一種提取褐鐵礦中鎳、鈷、鐵、硅、鎂的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及褐鐵礦的高硅鎂礦成分進(jìn)行硫酸常壓浸出和用常壓浸出液對低硅鎂 高鐵成分進(jìn)行加壓浸出的工藝，屬于冶金領(lǐng)域，具體地說是一種提取褐鐵礦中鎳、鈷、鐵、 硅、鎂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅土礦是由含鎳橄欖巖在熱帶或亞熱帶地區(qū)經(jīng)過大規(guī)模長期風(fēng)化淋濾變質(zhì)而成 的氧化鎳礦，由于存在地理位置、氣候條件以及風(fēng)化程度的差異，世界各地的紅土礦類型不 完全相同。
[0003] 風(fēng)化過程一般產(chǎn)生層狀沉積，其中在表面附近存在著完全的或最徹底的風(fēng)化產(chǎn) 物，隨著深度增加漸變?yōu)槌潭容^輕的風(fēng)化產(chǎn)物，并最后在某個(gè)更深的深度處終止為未風(fēng)化 的巖石。
[0004] 高度風(fēng)化層通常將其含有的大部分鎳細(xì)微分布在細(xì)碎的針鐵礦顆粒中。該層通常 稱為褐鐵礦，它一般含有高比例的鐵和低比例的硅和鎂。
[0005] 通常情況下，褐鐵礦為紅土鎳礦的主要組成部分，占紅土礦總量的65%?75% ;腐 泥土占15%?25% ;過渡礦占10%。
[0006] 從紅土礦鎳中回收鎳(鈷）的困難之處在于，在進(jìn)行化學(xué)處理分離金屬有用成分 (如鎳和鈷）之前通常不能通過物理方式充分富集鎳的有用成分，即無法用選礦的技術(shù)進(jìn)行 富集，這使得紅土鎳礦的處理成本很高。并且由于褐鐵礦和腐泥土礦中不同的礦物和化學(xué) 組成，這些礦石通常不適于使用同一處理技術(shù)進(jìn)行處理。幾十年來一直在尋找降低處理紅 土鎳礦的成本的方法。
[0007] 紅土鎳礦的處理工藝可分為火法工藝和濕法工藝兩大類?；鸱ㄒ苯鸸に囘m合處理 腐泥土礦。該工藝通常只能生產(chǎn)鎳鐵，不能回收鈷，其應(yīng)用受到限制。濕法冶金工藝適合處 理褐鐵礦。濕法冶金技術(shù)包括高壓酸浸和還原焙燒氨浸以及近年來出現(xiàn)的如常壓酸浸、堆 浸工藝等。
[0008] 總之，在紅土鎳礦濕法冶煉的發(fā)明專利中，高壓酸浸（HPAL)工藝和改進(jìn)的高壓酸 浸工藝的缺點(diǎn)是：需要復(fù)雜的高溫、高壓的高壓釜以及相關(guān)的設(shè)備，其安裝與維護(hù)都很昂 貴；HPAL工藝消耗的硫酸比按化學(xué)計(jì)量溶解礦石中的非鐵金屬成分所需的硫酸更多。常 壓酸浸工藝和改進(jìn)的常壓酸浸工藝的缺點(diǎn)是：硫酸消耗高；鎳、鈷浸出率低；反應(yīng)時(shí)間長， 所需設(shè)備龐大。高壓酸浸包括改進(jìn)的高壓酸浸工藝和常壓酸浸工藝包括改進(jìn)的常壓酸浸工 藝的共同缺點(diǎn)是浸出渣量大，而且是硅和鐵的混合渣，使得紅土礦的主要成分鐵不能經(jīng)濟(jì) 有效的開發(fā)利用。盡管CN102206749A的發(fā)明專利中提及了浸出渣的回收利用，但由于渣中 的二氧化硅及氧化鐵、針鐵礦等均為反應(yīng)生成的細(xì)小微粒，它們相互"生長"在一起，很難用 簡單的磁選等方法將它們分離，因此上述浸出渣開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)效益很差，只能當(dāng)廢固處 理，甚至對于鎳浸出率較低的浸出渣必須當(dāng)危廢渣進(jìn)行處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明目的是消除或減輕高壓酸浸出工藝的缺點(diǎn)，同時(shí)獲得比已知的常壓浸出工 藝更高的鎳和鈷回收率和更快的回收速度，比高壓酸浸更低的酸消耗。特別是在工藝過程 中很自然方便的將紅土礦的主要成分鐵加工成鐵精粉，使廢渣量減少為原礦量的約十分之 〇
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述一種提取褐鐵礦中鎳、鈷、鐵、硅、鎂的方法，其實(shí)現(xiàn) 步驟如下： a. 取褐鐵礦礦石洗選分級，將褐鐵礦中的礫石、砂石等顆粒較粗的礦物從原礦中分離， 得到高硅鎂礦石和低硅鎂礦石； b. 將高硅鎂礦石加水制備得到高硅鎂礦石礦漿，待用； c. 向雙螺旋推料反應(yīng)器中同步加入步驟b制備得到的高硅鎂礦石礦漿加熱至60? 100°C和足量的高濃度無機(jī)酸加熱至150?200°C，在混合后被雙螺旋推料反應(yīng)器推出全部 反應(yīng)用時(shí)lOmin，被雙螺旋推料反應(yīng)器推出的物料呈酥松的蜂窩狀固態(tài)膏體，待用； d. 將步驟c制得的呈酥松的蜂窩狀固態(tài)膏體進(jìn)行簡單破碎，破碎后倒入水浸罐中，加 入與酥松的蜂窩狀固態(tài)膏體相等重量的水，進(jìn)行水溶步驟，攪拌25?35min ; e. 將水溶步驟所得漿料泵入板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離和濾渣洗滌，得到常壓酸浸濾渣 A、常壓酸浸濾液B和洗滌液E ; f. 稱取步驟a得到的+80目3#低硅鎂礦30kg，加入洗滌液60L移入加壓管道反應(yīng)器 中，加熱至95°C后移入加壓管道反應(yīng)器的循環(huán)罐中，再向加壓管道反應(yīng)器的循環(huán)罐中加入 95°C的常壓酸浸濾液（BI) 30L，使得pH范圍在0. 5?1. 5 ;密封循環(huán)罐后開啟加壓泵，同時(shí) 開啟加壓管道反應(yīng)器的導(dǎo)熱油加熱裝置，控制溫度加熱，溫度升高至225°C時(shí)繼續(xù)恒溫加熱 50?60min之后停止加熱并冷卻降溫；降溫至85°C后從加壓管道反應(yīng)器中移出反應(yīng)漿料進(jìn) 行固液分離并洗滌濾渣，得到加壓浸出渣C、加壓浸出液D和洗滌液F ; g. 取300g加壓浸出渣C加入盛有1000ml、10%碳酸鈉溶液的容器中，加熱至25?60°C 并攪拌10?30min ;固液分離并洗絳濾餅、烘干，得到赤鐵礦G。
[0011] 所述褐鐵礦礦石洗選分級時(shí)，將礦石破碎至80目。
[0012] 所述步驟中的高硅鎂礦石礦漿與低硅鎂礦石礦漿的重量百分比為50?60wt%。
[0013] 所述高濃度無機(jī)酸為濃度為98%的硫酸。
[0014] 所述步驟f密封加壓管道反應(yīng)器后控制溫度加熱優(yōu)選為210?240°C。
[0015] 所述步驟f反應(yīng)時(shí)pH值優(yōu)選為L 0。
[0016] 所述其中步驟e中常壓浸出渣A為硅渣，其二氧化硅含量為65?90%。
[0017] 所述其中步驟f中得到加壓浸出渣C為赤鐵礦渣，其中鐵含量為58?67%。
[0018] 本發(fā)明所述一種提取褐鐵礦中鎳、鈷、鐵、硅、鎂的方法，其有益效果在于：本工藝 通過加壓浸出在1. 5?3. OMPa下進(jìn)行，壓力條件溫和，使得工藝操作簡單、設(shè)備維護(hù)簡單、 所用時(shí)間短、效率高；且在褐鐵礦加壓浸出階段不需另加硫酸，硫酸消耗量低；加壓浸出為 中低壓設(shè)備，避免了高壓釜設(shè)備昂貴、易結(jié)垢的缺點(diǎn)；常壓浸出液中的Fe 3+和低硅鎂高鐵礦 中的鐵均生成赤鐵礦與少量的硅成為浸出殘?jiān)?，?jīng)固液分離后加壓浸出渣中鐵含量較高， 能夠達(dá)到58?65%，使得后續(xù)生產(chǎn)工藝簡便，廢渣量少且能有效利用，實(shí)現(xiàn)了對褐鐵礦的高 效開發(fā)利用。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明明保護(hù)的范圍。
[0021] 實(shí)施例1 一、 取褐鐵礦礦石洗選分級，將褐鐵礦中的礫石、砂石等顆粒較粗的礦物從原礦中分 離，得到高硅鎂礦石和低硅鎂礦石； 二、 將+80目的2#高硅鎂礦500kg加水500kg制備得到50wt%的礦漿，待用； 三、 向雙螺旋推料反應(yīng)器中同步加入加熱至150°C的450kg98%濃硫酸和步驟二制備得 到50wt%的加熱至60°C的礦漿，在混合后被雙螺旋推料反應(yīng)器推出全部反應(yīng)用時(shí)lOmin，被 雙螺旋推料反應(yīng)器推出的物料呈酥松的蜂窩狀固態(tài)膏體，待用； 四、 將步驟三制得的呈酥松的蜂窩狀固態(tài)膏體進(jìn)行簡單破碎，破碎后倒入水浸罐中，加 入與酥松的蜂窩狀固態(tài)膏體相等重量的水，進(jìn)行水溶步驟，攪拌IOmin ; 五、 將水溶步驟所得漿料泵入板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離和濾渣洗滌；得到常壓酸浸濾 渣（Al) 175kg、常壓酸浸濾液（BI) 1480L和洗滌液（El) 1130L ;上述原料的成分見表1-1、表 1-2 和表 1-3 ; 六、 稱取步驟一得到的+80目3#低硅鎂礦30kg，加入洗滌液60L移入加壓管道反應(yīng) 器中，加熱至95°C后移入加壓管道反應(yīng)器的循環(huán)罐中，再向加壓管道反應(yīng)器的循環(huán)罐中加 入95°C的常壓酸浸濾液（BI) 30L，使得溶液pH為0.5時(shí)；密封循環(huán)罐后開啟加壓泵，同時(shí) 開啟加壓管道反應(yīng)器的導(dǎo)熱油加熱裝置，控制溫度加熱，溫度升高至225°C時(shí)繼續(xù)恒溫加熱 50min之后停止加熱并冷卻降溫；降溫至85°C后從加壓管道反應(yīng)器中移出反應(yīng)漿料進(jìn)行固 液分離并洗滌濾渣，得到加壓浸出渣（Cl) 28kg、加壓浸出液（D1) 76L和洗滌液（FI) 46L ;上 述物料的成分見表1-4、表1-5和表1-6。
[0022] 所述實(shí)施例中使用的1#礦石來自新喀里多尼亞某紅土礦床，洗選分級得到2#和 3#礦石；4#礦石來自菲律賓某紅土礦床，洗選分級得到5#和6#礦石。礦石的主要成分見 表1。
[0023] 綜上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，基于殘?jiān)某煞趾?，?jì)算出鎳、鈷浸出率、渣率和酸耗數(shù)據(jù) 如下： 常壓酸浸鎳浸出率：98. 78% ;常壓酸浸鈷浸出率：97. 66。
[0024] 加壓浸出鎳浸出率：95. 11% ;加壓浸出鈷浸出率：93. 07。
[0025] 總計(jì)鎳浸出率95. 78% ;鈷浸出率94. 00%。
[0026] 鐵回收率>96%。
[0027] 硫酸消耗：180Kg ·硫酸/t ·礦。
[0028] 總計(jì)渣率：70. Og硅渣/IOOOg紅土礦。