一種紅土鎳礦鹽酸常壓浸出過程鐵與鎳、鈷、硅分離與綜合利用的清潔生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出—酸浸液中蛇紋石型紅土鎳礦選擇性浸出—水解耦合反應(yīng)—含F(xiàn)e、Si氧化物分離、純化制備鐵精粉及建材用SiO2的紅土鎳礦清潔生產(chǎn)方法，該方法可解決紅土鎳礦傳統(tǒng)常壓浸出液難以處理、酸耗大的問題，實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鐵分離及綜合利用。
【專利說明】—種紅土鎳礦鹽酸常壓浸出過程鐵與鎳、鈷、硅分離與綜合利用的清潔生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬冶金技術(shù)和礦產(chǎn)資源綜合利用領(lǐng)域，具體涉及到一種紅土鎳礦鹽酸常壓浸出過程鐵與鎳、鈷、硅分離與綜合利用的清潔生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳，作為重要的戰(zhàn)略金屬，廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造、電器儀表及化工冶金等工業(yè)部門。鎳的礦物資源主要有硫化鎳礦和氧化鎳礦(又稱紅土鎳礦)。硫化鎳礦含鎳1%左右，選礦后的精礦品位可達(dá)6~12%，加上伴生的有價(jià)金屬(銅、鈷)可達(dá)6~15%，經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高。因而，前些年世界鎳工業(yè)生產(chǎn)的鎳，主要來自硫化鎳礦資源，約占總產(chǎn)鎳量的70%。隨著優(yōu)質(zhì)、易采的硫化鎳礦資源的減少，對(duì)環(huán)境要求的提高，紅土鎳礦提取技術(shù)的進(jìn)步以及鎳價(jià)格波動(dòng)等因素的影響，從紅土鎳礦中生產(chǎn)鎳具有重要的意義。
[0003]紅土鎳礦的冶煉方法根據(jù)礦物成分的不同而不同，主要分為火法冶金和濕法冶金兩類?；鸱ㄒ苯鹬饕幚礞嚻肺惠^高的蛇紋石礦，該方法具有流程短、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但能耗較高，且不易處理鈷含量高的紅土鎳礦。濕法冶金法主要有還原焙燒一氨浸法、高壓酸浸法、常壓酸浸法等。還原焙燒一氨浸法的主要優(yōu)點(diǎn)是氨介質(zhì)可循環(huán)使用，消耗量小，適宜于處理含MgO較高的蛇紋石礦。但鈷的浸出率偏低、方法流程長、且受礦種的局限性較大。高壓酸浸法適于處理褐鐵型紅土鎳礦，其最大的優(yōu)點(diǎn)是鎳、鈷浸出率可達(dá)到90%以上。但浸出方法條件較苛刻(250~270°C、4~5MPa)、紅土礦資源利用率較低。常壓酸浸法由于其設(shè)備投資小、方法條件溫和、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小、礦種普適性更強(qiáng)，已成為具有吸引力的紅土鎳礦冶煉方法之一。但到目前為止，常壓酸浸法還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，其主要問題在于酸耗大、浸出液難以處理。以低品位褐鐵型紅土鎳礦為例，原礦中的Fe/Ni質(zhì)量比可以達(dá)到50以上，而且鎳主要以晶格取代的形式賦存在鐵礦物中，要使鎳比較完全的浸出，則有大量的鐵浸入溶液，往往酸浸液中鐵含 量可達(dá)100g/L以上。如果采用普通中和劑進(jìn)行沉淀除鐵，則沉淀量很大，會(huì)造成過濾困難、鎳/鈷夾帶損失大等問題；如果采用萃取方式除鐵，則萃取劑用量較大。因此如何解決常壓酸浸過程酸耗大，浸出液中Fe、Ni分離的難題是常壓酸浸法走向工業(yè)化的主要瓶頸。
[0004]綜上所述，鑒于傳統(tǒng)常壓酸浸法能耗低、流程短、且操作條件溫和的優(yōu)勢，本發(fā)明針對(duì)紅土鎳礦鹽酸常壓酸浸酸耗大、浸出液Fe、Ni難以分離的問題，提出了一種紅土鎳礦鹽酸常壓浸出方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)傳統(tǒng)紅土鎳礦鹽酸常壓浸出過程酸耗大，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，本發(fā)明的目的是提供一種紅土鎳礦鹽酸常壓浸出過程鐵與鎳、鈷、硅分離與綜合利用的清潔生產(chǎn)方法，該方法能實(shí)現(xiàn)酸浸液中高濃度鐵離子與鎳、鈷的有效分離，降低單位鎳、鈷產(chǎn)品的酸耗，提升紅土鎳礦資源綜合利用率。[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明首先以鹽酸為浸出介質(zhì)，對(duì)褐鐵型紅土鎳礦進(jìn)行常壓酸浸；然后以此酸浸浸出液為介質(zhì)，利用其中的余酸對(duì)蛇紋石型紅土鎳礦中N1、Co等進(jìn)行選擇性浸出；同時(shí)，在較溫和條件下(T=120~150°C)，促使溶液中的Fe發(fā)生水解反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)Fe與N1、Co目標(biāo)元素的分離，且降低單位N1、Co產(chǎn)品的酸耗。浸出渣用稀鹽酸浸出，液固分離后，F(xiàn)eCl3濾液經(jīng)中和、過濾、洗滌、烘干，得到高品位的鐵精粉；Si02濾餅經(jīng)洗滌、烘干后可做建材原料。從而實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鐵、硅的分離及分步轉(zhuǎn)化。
[0008]該方法具體包括以下步驟:
[0009]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、鐵高效浸出，酸浸出液中總鐵濃度達(dá)100g/L~120g/L ;N1、Co濃度分別達(dá)到2g/L和0.lg/L以上。
[0010]所述的紅土鎳礦粒度控制在200目的礦量占總礦量的90%。
[0011 ] 所述的鹽酸濃度為20%~36%。
[0012]所述的酸浸溫度為60~100°C。
[0013]所述的酸礦質(zhì)量比為1:1~5:1。
[0014]2)將蛇紋石型紅土鎳礦研磨后，與步驟I)得到的酸浸液混合，進(jìn)行浸出-水解耦合反應(yīng)。
[0015]所述的浸出-水解耦合反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鎂的選擇性浸出，以及鐵、鉻、鋁的選擇性水解。
[0016]所述的紅土鎳礦粒度控制在200目的礦量占總礦量的90%。
[0017]所述的浸出-水解耦合反應(yīng)溫度控制在120~150°C。
[0018]所述的酸浸液與蛇紋石紅土鎳礦質(zhì)量比1:1~2:1。
[0019]3)將步驟2)反應(yīng)得到的漿料經(jīng)液固分離后，分別得到含有Fe、Si氧化物的濾餅，以及含有N1、Co離子的酸性濾液。
[0020]所述的濾餅中Fe質(zhì)量百分含量為20~25%，Si質(zhì)量百分含量為15%~25%。
[0021]所述的濾液中Ni濃度為4~6g/L,Co濃度為0.2~0.5g/L,Mg濃度為30~35g/L，F(xiàn)e濃度在2~3g/L以下。
[0022]4)將步驟3)得到的含F(xiàn)e、Si氧化物的濾餅與稀鹽酸混合進(jìn)行浸出反應(yīng)，反應(yīng)后的漿料進(jìn)行液固分離，得到含F(xiàn)eCl3的濾液和SiO2的濾餅。
[0023]所述的稀鹽酸濃度為16%~22%。
[0024]所述的浸出溫度控制在60~100°C。
[0025]所述的稀鹽酸與含F(xiàn)e、Si氧化物的濾餅的質(zhì)量比為2:1~5:1。
[0026]5)將步驟4)得到的含F(xiàn)eCl3濾液進(jìn)行中和、過濾、洗滌、烘干，得到高品位的鐵精粉；Si02濾餅經(jīng)洗滌、烘干后可做建材原料；
[0027]所述的中和劑為鎂的氧化物或其堿，或者鈣的氧化物或其堿，例如MgO、CaO、Mg(OH)2, Ca(OH)2中的一種或多種；所述中和劑還可以是其他相關(guān)離子的鹽、堿或其氧化物，比如碳酸鈉或氫氧化鈉等。
[0028]所述的中和溫度為室溫。
[0029]所述的洗滌溫度控制在50~90°C。
[0030]所述的洗滌時(shí)間為0.5~I小時(shí)。[0031]6)將步驟3)得到的含有N1、Co離子的酸性濾液經(jīng)除雜、萃取、沉淀、電解等工序，可制得相應(yīng)的N1、Co產(chǎn)品。
[0032]所述的鎳、鈷產(chǎn)品可以是電解鎳、鎳粉、電解鈷或碳酸鈷等。
[0033]本發(fā)明提供一種褐鐵型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出一酸浸液中蛇紋石型紅土鎳礦選擇性浸出一水解耦合反應(yīng)一含F(xiàn)e、Si氧化物分離、純化制備鐵精粉及建材用SiO2的紅土鎳礦清潔生產(chǎn)方法，該方法可解決紅土鎳礦傳統(tǒng)常壓浸出液難以處理、酸耗大的問題，實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鐵分離及綜合利用，有效解決紅土鎳礦常壓浸出液難以處理的問題，同時(shí)降低單位鎳、鈷產(chǎn)品的酸耗，又可實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鐵、硅的綜合利用，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益，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，是一種具有工業(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。
[0034]本發(fā)明提出了一種紅土鎳礦鹽酸常壓浸出過程鐵與鎳、鈷分離及綜合利用的清潔生產(chǎn)方法，其優(yōu)勢在于:
[0035]I)實(shí)現(xiàn)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。
[0036]2)降低單位鎳、鈷產(chǎn)品的酸耗，從而降低原料成本。
[0037]3)實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鐵、硅綜合利用，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)施方式】
[0038]下面以【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0039]實(shí)施例1`
[0040]以褐鐵型紅土鎳礦為原料，將其研磨，粒度控制在200目的礦量占總礦量的90%，研磨后與36%的鹽酸按酸礦質(zhì)量比1:1 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10(TC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:Fe: 120.7g/L、N1:2.88g/L、Co:0.19g/L、Cr:2.89g/L、Al:5.98g/L、Mg:3.03g/L。再以蛇紋石型紅土鎳礦為原料，將其研磨，粒度控制在200目的礦量占總礦量的90%，研磨后與上述浸出液按酸礦質(zhì)量比1:1 一同加入到均相反應(yīng)釜中進(jìn)行混合、升溫，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到150°C時(shí)開始計(jì)時(shí)反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行液固分離，含有N1、Co離子的酸性濾液主要組成為:Fe:1.67g/L、N1:5.76g/L、Co:0.38g/L、Mg:31.24g/L，作為后續(xù)提取N1、Co的原料。濾餅主要組成為:Fe:23.72%、S1:22.64%、Cr: 1.61%, Al: 2.64%, Mg: 1.42%,以此濾餅為原料，與 22% 的鹽酸按酸礦質(zhì)量比2:1混合，在100°C進(jìn)行浸出反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行液固分離。SiO2濾餅經(jīng)洗滌、烘干后可作建材原料，其中SiO2純度達(dá)到90%以上；以FeCl3濾液為原料，加入一定量MgO在室溫下進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過濾、洗滌、烘干，得到鐵精粉，F(xiàn)e品位達(dá)到65%以上，其中洗滌溫度控制在50~90°C，洗滌時(shí)間為0.5~I小時(shí)。含有N1、Co離子的酸性濾液經(jīng)除雜、萃取、沉淀、電解等工序，可制得相應(yīng)的N1、Co產(chǎn)品，所述的鎳、鈷產(chǎn)品可以是電解鎳、鎳粉、電解鈷或碳酸鈷等。
[0041]實(shí)施例2
[0042]以褐鐵型紅土鎳礦為原料，將其研磨，粒度控制在200目的礦量占總礦量的90%，研磨后與20%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60°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:Fe:100.12g/L、N1:2.06g/L、Co:0.lg/L,Cr: 1.67g/L、Al:3.99g/L、Mg:2.06g/L。再以蛇紋石型紅土鎳礦為原料，將其研磨，粒度控制在200目的礦量占總礦量的90%，研磨后與上述浸出液按酸礦質(zhì)量比2:1 —同加入到均相反應(yīng)釜中進(jìn)行混合、升溫，當(dāng)反應(yīng)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)行液固分離，含有N1、Co離子的酸性濾液主要組成為:Fe:2.67g/L、N1:4.56g/L、Co:0.29g/L、Mg:30.78g/L，作為后續(xù)提取N1、Co的原料。濾餅主要組成為:Fe: 24.08%、S1: 25.47%、Cr: 1.77%、Al: 2.56%、Mg: 1.33%,以此濾餅為原料，與 16% 的鹽酸按酸礦質(zhì)量比5:1混合，在60°C進(jìn)行 浸出反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行液固分離。SiO2濾餅經(jīng)洗滌、烘干后可作建材原料，其中SiO2純度達(dá)到90%以上；以FeCl3濾液為原料，加入一定量MgO在室溫下進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過濾、洗滌、烘干，得到鐵精粉，F(xiàn)e品位達(dá)到65%以上，其中洗滌溫度控制在50~90°C，洗滌時(shí)間為0.5~I小時(shí)。含有N1、Co離子的酸性濾液經(jīng)除雜、萃取、沉淀、電解等工序，可制得相應(yīng)的N1、Co產(chǎn)品，所述的鎳、鈷產(chǎn)品可以是電解鎳、鎳粉、電解鈷或碳酸鈷等。
【權(quán)利要求】
1.一種紅土鎳礦鹽酸常壓浸出過程鐵與鎳、鈷、硅分離與綜合利用的清潔生產(chǎn)方法，其特征是，所述方法包括以下步驟: 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、鐵浸出，酸浸出液中總鐵濃度達(dá)到100g/L~120g/L ;N1、Co濃度分別達(dá)到2g/L和0.lg/L以上； 2)將蛇紋石型紅土鎳礦研磨后，與步驟I)得到的酸浸液混合，進(jìn)行浸出-水解耦合反應(yīng)； 3)將步驟2)反應(yīng)得到的漿料經(jīng)液固分離后得到含有Fe、Si氧化物的濾餅，以及含有N1、Co離子的酸性濾液； 4)將步驟3)得到的含F(xiàn)e、Si氧化物的濾餅與稀鹽酸混合進(jìn)行浸出反應(yīng)，反應(yīng)后的漿料進(jìn)行液固分離，得到含F(xiàn)eCl3的濾液和SiO2的濾餅； 5)將步驟4)得到的含F(xiàn)eCl3濾液進(jìn)行中和、過濾、洗滌、烘干，得到高品位的鐵精粉；SiO2濾餅經(jīng)洗滌、烘干，作為建材原料； 6)將步驟3)得到的含有N1、Co離子的酸性濾液經(jīng)除雜、萃取、沉淀、電解工序，制得相應(yīng)的N1、Co產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟I)中褐鐵型紅土鎳礦粒度控制在200目的礦量占總礦量的90% ;鹽酸濃度為20%~36% ;酸浸溫度控制在60~100°C ;酸礦質(zhì)量比為1:1~5:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟2)中蛇紋石型紅土鎳礦粒度控制在200目的礦量占總礦量的90% ;浸出-水解耦合反應(yīng)溫度控制在120~150°C ;酸浸液與蛇紋石型紅土鎳礦質(zhì)量比1:1~2:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟3)濾餅中Fe質(zhì)量百分含量為20~25%，Si質(zhì)量百分含量為15%~25% ;酸性濾液中Ni濃度為4~6g/L，Co濃度為0.2~0.5g/L，Mg濃度為30~35g/L, Fe濃度在2~3g/L以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟4)中稀鹽酸濃度為16%~22%;浸出溫度控制在60~100°C ;稀鹽酸與含有Fe、Si氧化物的濾餅的質(zhì)量比為2:1~5:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟5)的中和劑為鎂的氧化物或其堿，或者鈣的氧化物或其堿。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是，步驟5)的中和劑為180、0&0、1%(0!1)2、Ca(OH)2的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟5)的中和溫度為室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟5)中和后鐵氧化物，以及SiO2濾餅的洗滌溫度控制在50~90°C，洗滌時(shí)間為0.5~I小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟6)得到的N1、Co產(chǎn)品為電解鎳或鎳粉或電解鈷或碳酸鈷。
【文檔編號(hào)】C22B23/00GK103757261SQ201310654625
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】郭強(qiáng), 曲景奎, 齊濤, 張培育, 時(shí)美玲, 孟龍 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院過程工程研究所