專利名稱：一種處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從貧鎳紅土礦中提取鎳鈷等有價(jià)金屬的方法，屬有色冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎳紅土礦是一種氧化鎳礦，占總鎳貯量的65%以上；鎳紅土礦可分為褐鐵礦型和 硅鎂鎳礦型兩大類。目前，采用濕法冶金工藝處理高鐵低鎂的褐鐵型鎳紅土礦，采用火法冶 金工藝處理高鎂低鐵的硅鎂礦型鎳紅土礦鎳礦。但現(xiàn)有冶金方法，均不能經(jīng)濟(jì)地處理貧鎳 (Ni < 1. 5% )紅土礦。由于硫化鎳礦的日益枯竭、以及富鎳(Ni >2.0%)紅土礦大量開采，貧鎳紅土 礦的開發(fā)利用已受到全球關(guān)注。由于貧鎳紅土礦鎳含量低，一般不采用傳統(tǒng)火法冶金工藝 進(jìn)行處理；冶金科技工作者試圖采用改良的濕法冶金方法和火法-濕法聯(lián)合冶金工藝處理 貧鎳紅土礦提取鎳鈷。目前研究開發(fā)較多的方法有常壓酸浸工藝、氯化離析-磁(浮)富 集_酸溶工藝、還原焙燒_氨浸工藝和氯化焙燒-浸出工藝。由于組合使用溶劑萃取工藝， 火法-濕法聯(lián)合工藝能高收率提取鎳、鈷并得到純鎳、鈷化合物產(chǎn)品，將在處理貧鎳紅土礦 得到長足發(fā)展。全球貧鎳紅土礦儲(chǔ)量巨大，具有含鎳量波動(dòng)大、礦物成分復(fù)雜等特點(diǎn)，開發(fā)一種普 適性冶金工藝處理各種貧鎳紅土礦具有特殊意義。在現(xiàn)有紅土礦處理工藝中，還原_氨浸 法因?yàn)榄h(huán)保問題極少使用；加壓硫酸浸出法因投資大、成本高，常壓硫酸浸出法浸出率低， 均存在鎂不能開路、環(huán)保壓力大等問題；氯化離析-磁(浮)富集-酸溶工藝、氯化焙燒-浸 出工藝等新方法正處于開發(fā)階段。因此，迫切需要開發(fā)從貧鎳紅土礦中提鎳鈷的生產(chǎn)技術(shù)， 特別是開發(fā)適用范圍寬、投資省、成本低、資源利用率高、對(duì)環(huán)境友好的大型化生產(chǎn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述從紅土鎳礦提取鎳鈷的傳統(tǒng)方法中存在的不足，提 供一種處理貧鎳紅土礦，并從中經(jīng)濟(jì)、高效地提取鎳、鈷等有價(jià)金屬的方法，并實(shí)現(xiàn)(1)提高貧鎳紅土礦在浸出過程中鎳、鈷等有價(jià)金屬的提取率；(2)浸出劑的再生循環(huán)；(3)高溫過程余熱的綜合利用，節(jié)約能耗；(4)提高設(shè)備產(chǎn)能，節(jié)約能耗。一種處理貧鎳紅土礦(Ni < 1.5% )提取鎳鈷的方法，包括以下步驟(1)礦料處理將貧鎳紅土礦破碎，磨細(xì)，烘干處理成含水量不高于10%的-60目粉料；(2)高溫氯化還原焙燒將步驟(1)得到的粉料預(yù)熱至900 1100°C ；同時(shí)將還原劑與氯化劑的混合物預(yù) 熱至500 800°C;立即將預(yù)熱粉料和還原劑與氯化劑的混合物混合，在850 1000°C進(jìn)行 鎳、鈷預(yù)還原焙燒30 60min.；所述的還原劑加入量為粉料質(zhì)量的6 10%，氯化劑加入量為粉料質(zhì)量的6 15% ；(3)焙砂水淬、濕磨和調(diào)漿將步驟(2)得到的灼熱焙砂直接水淬后入濕磨機(jī)進(jìn)行焙砂分散，并按浸出液固質(zhì) 量比3 1 10 1調(diào)漿；(4)弱酸性氧化浸出將步驟(3)調(diào)漿后的熱焙砂漿入浸出槽進(jìn)行熱浸出；浸出條件為溶液電位 +400 +800mV、pH 2. 5 4. 5 ；溫度50 90°C ；3 5段浸出，總浸出時(shí)間30 80min ；(5)鎳鈷富集和提取對(duì)分離固體浸出渣后的浸出液，采用化學(xué)沉淀、溶劑萃取富集鎳和鈷。步驟(2)所述的氯化劑為固體金屬氯化物，包括氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鐵 中的一種或幾種，優(yōu)選氯化鈉、氯化鈣；還原劑為工業(yè)用煤粉，優(yōu)選-40目的揮發(fā)分不低于 20%的煙煤粉或褐煤粉。步驟(2)所述的高溫氯化還原焙燒反應(yīng)時(shí)補(bǔ)入工業(yè)氧氣對(duì)體系保溫、調(diào)整反應(yīng)氣 氛為近中性的弱還原性。步驟(3)所述的水淬時(shí)，水淬池溫度保持不低于90°C ；水淬后將水淬熱水和熱焙 砂入濕磨機(jī)進(jìn)行焙砂分散。步驟(4)所述的熱焙砂漿浸出時(shí)溶液電位、pH值分別通過向浸出體系中加入氧化 劑、無機(jī)酸進(jìn)行控制；所述氧化劑包括工業(yè)氧氣、空氣、氯氣、雙氧水、硝酸或氯化鐵；所述 無機(jī)酸包括鹽酸、硫酸或硝酸，優(yōu)選為工業(yè)氧氣；無機(jī)酸為鹽酸。步驟(2)所述的預(yù)熱時(shí)產(chǎn)生的高溫氣體用于烘干原礦料；烘干原礦料后尾氣經(jīng)收 塵、再用于給步驟(4)的熱浸出體系供熱后排空。前段熱浸出體系的溫度由熱焙砂漿保障， 通過浸出液固比調(diào)整；后段熱浸出由收塵后的烘礦尾氣補(bǔ)充熱量。預(yù)還原焙燒過程中產(chǎn)生的高溫氣體用于預(yù)熱還原劑與氯化劑的混合物；熱交換后 氣體經(jīng)收塵、吸收凈化后排空；所述的吸收為三級(jí)吸收氯化氫得到鹽酸；鹽酸用于焙砂熱 浸出和回收氯、再生氯化劑。鎳鈷富集和提取對(duì)分離固體浸出渣后的浸出液，采用化學(xué)沉淀、溶劑萃取等方法 富集；化學(xué)沉淀法可采用碳酸鹽沉淀法、氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法等；溶劑萃取法可 采用有機(jī)膦萃取體系、有機(jī)酸萃取體系等。經(jīng)富集后的鎳鈷化合物，再經(jīng)溶劑萃取分離鎳 鈷、精加工制取鎳和鈷的化合物產(chǎn)品。本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)與積極效果(1)采用氯化-還原焙燒工藝，使本發(fā)明對(duì)貧鎳紅土礦品種和來源具有較大的適 應(yīng)性。Caron法的還原焙燒工藝不適合處理硅鎂鎳型紅土礦、且鎳、鈷回收率偏低。本發(fā) 明利用含鎳復(fù)雜氧化物易被氯化且鎳氯化物熔點(diǎn)低、易揮發(fā)和易被還原成金屬的特點(diǎn)，采 用氯化_還原工藝處理各種類型的貧鎳紅土礦，對(duì)礦石有廣泛的適應(yīng)性。(2)采用弱酸性氧化浸出，提高了鎳鈷提取率，并方便后續(xù)采用多種方法提取鎳、 鈷。采用選擇性高的弱酸性氧化浸出方案，通過對(duì)體系電位、pH值的控制，選擇性浸出 焙砂中的鎳和鈷，鎳、鈷浸出率高；同時(shí)由于鎳鈷進(jìn)入溶液，方便采用多種方法進(jìn)行鎳鈷的富集與提取。(3)采用本發(fā)明將礦物中鎳、鈷浸出進(jìn)入溶液后，鎳和鈷的提取工藝選擇具有較大 的靈活性，可針對(duì)鎳鈷產(chǎn)品市場及后續(xù)工藝的要求進(jìn)行選擇，如采用化學(xué)沉淀法得中間產(chǎn) 品外售，或直接用溶劑萃取法進(jìn)行精制。(4)合理組織工序，充分利用熱能；工藝方案熱能利用率高。


圖1為本發(fā)明處理貧鎳紅土礦的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，而不會(huì)限制本發(fā)明。實(shí)施例用貧鎳紅土鎳的主要成分及含量(％ )為Ni 112 ；Co 0. 07 ；Fe 21. 5 ；MgO 10. 4 ；Al2O3 6. 2 ；SiO2 48. 5。礦料經(jīng)破碎、磨細(xì)，烘干處理成-60目粉料，總含水量為9. 1%0實(shí)施例1按礦粉量氯化鈉煙煤為100 6 6準(zhǔn)備物料。將礦粉加入較大加熱器中并 加熱到900°C ；將煙煤與氯化鈉混合，混合物入較小加熱器內(nèi)加熱至800°C ；將以上兩組灼 熱物料直接加入保溫(近絕熱)反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)60min.，反應(yīng)溫度保持850°C以上，必要時(shí) 加入適量工業(yè)氧氣以維持溫度。經(jīng)以上預(yù)還原處理，鎳鈷和鐵的金屬化率分別為91. 3%和 15. 4%。將灼熱焙砂水淬后，趁熱進(jìn)行焙砂中鎳鈷浸出。采用三級(jí)順流浸出操作，液固比 3 1 ；每級(jí)物料停留時(shí)間20min ；控制第一、二、三級(jí)溫度分別為85 90°C、80 85°C和 70 80°C ；每級(jí)浸出均鼓入經(jīng)預(yù)熱的工業(yè)純氧；鹽酸分別從第一、第二級(jí)加入，以控制浸 出槽中溶液電位+400 +600mV、pH 2. 5 3. 5 ；第三級(jí)為浸出后段，浸出終點(diǎn)為溶液電 位+600 +800mV、pH3. 5 4. 5。固液分離后，濾液中主要金屬元素含量(g/L)為Ni+Co 3. 40 ；Fe 2. 86 ；Mg 1. 77。經(jīng)處理，貧鎳紅土礦中鎳(鈷)、鐵和鎂的浸出率(％ )分別為85· 7 ；4. 0 ;5· 1。實(shí)施例2按礦粉量氯化鈣煙煤為100 15 10準(zhǔn)備物料。將礦粉加入較大加熱器中 并加熱到iioo°c ；將煙煤與氯化鈣混合，混合物入較小加熱器內(nèi)加熱至5oo°c ；將以上兩組 灼熱物料直接加入保溫(近絕熱)反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)30min，反應(yīng)溫度保持950°C以上，必要時(shí) 加入適量工業(yè)氧氣以維持溫度。經(jīng)以上預(yù)還原處理，鎳鈷和鐵的金屬化率分別為93. 4%和 17. 1%。將灼熱焙砂水淬后，趁熱進(jìn)行焙砂中鎳鈷浸出。采用三級(jí)順流浸出操作，液固比 5 1 ；每級(jí)物料停留時(shí)間IOmin;控制第一、二、三、四級(jí)溫度分別為75 80°C、70 75°C、 70 75°C和50 70°C ；每級(jí)浸出均鼓入經(jīng)預(yù)熱的工業(yè)純氧；鹽酸分別從第一、第二級(jí)加 入，以控制浸出槽中溶液電位+500 +700mV、pH 2. 5 3. 5 ；第四級(jí)為浸出后段，浸出終點(diǎn) 為溶液電位+700 +800mV、pH 3. 5 4. 5。固液分離后，濾液中主要金屬元素含量(g/L) 為Ni+Co 1. 98 ；Fe 1. 51 ；Mg 1. 00。經(jīng)處理，貧鎳紅土礦中鎳(鈷)、鐵和鎂的浸出率(％ )分別為86. 2 ；3. 5 ；4. 8。
權(quán)利要求
一種處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)礦料處理將貧鎳紅土礦破碎，磨細(xì)，烘干處理成含水量不高于10％的 60目粉料；(2)高溫氯化還原焙燒將步驟(1)得到的粉料預(yù)熱至900～1100℃；同時(shí)將還原劑與氯化劑的混合物預(yù)熱至500～800℃；立即將預(yù)熱粉料和還原劑與氯化劑的混合物混合，在850～1000℃進(jìn)行鎳、鈷預(yù)還原焙燒30～60min.；所述的還原劑加入量為粉料質(zhì)量的6～10％，氯化劑加入量為粉料質(zhì)量的6～15％；(3)焙砂水淬、濕磨和調(diào)漿將步驟(2)得到的灼熱焙砂直接水淬后入濕磨機(jī)進(jìn)行焙砂分散，并按浸出液固質(zhì)量比3∶1～10∶1調(diào)漿；(4)弱酸性氧化浸出將步驟(3)調(diào)漿后的熱焙砂漿入浸出槽進(jìn)行熱浸出；浸出條件為溶液電位+400～+800mV、pH 2.5～4.5；溫度50～90℃；3～5段浸出，總浸出時(shí)間30～80min；(5)鎳鈷富集和提取對(duì)分離固體浸出渣后的浸出液，采用化學(xué)沉淀、溶劑萃取富集鎳和鈷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于步驟(2)所 述的氯化劑為固體金屬氯化物，還原劑為工業(yè)用煤粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于所述的 氯化劑包括氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鐵中的一種或幾種，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于所述的氯化 劑為氯化鈉、氯化鈣；還原劑為-40目的揮發(fā)分不低于20%的煙煤粉或褐煤粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于步驟(2)所 述的高溫氯化還原焙燒反應(yīng)時(shí)補(bǔ)入工業(yè)氧氣對(duì)體系保溫、調(diào)整反應(yīng)氣氛為近中性的弱還原 性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于步驟(3)所 述的水淬時(shí)，水淬池溫度保持不低于90°C ；水淬后將水淬熱水和熱焙砂入濕磨機(jī)進(jìn)行焙砂 分散。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于步驟(4)所 述的熱焙砂漿浸出時(shí)溶液電位、PH值分別通過向浸出體系中加入氧化劑、無機(jī)酸進(jìn)行控制； 所述氧化劑包括工業(yè)氧氣、空氣、氯氣、雙氧水、硝酸或氯化鐵；所述無機(jī)酸包括鹽酸、硫酸 或硝酸。
8 根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于所述氧化劑 為工業(yè)氧氣；無機(jī)酸為鹽酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于步驟(2)所 述的預(yù)熱時(shí)產(chǎn)生的高溫氣體用于烘干原礦料；烘干原礦料后尾氣經(jīng)收塵、再用于給步驟 (4)的熱浸出體系供熱后排空。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，其特征在于預(yù)還原焙燒 過程中產(chǎn)生的高溫氣體用于預(yù)熱還原劑與氯化劑的混合物；熱交換后氣體經(jīng)收塵、吸收凈化后排空；所述的吸收為至少3級(jí)吸收氯化氫得到鹽酸；鹽酸用于焙砂熱浸出和回收氯、再 生氯化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理貧鎳紅土礦提取鎳鈷的方法，具體是采用預(yù)還原焙燒-氧化浸出法處理貧鎳紅土礦，從貧鎳紅土礦中提取鎳、鈷等有價(jià)金屬。貧鎳紅土礦經(jīng)礦物處理、高溫還原焙燒、弱酸性氧化浸出，以及從浸出液中提取鎳和鈷、浸出劑回收等工藝步驟，實(shí)現(xiàn)鎳、鈷有價(jià)金屬的經(jīng)濟(jì)、高效提取及冶金體系的閉路循環(huán)與綜合利用。
文檔編號(hào)C22B1/08GK101914691SQ20101026703
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者劉久清, 張?jiān)坪? 彭文杰, 李新海, 王志興, 胡啟陽, 郭華軍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)