專利名稱：一種處理氧化鎳礦的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有色金屬冶金技術領域，具體涉及到一種處理中鐵或高鐵氧化鎳礦綜合利用其中鐵、鎳、鈷的新方法。
背景技術：
鎳是一種重要的戰(zhàn)略金屬，廣泛應用于不銹鋼、高溫合金、電鍍和化工等行業(yè)。自然界中的鎳資源約70%以氧化礦形式存在，只有30%以硫化礦形式存在，但目前鎳工業(yè)中近 70%的鎳來自硫化鎳礦。對于鐵而言，盡管我國鐵儲量較為豐富，但高品質鐵精礦相對緊缺， 主要靠從巴西、澳大利亞、印度等地進口。為滿足不斷增加的鎳需求和高品質鐵精礦需求， 含有大量鐵、鎳、鈷的氧化鎳礦引起人們的廣泛關注，如何有效開發(fā)氧化鎳礦并綜合利用其中的鐵、鎳和鈷具有重要意義。根據氧化鎳礦中鐵含量不同可將其分為高鐵、中鐵和低鐵氧化鎳礦。目前，氧化鎳礦冶煉工藝主要有硫化熔煉法、鎳鐵熔煉法、還原焙燒一常壓氨浸法和高壓硫酸浸出法等。 前兩者屬火法工藝，后兩者屬濕法工藝。硫化熔煉一般在鼓風爐中進行，也可在電爐中熔煉。該工藝具有工藝簡單、操作簡便、熱能利用好等優(yōu)點，但存在鐵回收率低，能耗高，耗電量大，需當地有充沛的硫化鐵礦或石膏礦供應，且需對產出的低濃度二氧化硫煙氣進行吸收，環(huán)保投資較大。鎳鐵還原熔煉主要在電爐中進行，也可在鼓風爐、回轉窯中進行。該工藝具有工藝適應性強、流程短、鎳回收率高及處理量大等特點，但存在能耗高、投資大，鎳鐵中鈷不計價及要求建廠當地有充足的電力供應等不足。還原焙燒一氨浸工藝雖采用了常壓浸出，降低了設備成本及管理成本，但存在還原氣氛不易控制致鎳浸出率波動較大；工藝本身鈷浸出率低，只有40%左右；浸出時通氣量控制不好致浸出渣磁選困難，鐵難被富集；氨揮發(fā)致生產環(huán)境惡劣等不利因素。加壓酸浸工藝最大優(yōu)點是浸出的選擇性好，鎳、鈷浸出率高，但存在技術復雜，設備要求高、投資大，操作成本高，加壓釜結疤嚴重，含鐵浸出渣鐵含量低硫含量高無法綜合利用等缺點。由于上述氧化鎳礦常規(guī)處理方法存在各種不足，不能高效經濟的回收氧化鎳礦中的有價元素，近年來學者們進行了各種創(chuàng)新性研究，如下
專利CN101082067公開了一種低品位氧化鎳礦綜合利用工藝，該工藝流程較簡單，可適應含鎳0. 6 1. 2%的氧化鎳礦，但工藝中三段焙燒工序溫度都在1100°C以上，后兩段則高達1450°C，能耗高，且鐵回收率低，只有48. 5%。專利CN101020957公開了一種轉底爐快速還原含碳氧化鎳礦球團富集鎳的新技術，該發(fā)明工藝流程短，原料適應性強，鎳回收率高，但并未涉及礦中鐵和鈷的回收，且只對鎳進行了富集，得到的富集鎳礦還需進一步提煉。專利CN1057489公開了一種處理難選氧化鎳礦的新方法，該工藝流程短，綜合能耗低，金屬直收率高，但微波技術目前仍無法實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化，且技術較復雜不易掌握。
專利CN1676634公開了一種鎳鈷氧化礦加壓氧化浸出法，該專利雖然避免了常規(guī)硫酸加壓浸出法加入大量硫酸的不足，但仍需在高溫高壓下進行反應，同樣具有技術復雜、 操作成本高和設備要求高等弊端。專利CN101139656公開了一種氧化鎳礦浸出方法，該法雖然能夠處理含鎂高的腐殖土，但仍然存在常規(guī)硫酸加壓法同樣的弊端，兩段加壓浸出更是增加了工藝的技術復雜性。專利CN1718787公開了一種低品位氧化鎳礦堆浸提鎳鈷的方法，該法雖然避免了加壓浸出，但酸耗較大且鐵被大量浸出，為后續(xù)含鎳液提純帶來困難，同時該工藝殘液量大，工作周期較長。專利CN1858274公開了一種氧化鎳礦的處理新方法，該法雖采用了常壓浸出，減少了能耗并降低了工藝技術難度和操作成本，但沒能直接將氧化鎳礦轉化為鎳產品，工藝中磁選和浮選兩步棄渣，導致有價金屬回收率不高。專利CN1995414公開了氧化鎳礦的硫酸強化浸出提取法，該法雖然比常規(guī)加壓浸出法設備要求低，技術容易掌握，但得到的浸出液中雜質含量較高，后續(xù)提純工序較難，另外此法并未提及鐵的回收利用，經濟性不好。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種處理中鐵或高鐵氧化鎳礦的方法，其能夠獲得較高鎳鈷浸出率的同時獲得較高鐵的回收利用率。上述目的是通過下述方案實現(xiàn)的
一種處理氧化鎳礦的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟
(1)將氧化鎳礦原礦進行破碎、磨細后，加入濃硫酸進行熟化焙燒，得到熟化料；
(2)將步驟(1)得到的熟化料進行水浸，分離浸出礦漿得到浸出液和浸出渣，浸出渣經濃密洗滌得洗滌液和富鐵渣，洗滌液返回水浸工序；
(3)將步驟(2)得到的富鐵渣配入煤進行金屬化焙燒，所得焙砂經水淬、球磨和磁選，得到鐵精粉；
(4)將步驟(2)得到的浸出液中和除鐵鋁后進行中和沉鎳鈷得到氫氧化鎳鈷中間產品， 此中間產品可進一步處理得硫酸鎳或電解鎳及鈷產品，沉鎳鈷后液返回步驟(2 )用于洗滌， 待鎂富集后用氧化鈣沉鎂得鎂渣，沉鎂后液再返回步驟(2)用于洗滌。本發(fā)明的方法，其特征在于所述的氧化鎳礦原礦的含鐵重量為30% 50%。本發(fā)明的方法，其特征在于加入濃硫酸進行熟化焙燒時的破碎、磨細后的氧化鎳礦原礦含水重量為5% 30%。本發(fā)明的方法，其特征在于，所述步驟(1)的磨細過程為濕磨或干磨，磨細后的粒度小于74 μ m的礦占全部礦量的比例大于70%。本發(fā)明的方法，其特征在于加入濃硫酸進行熟化焙燒時的破碎、磨細后的氧化鎳礦原礦含水重量為熟化前礦含水重量為20% 30%。本發(fā)明的方法，其特征是所述步驟(1)的硫酸為質量濃度為98%的濃硫酸，硫酸加入量為150 300 kg/t干基礦。本發(fā)明的方法，其特征是所述步驟(1)的熟化焙燒的溫度為150 600°C，熟化時間0. 5 3 h。本發(fā)明的方法，其特征是所述步驟(2)的水浸過程的溫度小于60°C。本發(fā)明的方法，其特征是所述步驟(2)的水浸過程，浸出壓力為常壓，水浸溫度為30-60°C，出浸時間為1 5 h，浸出液固比為1:1 5:1 ml/g。本發(fā)明的方法，其特征是所述步驟(2)的洗滌過程為5 8級逆流濃密洗滌，洗滌液固比為2:1 4:1 ml/g。本發(fā)明的方法，其特征是所述步驟(3)的金屬化焙燒用煤為褐煤或煙煤，配煤量相對于富鐵渣質量為15% 30%。本發(fā)明的方法，其特征是所述步驟(3)的金屬化焙燒溫度為900 1300°C，時間為1 3 h。本發(fā)明的方法，其特征是步驟(3)所述的球磨時間為1 30 min。本發(fā)明的方法，其特征是步驟(3)所述的磁選時磁場強度為100 250 MT。本發(fā)明的方法，其特征在于，所述氧化鎳礦原礦中包括以質量百分比計的鐵狗 30% 43%，鎳 Ni 0. 5% 2. 0%,鈷 Co 0. 01% 0. 2%,鎂 Mg 0. 3% 3%，鋁 Al 0. 5% 3%， 鉻Cr 1% 3%，二氧化硅SiA 3% 20%。本發(fā)明的方法，其特征在于，所述氧化鎳礦原礦中包括以質量百分比計的鐵狗 43% 50%，鎳 Ni 0. 5% 2. 0%,鈷 Co 0. 01% 0. 2%,鎂 Mg 0. 3% 3%，鋁 Al 0. 5% 3%， 鉻Cr 1% 3%，二氧化硅SiA 3% 12%。本發(fā)明提出了以中鐵或高鐵氧化鎳礦為原料，采用原礦熟化焙燒預處理一選擇性常壓低溫浸出一浸出渣金屬化焙燒一磁選的新工藝綜合利用了礦中有價元素鐵、鎳和鈷。 本發(fā)明為儲量豐富但一直未被充分利用的氧化鎳礦開發(fā)了一種經濟、環(huán)保的新工藝。將本發(fā)明與現(xiàn)有工藝對比，可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明具有如下優(yōu)勢
(1)工藝操作性強，一段常壓低溫浸出設備投資省，操作成本低且試劑消耗量小，處理能力大，設備效率高；
(2)浸出選擇性好，鎳浸出率大于75%，鈷浸出率大于85%，而鐵浸出率小于0.5%，不僅有利于鐵富集，也減少了后續(xù)除雜時鎳鈷的損失。(3)鐵綜合利用率高，浸出渣經金屬化焙燒一磁選，可得含鐵大于60%(原料為中鐵礦)或70%(原料為高鐵礦)，含硫小于0. 1%的高品質鐵精礦，實現(xiàn)了鐵的綜合利用，且鐵回收率可達90%以上。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明的一種處理氧化鎳礦的方法包括以下步驟
(1)原礦熟化焙燒預處理將含鐵30 50%的氧化鎳礦原礦進行破磨，處理后的礦含水5 30%，加入濃硫酸并混勻后進行熟化焙燒，得到熟化料；
(2)熟化料選擇性常壓低溫浸出將步驟(1)得到的熟化料在200 500rpm攪拌轉速下直接進行常壓低溫水浸，浸出礦漿經濃密分離，得到浸出液和浸出渣，浸出渣經濃密洗滌得洗滌液和富鐵渣，洗滌液返回水浸工序，其中低溫指30-60°C ；
(3)富鐵渣金屬化焙燒一磁選將步驟(2)得到的富鐵渣配入10 30%的煤進行金屬化焙燒，所得焙砂水淬、球磨和磁選，得含鐵60%以上的鐵精礦；
(4)浸出液鎳鈷提純將步驟(2)得到的浸出液中和除鐵鋁后進行中和沉鎳鈷得到氫氧化鎳鈷中間產品，此中間產品可進一步處理得硫酸鎳或電解鎳及鈷產品，沉鎳鈷后液返回步驟(2)用于洗滌，待鎂富集后用氧化鈣沉鎂得鎂渣，沉鎂后液再返回步驟(2)用于洗滌。實施例1
高鐵氧化鎳礦原礦(含鐵質量百分比為43 50%)經破碎、濕磨后得粒徑小于74 μ m 占80%的紅土礦，含水30%，按200 kg/t礦的加酸量加入質量分數98%的濃硫酸，使酸和礦充分混合后，550°C熟化焙燒1 h ；熟化料直接進行常壓低溫水浸，水浸溫度為55°C，水浸時間為2 h，水浸液固比為3:1 (ml/g)，水浸攪拌轉速為200 rpm，其中鎳浸出率75. 1%，鈷浸出率85. 1%，鐵浸出率則低至0. 2%，經濃密后得浸出渣、浸出液和洗滌液；浸出渣配入15%的褐煤，在1000°C下金屬化焙燒1 h后水淬，水淬渣球磨20 min，在磁場強度為150 MT的條件下進行磁選，得含鐵72. 4%的鐵精粉，鐵回收率為95. 0% ；浸出液用碳酸鈣調pH值到3. 8 除去其中少量鐵、鋁，再用氫氧化鈉調溶液PH值到8.0得到氫氧化鎳鈷中間產品，可一步處理得硫酸鎳或電解鎳及鈷產品，沉鎳鈷后液返回洗滌工序，待鎂富集后用氧化鈣乳調PH值到10. 0得鎂渣，沉鎂后液再返回洗滌工序；洗滌液返回水浸工序。實施例2
高鐵氧化鎳礦原礦(含鐵質量百分比為43 50%)經破碎、干磨后得粒徑小于74 μ m占 70%的紅土礦，配入25%的水，按250 kg/t礦的加酸量加入質量分數98%的濃硫酸，使酸和礦充分混合后，40(TC熟化焙燒3 h;熟化料直接進行常壓低溫水浸，水浸溫度為30 °C，水浸時間為1 h，水浸液固比為4:l(ml/g)，水浸攪拌轉速為300 rpm，其中鎳浸出率75. 5%，鈷浸出率85. 4%，鐵浸出率則低至0. 4%，經濃密后得浸出渣、浸出液和洗滌液；浸出渣配入25% 的煙煤，在1150°C下金屬化焙燒2 h后水淬，水淬渣球磨15 min，在磁場強度為200 MT的條件下進行磁選，得含鐵73. 1%的鐵精粉，鐵回收率為94. 9% ；浸出液用碳酸鈣調pH值到4. 0 除去其中少量鐵、鋁，再用氫氧化鈉調溶液PH值到7. 8得到氫氧化鎳鈷中間產品，可一步處理得硫酸鎳或電解鎳及鈷產品，沉鎳鈷后液返回洗滌工序，待鎂富集后用氧化鈣乳調PH值到9. 5得鎂渣，沉鎂后液再返回洗滌工序；洗滌液返回水浸工序。實施例3
中鐵氧化鎳礦原礦(含鐵質量百分比為30 43%)經破碎、干磨后得粒徑小于74 μ m占 75%的紅土礦，配入20%的水，按300 kg/t礦的加酸量加入質量分數98%的濃硫酸，使酸和礦充分混合后，600°C熟化焙燒2 h ；熟化料直接進行常壓低溫水浸，水浸溫度為40°C，水浸時間為1.5 h，水浸液固比為5:1 (ml/g)，水浸攪拌轉速為500 rpm，其中鎳浸出率75. 8%， 鈷浸出率86. 1%，鐵浸出率則低至0. 5%，經濃密后得浸出渣、浸出液和洗滌液；浸出渣配入 20%的褐煤，在1050°C下金屬化焙燒1. 5 h后水淬，水淬渣球磨10 min，在磁場強度為150 MT的條件下進行磁選，得含鐵60. 5%的鐵精粉，鐵回收率為91. 1% ；浸出液用碳酸鈣調pH值到3. 8除去其中少量鐵、鋁，再用氫氧化鈉調溶液pH值到8. 0得到氫氧化鎳鈷中間產品，可一步處理得硫酸鎳或電解鎳及鈷產品，沉鎳鈷后液返回洗滌工序，待鎂富集后用氧化鈣乳調PH值到10.0得鎂渣，沉鎂后液再返回洗滌工序；洗滌液返回水浸工序。
實施例4
中鐵氧化鎳礦原礦(含鐵質量百分比為30 43%)經破碎、濕磨后得粒徑小于74 μ m占 85%的紅土礦，含水28%，按180 kg/t礦的加酸量加入質量分數98%的濃硫酸，使酸和礦充分混合后，300°C熟化焙燒3 h ；熟化料直接進行常壓低溫水浸，水浸溫度為60°C，水浸時間為5 h，水浸液固比為1.5:1 (ml/g)，水浸攪拌轉速為400 rpm，其中鎳浸出率74. 9%，鈷浸出率84. 9%，鐵浸出率則低至0. 1%，經濃密后得浸出渣、浸出液和洗滌液；浸出渣配入30%的煙煤，在1200°C下金屬化焙燒1 h后水淬，水淬渣球磨10 min，在磁場強度為150 MT的條件下進行磁選，得含鐵61. 8%的鐵精粉，鐵回收率為90. 4% ；浸出液用碳酸鈣調pH值到4. 0 除去其中少量鐵、鋁，再用氫氧化鈉調溶液PH值到8.0得到氫氧化鎳鈷中間產品，可一步處理得硫酸鎳或電解鎳及鈷產品，沉鎳鈷后液返回洗滌工序，待鎂富集后用氧化鈣乳調PH值到9. 5得鎂渣，沉鎂后液再返回洗滌工序；洗滌液返回水浸工序。采用本發(fā)明處理中鐵氧化鎳礦，所得鐵精礦含鐵大于60%，含硫則小于0. 1%，鐵回收率大于90% ；處理高鐵氧化鎳礦， 所得鐵精礦含鐵大于70%，含硫則小于0. 1%，鐵回收率大于95%，處理兩種礦鎳浸出率均可達75%以上，鈷浸出率均可達85%以上。本發(fā)明為綜合利用中鐵或高鐵氧化鎳礦中的有價元素鐵、鎳和鈷提供了一種新的工藝思路，具有良好的應用前景。
權利要求
1.一種處理氧化鎳礦的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)將氧化鎳礦原礦進行破碎、磨細后，加入濃硫酸進行熟化焙燒，得到熟化料；(2)將步驟(1)得到的熟化料進行水浸，分離浸出礦漿得到浸出液和浸出渣，浸出渣經濃密洗滌得洗滌液和富鐵渣，洗滌液返回水浸工序；(3)將步驟(2)得到的富鐵渣配入煤進行金屬化焙燒，所得焙砂經水淬、球磨和磁選，得到鐵精粉；(4)將步驟(2)得到的浸出液中和除鐵鋁后進行中和沉鎳鈷得到氫氧化鎳鈷中間產品， 此中間產品可進一步處理得硫酸鎳或電解鎳及鈷產品，沉鎳鈷后液返回步驟(2 )用于洗滌， 待鎂富集后用氧化鈣沉鎂得鎂渣，沉鎂后液再返回步驟(2)用于洗滌。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的氧化鎳礦原礦的含鐵重量為30% 50%。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于加入濃硫酸進行熟化焙燒時的破碎、磨細后的氧化鎳礦原礦含水重量為5% 30%。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)的磨細過程為濕磨或干磨， 磨細后的粒度小于74 μ m的礦占全部礦量的比例大于70%。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于加入濃硫酸進行熟化焙燒時的破碎、磨細后的氧化鎳礦原礦含水重量為熟化前礦含水重量為20% 30%。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述步驟(1)的硫酸為質量濃度為98%的濃硫酸，硫酸加入量為150 300 kg/t干基礦。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述步驟(1)的熟化焙燒的溫度為150 600°C，熟化時間0. 5 3 h。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述步驟(2)的水浸過程的溫度小于60°C。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述步驟(2)的水浸過程，浸出壓力為常壓， 水浸溫度為30-60°C，出浸時間為1 5 h，浸出液固比為1:1 5:1 ml/g。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述步驟(2)的洗滌過程為5 8級逆流濃密洗滌，洗滌液固比為2:1 4:1 ml/g。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述步驟(3)的金屬化焙燒用煤為褐煤或煙煤，配煤量相對于富鐵渣質量為15% 30%。
12.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述步驟(3)的金屬化焙燒溫度為900 1300°C，時間為1 3 h。
13.根據權利要求1所述的方法，其特征是步驟(3)所述的球磨時間為1 30min0
14.根據權利要求1所述的方法，其特征是步驟(3)所述的磁選時磁場強度為100 250 MT。
15.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化鎳礦原礦中包括以質量百分比計的鐵 Fe 30% 43%，鎳 Ni 0. 5% 2. 0%,鈷 Co 0. 01% 0. 2%,鎂 Mg 0. 3% 3%，鋁 Al 0. 5% 3%，鉻 Cr 1% 3%，二氧化硅 3% 20%。
16.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化鎳礦原礦中包括以質量百分比計的鐵 Fe 43% 50%，鎳 Ni 0. 5% 2. 0%,鈷 Co 0. 01% 0. 2%,鎂 Mg 0. 3% 3%，鋁 Al 0. 5% 3%，鉻 Cr 1% 3%，二氧化硅 3% 12%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理中鐵或高鐵氧化鎳礦的方法，包括中鐵或高鐵氧化鎳礦破磨，處理后礦加入硫酸熟化焙燒，熟化料直接常壓低溫水浸，浸出礦漿濃密分離，浸出渣多級逆流洗滌，洗后渣金屬化焙燒，焙砂水淬、球磨和磁選，浸出液提純鎳鈷等工序。采用本發(fā)明處理中鐵氧化鎳礦，所得鐵精礦含鐵大于60%，含硫則小于0.1%，鐵回收率大于90%；處理高鐵氧化鎳礦，所得鐵精礦含鐵大于70%，含硫則小于0.1%，鐵回收率大于95%，處理兩種礦鎳浸出率均可達75%以上，鈷浸出率均可達85%以上。本發(fā)明為綜合利用中鐵或高鐵氧化鎳礦中的有價元素鐵、鎳和鈷提供了一種新的工藝思路，具有良好的應用前景。
文檔編號C22B1/02GK102345018SQ201110326990
公開日2012年2月8日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權日2011年10月25日
發(fā)明者尹飛, 居中軍, 張永祿, 揭曉武, 楊卜, 楊永強, 楊瑋嬌, 王軍, 王成彥, 邢鵬, 郜偉, 阮書鋒, 陳永強, 馬保中 申請人:北京礦冶研究總院