至熔爐的進料中，鎳和/或鈷在熔爐中熔化。優(yōu)選地，在熔爐中加熱將雜質(zhì)與鎳置換物 團塊分離，所述雜質(zhì)例如材料中的任何殘余的鋁。此外，由于能夠?qū)X添加至熔爐進料中以 除去熔化中的氧氣，所以置換物中殘余的鋁通過代替單獨添加鋁的需要而發(fā)揮有價值的作 用。優(yōu)選地，將置換物團塊在電熔爐中進行熔化。在本方法的另一優(yōu)選實施方案中，使鎳置換物成形為團塊，并將這些團塊引入 含有熔化合金的容器、坩堝或熔爐中，所述熔化的合金基本上包含鐵和鎳(也被稱為“鎳 鐵”)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了從含鎳的礦石中回收鎳的方法，所述方法包括(a)使含鎳的礦石進行浸出處理以產(chǎn)生含鎳的富集浸出液；(b)將含鎳的富集浸出液與鋁金屬顆粒接觸，從而使富集浸出液中的鎳和鋁金屬 顆粒之間能夠發(fā)生置換過程以產(chǎn)生鎳置換物；(c)將鎳置換物與鋁金屬顆粒分離，從而產(chǎn)生包含鎳置換物的漿液；(d)使鎳置換物成形為團塊；以及(e)將鎳置換物團塊引入含有熔化的合金的容器、坩堝或熔爐中，所述熔化合金基 本上包含鐵和鎳。在本發(fā)明方法的該方面，將鎳從礦石中浸出，通過鋁金屬手段置換，使置換物成為 團塊，并將團塊添加至熔化的鎳鐵中。附圖簡述現(xiàn)在，參考以下附圖描述本發(fā)明，所述附圖舉例說明本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方案， 其中

圖1為說明根據(jù)本發(fā)明一個實施方案，從含鎳和鈷的礦石中回收鎳和鈷的方法的 流程圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的流化床塔的示意圖。詳細描述圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施方案，從含鎳和鈷的礦石中回收鎳和鈷的方法的流 程圖。該方法利用置換過程從含鎳和鈷的富集浸出液(PLS)中回收鎳和鈷的金屬內(nèi)容物， 隨后將其在電熔爐中熔化產(chǎn)生適于鑄造的鎳熔化物。如在圖1中提出的方法所示，使用硫酸溶液將含紅土鎳和鈷的礦石進行浸出處理 步驟。該浸出處理可以為例如高壓酸浸出(HPAL)法、Caron還原焙燒-碳酸銨浸出法、大 氣壓攪拌酸浸出法和堆浸法中的至少一種。盡管示例的方法涉及含紅土鎳的礦石，應(yīng)當理 解圖1中所示的類似方法能夠用于含鎳的硫化物礦石、濃縮物、锍或中間體。當使用含鎳的 硫化物材料時，圖1中顯示的浸出處理步驟可以為例如氧化加壓浸出、大氣壓浸出或堆浸 中的至少一種。從流程中的處理產(chǎn)生含鎳離子和鈷離子的PLS，然后將其進行諸如過濾或或類似 的固體、液體分離步驟以將廢礦石與PLS溶液分離。隨后使PLS溶液通過純化階段，其中 將諸如鐵和鋁的雜質(zhì)去除。一種合適的純化階段為離子交換法，例如BHP Billiton SSM Technology Pty Ltd.名下的國際專利公開第W0/2006/029443號中公開的方法。在其它形 式中，可以通過添加諸如石灰石、碳酸銨或類似的提取劑來去除各種雜質(zhì)。將諸如鐵和鋁的雜質(zhì)棄于廢液流中并產(chǎn)生包含純化的鎳離子和鈷離子的PLS。如果需要，可以將鈷從純化的PLS分離以產(chǎn)生鈷產(chǎn)物和基本上無鈷的含鎳溶液。 這可以使用以下分離方法來實現(xiàn)例如離子交換、選擇性沉淀或諸如次膦酸Cyanex 272的 溶劑提取的其它合適的選擇性提取方法。然后，將含鎳和/或鈷的溶液進行置換。置換層可以在任何適當?shù)奶幚砣萜髦羞M 行，所述處理容器包括混合裝置、攪拌器或其它固-液混合手段。置換處理容器的一個優(yōu) 選實施方案是圖2中所示的流化塔。在本說明書稍后，將結(jié)合本圖更詳細地解釋該形式的 置換處理容器。將置換處理容器用于使含有純化的鎳離子和鈷離子的溶液與鋁金屬顆粒接 觸。在這點上，將鋁金屬球團或鋁金屬粉末進料至或者以其他方式置于置換處理容器中。在 置換處理容器中，允許PLS中的鎳和鈷與鋁金屬顆粒之間發(fā)生置換過程以產(chǎn)生鎳和/或鈷 置換物與未處理的和未反應(yīng)的試劑鋁顆粒的混合物。因此，置換反應(yīng)能夠得到包括鎳、鈷或 在不能保持分離的情況下的組合的鎳/鈷內(nèi)容物的置換物顆粒。一旦置換反應(yīng)進行到所需的置換轉(zhuǎn)化，通常為鋁粉末或球團部分轉(zhuǎn)化為鎳金屬和 鈷金屬，分離階段用于將未處理的和未反應(yīng)的鋁顆粒與所需的鎳和/或鈷置換物產(chǎn)物分 離。所述分離階段可以脫離于發(fā)生置換反應(yīng)的置換處理容器，或者可以是本處理容器中的 組成部分。在一個實施方案中，所述分離階段可以包括篩或者另一方法，所述篩具有選定為 使鎳置換物顆粒基本上通過并使置換劑顆?；旧媳Ａ舻暮Y孔大小?？梢詫⑽刺幚淼暮臀?反應(yīng)的(消耗過的)鋁顆粒或球團回收到置換處理容器中用于進一步的置換反應(yīng)。鎳和/或鈷置換物產(chǎn)物作為混合了硫酸鋁溶液和諸如硫酸鎂和硫酸錳的其它PLS 雜質(zhì)的固體鎳和/或鈷置換物的漿液離開分離階段。通過諸如磁分離、洗滌、增稠和/或過 濾處理的一種或多種固/液階段處理該漿液，從而從鎳和/或鈷置換物產(chǎn)物中基本上除去 過量的溶液。隨后將所得的含鎳和/或鈷的置換物產(chǎn)物發(fā)送至市場?？蛇x擇地，隨后可以將其 成形為團塊，所述團塊被進料至熔爐以產(chǎn)生鎳和/或鈷富集熔化物。隨后可以在適當?shù)蔫T 造處理中加工所述熔化物產(chǎn)生鑄造鎳和/或鈷產(chǎn)品。有利的是，在前述任選的鈷分離方法中將鈷與鎳分離允許產(chǎn)生基本上無鈷的鎳團 塊。在該情況下，如在圖1中的虛線所示，可以將鎳置換物團塊引入包含熔化的鎳鐵合金的 容器、坩堝或熔爐中。隨后可以將所得鎳鐵熔化物在適當?shù)蔫T造處理中進行處理以產(chǎn)生鑄
造銀鐵合金廣品。還應(yīng)當理解在其它實施方案中，在置換階段之前，可以使用諸如選擇性沉淀、諸如 Cyanex 272 SX的溶劑提取或類似的提取方法從溶液中提取PLS的鈷內(nèi)容物，從而提供用 于置換反應(yīng)的富鎳溶液。該富鎳溶液的置換將產(chǎn)生富鎳漿液，可以將所述富鎳漿液進料至 熔爐中以產(chǎn)生用于鑄造的鎳熔化物。圖2顯示在根據(jù)本發(fā)明的鎳回收方法中，能夠用于進行從含鎳的溶液中回收鎳的 置換反應(yīng)的垂直流化床塔10?？梢詫⒃摯怪绷骰菜?0用于圖1中所示的Ni/Co置換步 馬聚。示例性的流化床塔10包括單一流化床層12，所述單一流化床層12包含鋁金屬球 團。選擇鋁金屬球團的粒度分布，以允許鋁金屬球團的僅部分置換。因此，鋁金屬球團的平 均粒度為5mm-15mmο
在使用時，將含鎳的溶液進料至鋁金屬球團的流化床12，從而使PLS的鎳離子和 鈷離子與鋁金屬球團之間能夠發(fā)生置換過程以產(chǎn)生具有鎳金屬和鈷金屬內(nèi)容物的置換物。 將PLS從鋁金屬球團流化床12下方的入口 14處進料至流化床塔10中，從而流化鋁金屬球 團。在床12中流化攪拌鋁金屬球團，引起形成的鎳和/或鈷置換物斷裂、剪切或者以其他 方式將所得的鎳和/或鈷置換物與鋁金屬球團未反應(yīng)的中央核心分離。在將溶液進料至流化床塔10之前，將含鎳的溶液的pH調(diào)節(jié)或者保持為2-3. 5的 范圍，以允許來自溶液的鎳置換物的最大收率，同時最小化鋁與氫離子反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的不 期望的副反應(yīng)的球團的鋁消耗。該PH還基本上防止從球團溶解的鋁被水解并從溶液中沉 淀。如果需要，可以在與應(yīng)用相容的其它PH范圍下操作塔，例如在酸浸出處理中pH為3. 5-6 或者在Caron氨法(Caron ammoniacal process)中pH為7.5-10。在這些備選方案中，可 以產(chǎn)生氫氧化鋁的部分產(chǎn)物污染，期望需要去除處理，例如堿浸出或磁分離。示例性的流化塔10還具有位于流化塔10的出口 18前方的篩孔16。將篩孔16的 大小定為允許大部分的鎳和/或鈷置換物通過產(chǎn)物出口 18并基本上將鋁金屬球團保留在 流化塔10中。來自出口 18的流出物為含有含鎳和鈷的置換物的漿液的形式，隨后可以將 所述漿液通過其它濃縮和/或增稠方法進行處理。該流化塔10還可以包括較大橫截面面 積的部分，該部分允許溶液流速下降低于鋁球團的流化速度，但不低于較小的鎳置換物顆 粒的流化速度。由此將鎳和鈷置換物顆粒從流化塔10中清除并且鋁球團返回至流化塔10 中。本發(fā)明提供了從溶液中回收鎳和/或鈷的備選方法，所述溶液例如通過浸出含鎳 和/或鈷的材料所產(chǎn)生的富集浸出液。本發(fā)明具有數(shù)個優(yōu)勢。一項優(yōu)勢為與使用諸如硫離 子或氫氧離子的沉淀試劑的其它回收方法所產(chǎn)生的材料相比，產(chǎn)生更高等級的含鎳和/或 鈷的材料。與使用常規(guī)回收方法所形成的其它類似的含鎳和/或鈷的中間體產(chǎn)物相比，從 本發(fā)明的方法獲得的置換物能夠含有按重量計和按體積計的更多的鎳，并由此能夠較低成 本地運輸。本發(fā)明的另一優(yōu)勢在于與使用諸如硫化物沉淀物的常規(guī)回收方法所形成的類似 材料相比，來自本發(fā)明方法的置換物易于沉降并且過濾，并由此更易于處理。使用鋁球團的 本發(fā)明的那些形式的另一優(yōu)勢在于可以安全地并且方便地運輸、處理并保存鋁球團，并因 此本發(fā)明的方法特別適于遠距離的操作和采礦地點。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，除了那些特定描述的方案，本文所述的本發(fā)明容易進 行變化和改動。應(yīng)當理解本發(fā)明包括所有這樣的變化和改動，所述變化和改動落入本發(fā)明 實質(zhì)和范圍內(nèi)。貫穿于本說明書的描述和權(quán)利要求的單詞“包括(comprise) ”以及諸如“包括 (comprising) ”和“包括(comprises) ”的該單詞的變體并非旨在排除其它添加物、組分、整 體或步驟。
權(quán)利要求
1.從含鎳和/或鈷的溶液中回收鎳和/或鈷的方法，其包括(i)將含鎳和/或鈷的溶液與比鎳和/或鈷負電性更大的至少一種金屬的金屬顆粒接 觸，從而使所述溶液中的鎳和/或鈷與所述金屬顆粒之間能夠發(fā)生置換過程而產(chǎn)生鎳和/ 或鈷置換物；以及( )將所述鎳和/或鈷置換物與所述金屬顆粒分離，從而產(chǎn)生包含鎳和/或鈷置換物 的漿液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含鎳和/或鈷的溶液為從含鎳和/或鈷的紅土 礦石或硫化物礦石、濃縮物、锍或中間體的浸出處理獲得的富集浸出液。
3.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述金屬顆粒包括鋁金屬。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述金屬顆粒的粒度分布被選擇為允許 所述金屬顆粒的僅部分置換。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中進行所述置換過程以產(chǎn)生包括所述金屬顆粒的金屬 中央核心和鎳和/或鈷置換物薄表面層的置換產(chǎn)物。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述金屬顆粒的平均粒度為 0. lmm-25mm0
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述金屬顆粒的平均粒度為lmm-15mm。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中至少部分的所述金屬顆粒為球團的形式。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中在所述金屬顆粒的流化床中進行所述含 鎳和/或鈷的溶液與所述金屬顆粒接觸的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其還包括使用大體上向上定向的所述含鎳和/或鈷的溶 液流將所述金屬顆粒的流化床流化的步驟。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中將所述鎳和/或鈷置換物與所述金屬 顆粒分離的步驟包括基于大小的分離。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中基于大小的分離包括以下步驟使來自所述金屬顆粒的鎳和/或鈷置換物的混合物通過篩，所述篩具有選定為基本上 通過所述鎳和/或鈷置換物顆粒并基本上保留置換劑顆粒的篩孔大小。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中基于大小的分離包括以下步驟在流化室中流化顆粒混合物并調(diào)節(jié)流化速度以造成保留較大的置換劑顆粒并且較小 的鎳和/或鈷置換物顆粒從所述流化室中清除。
14.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中在置換過程期間，將所述含鎳和/或鈷 的溶液的PH保持在0-4. 5的范圍。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在置換過程期間，將所述含鎳和/或鈷的溶液的 PH保持在2-3. 5的范圍。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中將所述含鎳和/或鈷的溶液的pH保持在3.5-10 的范圍，并且在反應(yīng)期間氫氧化鋁或氧化鋁沉淀。
17.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其還包括以下步驟將包含鎳和/或鈷置換 物的所得漿液增稠。
18.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其還包括以下步驟將包含鎳和/或鈷置換物的所得漿液過濾。
19.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其還包括以下步驟磁分離所述鎳和/或鈷顆粒。
20.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其還包括以下步驟將氫氧化鋁或氧化鋁 浸出以從所述鎳和/或鈷顆粒中去除氫氧化鋁或氧化鋁。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述浸出步驟使用包含氫氧化鈉溶液的浸出劑。
22.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其還包括以下步驟(i)將所述鎳和/或鈷置換物進料至直接熔化爐中以產(chǎn)生熔化的鎳和/或鈷金屬；以及( )鑄造所述熔化的鎳和/或鈷金屬以產(chǎn)生鑄造鎳和/或鈷金屬產(chǎn)品。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其還包括以下步驟 (i)將所述鎳和/或鈷置換物成形為團塊；以及隨后 ( )將所述鎳和/或鈷置換物進料至直接熔化爐中。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其還包括以下步驟 (i)將所述鎳和/或鈷置換物成形為團塊；以及隨后( )將所述團塊引入含有熔化的合金的容器、坩堝或熔爐中，所述合金基本上包含鐵 和鎳和/或鈷。
25.從含鎳的礦石中回收鎳的方法，其包括(a)將含鎳的礦石進行浸出處理以產(chǎn)生含鎳的富集浸出液；(b)將所述含鎳的富集浸出液與鋁金屬顆粒接觸，從而使所述富集浸出液中的鎳與鋁 金屬顆粒之間能夠發(fā)生置換過程而產(chǎn)生鎳置換物；(c)將所述鎳置換物與所述鋁金屬顆粒分離，從而產(chǎn)生包含鎳置換物的漿液；(d)將所述鎳置換物成形為團塊；以及(e)將所述鎳置換物團塊引入含有熔化的合金的容器、坩堝或熔爐中，所述合金基本上 包含鐵和鎳。
26.根據(jù)附圖，基本上如本文所述的從含鎳和/或鈷的溶液中回收鎳和/或鈷的方法。
全文摘要
從含鎳和/或鈷的溶液中回收鎳和/或鈷的方法，其包括(i)將含鎳和/或鈷的溶液與比鎳和/或鈷負電性更大的至少一種金屬的金屬顆粒接觸，從而使所述溶液中的鎳和/或鈷與所述金屬顆粒之間能夠發(fā)生置換過程而產(chǎn)生鎳和/或鈷的置換物；以及(ii)將所述鎳和/或鈷置換物與所述金屬顆粒分離，從而產(chǎn)生包括鎳和/或鈷置換物的漿液。
文檔編號C22B23/00GK102066592SQ200980122976
公開日2011年5月18日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者埃里克·格萬·羅奇, 大衛(wèi)·瓊斯, 約翰·佰尼斯 申請人:Bhp比利通Ssm開發(fā)有限公司