專利名稱：一種褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色金屬冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法，實(shí)現(xiàn)了鐵、鎳、鈷、鉻分離及綜合利用。
背景技術(shù)：
世界陸基鎳的儲(chǔ)量約為4.7億噸，其中39.4%以硫化礦形式存在，60.6%以氧化礦形式存在。目前，世界上鎳產(chǎn)量的60% 65%來源于硫化礦，隨著高品位含鎳硫化礦資源的日益枯竭和社會(huì)發(fā)展對(duì)鎳需求量的不斷增加，高效低成本地開發(fā)、利用紅土鎳礦具有重要的意義。對(duì)于褐鐵型紅土鎳礦的處理，目前以濕法冶金工藝為主。其中，常采用的是高壓酸浸工藝。該工藝在250 270°C和4 5MPa的高溫高壓下進(jìn)行浸出，可保證較高的鎳浸出率和較低的鐵浸出率。但由于高壓酸浸工藝受到礦石條件、設(shè)備條件、浸出條件及結(jié)垢程度等制約，目前世界上采用加壓酸浸工藝處理紅土鎳礦的工廠，其運(yùn)行均不穩(wěn)定。此外，還原焙燒-氨浸工藝也是早期常用的紅土鎳礦處理工藝，但它只適合處理表層的紅土礦，且鎳、鈷的浸出率偏低，全流程鎳的回收率只有75% 80%，鈷回收率僅有40% 50%，這就極大限制了氨浸工藝的發(fā)展。常壓浸出工藝，具有工藝簡單、能耗低、設(shè)備費(fèi)用低、操作條件易于控制等優(yōu)點(diǎn)，已成為近期研究熱點(diǎn)之一。但該工藝存在著浸出液中鐵離子濃度高，鐵與鎳、鈷等金屬元素分離困難，傳統(tǒng)沉鐵工序的鐵渣過濾性能差、渣量大且渣中含鎳高(0.2% 0.4%)等問題，因此常壓浸出工藝目前尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。綜上所述，雖然關(guān)于紅土鎳礦的濕法冶金工藝研究和工藝應(yīng)用有很多，但均存在著一些問題。本發(fā)明針對(duì)褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出工藝存在的浸出液難處理的問題，提出了一種工藝成熟、有效的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出液中鐵離子濃度高，與目標(biāo)金屬元素鎳、鈷等難以分離的問題，實(shí)現(xiàn)酸浸液中高濃度鐵離子與鎳、鈷、鉻的有效分離，同時(shí)回收鹽酸，提升紅土鎳礦資源綜合利用率，提供一種具有工業(yè)操作性且環(huán)境友好的紅土鎳礦濕法冶金清潔處理方法。本發(fā)明以褐鐵型紅土鎳礦為原料，首先進(jìn)行鹽酸常壓浸出，使鐵、鎳、鈷、鉻等金屬元素進(jìn)入酸浸液。然后將酸浸液定量地打入煅燒水解爐中進(jìn)行煅燒反應(yīng)。爐頂產(chǎn)生的氯化氫氣體經(jīng)過多級(jí)除塵后進(jìn)入吸收塔生成鹽酸；煅燒爐及除塵器底部收集的鐵氧化物粉末經(jīng)水洗后，鎳、鈷有價(jià)元素進(jìn)入液相，鐵、鉻氧化物進(jìn)入渣相，然后采用液相氧化的方式使渣中的鉻溶出，從而實(shí)現(xiàn)鐵、鎳、鈷、鉻的分離及分步轉(zhuǎn)化。本發(fā)明的褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟:I)將褐鐵型紅土鎳礦研磨后，與鹽酸混合進(jìn)行常壓浸出反應(yīng)，使鎳、鈷、鐵、鉻浸出；
2)將步驟I)得到的酸浸液加入煅燒水解爐，經(jīng)霧化后，進(jìn)行煅燒反應(yīng)；3)將步驟2)煅燒反應(yīng)過程生成的氯化氫氣體經(jīng)兩級(jí)以上除塵后進(jìn)入吸收塔生成鹽酸；同時(shí)，收集煅燒爐及除塵器底部的鐵氧化物粉末；4)將步驟3)得到的鐵氧化物粉末用清水洗滌、過濾，得到含水溶性N1、Co的酸性濾液和含氧化鐵、氧化鉻的不溶性固體濾餅；5)將步驟4)得到的固體濾餅與氧化劑混合，進(jìn)行液相氧化反應(yīng)，反應(yīng)后過濾、洗滌，使可溶性Cr進(jìn)入液相，然后經(jīng)萃取、還原制得相應(yīng)鉻產(chǎn)品；渣相經(jīng)烘干后得到鐵精粉；6)將步驟4)得到的酸性濾液進(jìn)行萃取、沉淀、電解，制得N1、Co產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法，其中，步驟I)所述褐鐵型紅土鎳礦研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的85%以上；所述鹽酸質(zhì)量百分比濃度為18% 36%;所述酸浸溫度為50 120°C ;所述鹽酸與褐鐵型紅土鎳礦的質(zhì)量比為2:1 5:1。步驟I)所述的常壓浸出反應(yīng)，可以使鎳、鈷、鐵、鉻高效浸出，浸出液中總鐵濃度達(dá)到 120g/L 左右(100 120g/L)。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法 ，其中，步驟2)所述酸浸液進(jìn)料流量為10 1000L/h ；所述煅燒溫度為300 800°C。步驟2)優(yōu)選使用計(jì)量泵將酸浸液打入煅燒水解爐。所述酸浸液進(jìn)入煅燒水解爐經(jīng)霧化后，與高溫氣體進(jìn)行煅燒反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法，其中，步驟3)所述每級(jí)除塵使用的除塵裝置為旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器或靜電除塵器中的一種；所述吸收塔為單級(jí)或多級(jí)填料吸收塔；所述回收鹽酸質(zhì)量百分比濃度為17% 22%;所述的固體粉末成分主要是Fe2O3，其中夾帶著NiCl2、CoCl2、Cr2O3 等。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法，其中，步驟4)所述洗滌溫度控制在30 95°C ;所述的洗滌時(shí)間為0.5 2小時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法，其中，步驟5)所述的氧化反應(yīng)溫度控制在80 1400C ;所述的氧化劑為高氯酸鹽、高錳酸鹽或雙氧水；所述鉻產(chǎn)品為氧化鉻、氫氧化鉻等。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法，其中，步驟6)所述的鎳、鈷產(chǎn)品為鎳鹽、鈷鹽、電解鎮(zhèn)、電解鉆等。本發(fā)明提出了一種實(shí)現(xiàn)褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出過程鐵與鎳、鈷、鉻分離及綜合利用的清潔生產(chǎn)工藝，其優(yōu)勢(shì)在于:(I)實(shí)現(xiàn)褐鐵型紅土鎳礦常壓浸出液中高濃度鐵離子與目標(biāo)金屬元素鎳、鈷的分離，有效解決紅土鎳礦常壓浸出液難以處理的問題。(2)實(shí)現(xiàn)鹽酸的回收利用，實(shí)現(xiàn)鐵、鎳、鈷、鉻綜合利用；同時(shí)，減少污染物氯化氫的排放，符合清潔生產(chǎn)的要求，為紅土鎳礦資源的綜合利用提供了一條有效的途徑。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1原料為褐鐵型紅土鎳礦，研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的85%以上，與質(zhì)量百分比濃度31%的鹽酸按酸礦質(zhì)量比2.5:1—同加入到搪瓷反應(yīng)釜中進(jìn)行混合、升溫，當(dāng)溫度達(dá)到100°C時(shí)開始計(jì)時(shí)反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行板框壓濾，酸浸液中主要元素組成為:Fe2O3:114.7g/L、N1:2.76g/L、Co:0.24g/L、Cr:3.09g/L、Al:7.98g/L、Mg:3.93g/L。將酸浸液用計(jì)量泵以100L/h的流量打入到煅燒水解爐內(nèi)，經(jīng)霧化后，在300°C下進(jìn)行煅燒反應(yīng)。反應(yīng)生成的氯化氫氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵和布袋除塵兩級(jí)除塵后進(jìn)入兩級(jí)填料吸收塔，回收的鹽酸平均濃度為22%。煅燒爐及除塵底部的鐵氧化物粉末在95°C下洗滌lh，過濾后，N1、Co進(jìn)入液相。濾餅用質(zhì)量百分比濃度10%的高錳酸鉀溶液在130°C下進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾，Cr進(jìn)入液相，其轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%，渣相烘干后得到Fe2O3粉末，其純度達(dá)到90%以上。實(shí)施例2原料為褐鐵型紅土鎳礦，研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的85%以上，與質(zhì)量百分比濃度22%的鹽酸按酸礦質(zhì)量比4:1 一同加入到搪瓷反應(yīng)釜中進(jìn)行混合、升溫，當(dāng)溫度達(dá)到80°C時(shí)開始計(jì)時(shí)反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行板框壓濾，酸浸液中主要元素組成為:Fe2O3:120.6g/L、N1:3.07g/L、Co:0.33g/L、Cr:4.llg/L、Al:8.02g/L、Mg:2.97g/L。將酸浸液用計(jì)量泵以50L/h的流量打入到煅燒水解爐內(nèi)，經(jīng)霧化后，在500°C下進(jìn)行煅燒反應(yīng)。反應(yīng)生成的氯化氫氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵和布袋除塵兩級(jí)除塵后進(jìn)入兩級(jí)填料吸收塔，回收的鹽酸平均濃度為18%。煅燒爐及除塵底部的鐵氧化物粉末在60°C下洗滌1.5h，過濾后，N1、Co進(jìn)入液相。濾餅用質(zhì)量百分比濃度20%的高氯酸溶液在80°C下進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾，Cr進(jìn)入液相，其轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%，渣相烘干后得到Fe2O3粉末，其純度達(dá)到90%以上。實(shí)施例3原料為褐鐵型紅土鎳礦，研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的85%以上，與質(zhì)量百分比濃度18%的鹽酸按酸礦質(zhì)量比5:1 —同加入到搪瓷反應(yīng)釜中進(jìn)行混合、升溫，當(dāng)溫度達(dá)到50°C時(shí)開始計(jì)時(shí)反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行板框壓濾，酸浸液中主要元素組成為:Fe2O3:119.3g/L、N1:3.55g/L、Co:0.36g/L、Cr:4.35g/L、Al:8.56g/L、Mg:3.05g/L。將酸浸液用計(jì)量泵以1000L/h的流量打入到煅燒水解爐內(nèi)，經(jīng)霧化后，在300°C下進(jìn)行煅燒反應(yīng)。反應(yīng)生成的氯化氫氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵和靜電除塵兩級(jí)除塵后進(jìn)入兩級(jí)填料吸收塔，回收的鹽酸平均濃度為22%。煅燒爐及除塵底部的鐵氧化物粉末在30°C下洗滌2h，過濾后，N1、Co進(jìn)入液相。濾餅用質(zhì)量百分比濃度10%的高氯酸鉀溶液在140°C下進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾，Cr進(jìn)入液相，其轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%，渣相烘干后得到Fe2O3粉末，其純度達(dá)到90%以上。實(shí)施例4原料為褐鐵型紅土鎳礦，研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的85%以上，與質(zhì)量百分比濃度36%的鹽酸按酸礦質(zhì)量比2:1 —同加入到搪瓷反應(yīng)釜中進(jìn)行混合、升溫，當(dāng)溫度達(dá)到120°C時(shí)開始計(jì)時(shí)反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行板框壓濾，酸浸液中主要元素組成為:Fe2O3:121.7g/L、N1:3.98g/L、Co:0.38g/L、Cr:4.97g/L、Al:8.68g/L、Mg:3.23g/L。將酸浸液用計(jì)量泵以10L/h的流量打入到煅燒水解爐內(nèi)，經(jīng)霧化后，在800°C下進(jìn)行煅燒反應(yīng)。反應(yīng)生成的氯化氫氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵和布袋除塵兩級(jí)除塵后進(jìn)入兩級(jí)填料吸收塔，回收的鹽酸平均濃度為17%。煅燒爐及除塵底部的鐵氧化物粉末在95°C下洗滌0.5h，過濾后，N1、Co進(jìn)入液相。濾餅用質(zhì)量百分比濃度20%的雙氧水在80°C下進(jìn)行氧化反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后過濾，Cr進(jìn)入液相，其轉(zhuǎn)化率 達(dá)到90%，渣相烘干后得到Fe2O3粉末，其純度達(dá)到90%以上。
權(quán)利要求
1.一種褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟: 1)將褐鐵型紅土鎳礦研磨后，與鹽酸混合進(jìn)行常壓浸出反應(yīng)，使鎳、鈷、鐵、鉻浸出； 2)將步驟I)得到的酸浸液加入煅燒水解爐，經(jīng)霧化后，進(jìn)行煅燒反應(yīng)； 3)將步驟2)煅燒反應(yīng)過程生成的氯化氫氣體經(jīng)兩級(jí)以上除塵后進(jìn)入吸收塔生成鹽酸；同時(shí)，收集煅燒爐及除塵器底部的鐵氧化物粉末； 4)將步驟3)得到的鐵氧化物粉末用清水洗滌、過濾，得到含水溶性N1、Co的酸性濾液和含氧化鐵、氧化鉻的不溶性固體濾餅； 5)將步驟4)得到的固體濾餅與氧化劑混合，進(jìn)行液相氧化反應(yīng)，反應(yīng)后過濾、洗滌，使可溶性Cr進(jìn)入液相，然后經(jīng)萃取、還原制得相應(yīng)鉻產(chǎn)品；渣相經(jīng)烘干后得到鐵精粉； 6)將步驟4)得到的酸性濾液進(jìn)行萃取、沉淀、電解，制得N1、Co產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟I)所述褐鐵型紅土鎳礦研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的85%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟I)所述鹽酸質(zhì)量百分比濃度為18% 36% ;所述酸浸溫度為50 120°C ;所述鹽酸與褐鐵型紅土鎳礦的質(zhì)量比為2:1 5:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟2)所述酸浸液進(jìn)料流量為10 1000L/h ;所述煅燒溫度為300 800°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟3)所述每級(jí)除塵使用的除塵裝置為旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器或靜電除塵器中的一種；所述吸收塔為單級(jí)或多級(jí)填料吸收塔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟4)所述洗滌溫度控制在30 95°C ;所述的洗滌時(shí)間為0.5 2小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟5)所述的氧化反應(yīng)溫度控制在80 140 0C ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟5)所述的氧化劑為高氯酸鹽、高錳酸鹽或雙氧水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法。本發(fā)明的褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟1)將褐鐵型紅土鎳礦與鹽酸混合進(jìn)行常壓浸出反應(yīng)；2)將步驟1)得到的酸浸液進(jìn)行煅燒反應(yīng)；3)將步驟2)生成的氯化氫氣體經(jīng)除塵后進(jìn)入吸收塔生成鹽酸；同時(shí)，收集鐵氧化物粉末；4)將步驟3)得到的鐵氧化物粉末用清水洗滌、過濾；5)將步驟4)得到的固體濾餅進(jìn)行液相氧化反應(yīng)，制得相應(yīng)鉻產(chǎn)品；渣相得到鐵精粉；6)將步驟4)得到的酸性濾液制得Ni、Co產(chǎn)品。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)褐鐵型紅土鎳礦常壓浸出液中鐵與鎳、鈷、鉻的分離，有效解決紅土鎳礦常壓浸出液難以處理的問題。
文檔編號(hào)C22B3/10GK103173613SQ20131008185
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者曲景奎, 郭強(qiáng), 齊濤, 宋云霞, 張培育, 時(shí)美玲 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院過程工程研究所