專利名稱：一種抑制硫酸浸出含鎳紅土礦過程中結(jié)垢的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含鎳紅土礦的處理方法，確切地說，本發(fā)明涉及一種抑制硫酸浸出含鎳紅土礦過程中結(jié)垢的方法。
背景技術(shù)：
世界陸基鎳的儲量約為4.7億噸，其中約35％以硫化礦形式存在，約65％以氧化礦形式存在。由于氧化鎳礦選冶技術(shù)難度大，故目前70％的鎳是從硫化礦中提取而來。隨著世界經(jīng)濟高速發(fā)展，鎳需求增加，價格上漲，而可經(jīng)濟利用的硫化鎳礦資源卻日益枯竭，人們對氧化鎳礦的關(guān)注程度日益增加。
現(xiàn)有的已成熟的處理氧化鎳礦的幾種工藝技術(shù)如下，對于含鎳高而鈷低的紅土礦，較多采用電爐還原冶煉的方法生產(chǎn)鎳鐵或鎳锍，該法能耗高，且不能回收鈷。在處理含鎳、鈷都相對較高的紅土礦時，多采用濕法浸出，以利于綜合回收各種有價金屬。根據(jù)礦石中堿性氧化鎂含量的高低，分別有氨浸和酸浸兩種工藝。氨浸法適用于含氧化鎂高的礦石，整個流程鎳回收率為75％-80％，鈷的回收率較低，約40％-50％。含氧化鎂低的礦石因為不需消耗大量酸去中和礦石中的堿性脈石，故采用硫酸浸出。實際應(yīng)用中，通常在高溫高壓下進行，該法鎳的回收率90％-95％，鈷的回收率80％-90％，明顯高于氨浸流程和火法流程。但該方法仍然存在著蒸汽加熱能源消耗大，浸出時間長，高壓反應(yīng)釜內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重等實際問題。
CN1552922A提供了一種用硫酸提取蛇蚊石中低品位氧化鎳的方法，在常壓下加溫浸取，浸出液用固體沉淀劑沉淀鎳金屬。但由于鎳金屬是以化學(xué)浸染的狀態(tài)存在于礦物中，所以單獨常壓浸出，鎳的浸出率達不到理想狀況，經(jīng)濟上不合理。
使用微波加熱具有諸多優(yōu)點，微波能對物質(zhì)具有選擇性加熱作用，并且對吸波物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)具有催化作用。物質(zhì)吸收的微波能幾乎100％轉(zhuǎn)化為熱效應(yīng)，故微波加熱的熱效率高、吸波物質(zhì)溫升極為迅速。因此，微波加熱在氧化鎳礦處理方面得到重視。
CN1057489A涉及一種用微波加熱處理難選氧化物礦的新方法。使用微波加熱硫化，在等離子氣體(N氣載流)熔煉爐熔煉，得到高冰鎳，同時鈷金屬也有不錯的回收率。但是該方法需要Ni＞3.5％的氧化鎳富礦，無疑對于大量品位較低的紅土礦來說不適用，且能耗高、成本高。
CN1031256A揭示了一種微波加熱等離子體脫硫處理鎳銅氧化物礦的方法，以獲得高冰鎳。但該方法要求所處理的精礦成分為Ni5％、Cu4％、S25％，實質(zhì)上是將低品位的氧化鎳礦與高品位的硫化鎳精礦混合使用的，同樣不適用于大量的低品位含鎳紅土礦。
US5535992-A提出一種高溫高壓浸出紅土礦用的高壓釜裝置，由多級高壓釜連接而成。該方法不可避免的產(chǎn)生大量結(jié)垢，必須間斷性地除去結(jié)垢。
在處理含鎳、鈷都相對較高的紅土礦時，現(xiàn)有技術(shù)多采用濕法以利于綜合回收各種有價金屬。根據(jù)礦石中堿性氧化鎂含量的高低，分別有氨浸和酸浸兩種工藝。氨浸法適用于含氧化鎂高的礦石，整個流程鎳回收率為75％-80％，鈷的回收率較低，約40％-50％。含氧化鎂低的礦石因為不需消耗大量酸去中和礦石中的堿性脈石，故采用硫酸浸出。實際應(yīng)用中，通常在高溫高壓下進行，該法鎳的回收率90％-95％，鈷的回收率80％-90％，明顯高于氨浸流程。
在傳統(tǒng)的硫酸加壓酸浸工藝流程中，在230～270℃，3～5MPa的高溫高壓條件下，用稀硫酸將鎳、鈷等有價金屬與鐵、鋁礦物一起溶解進入溶液。但是在加壓酸浸過程中，溶液中含有大量的鋁、鐵和硅，隨著反應(yīng)的進行，鋁、鐵和硅都會沉降，粘附在高壓釜膽和管道內(nèi)壁，從而減少高壓釜的有效容積，堵塞管道。結(jié)垢積累到一定程度會嚴(yán)重影響生產(chǎn)，必須不斷地進行除垢作業(yè)才能維持生產(chǎn)正常地進行。例如在古巴的毛阿廠，高壓釜的結(jié)垢速率為300mm/a，平均每月需要5天時間除垢。此外，形成結(jié)垢后會增加熱阻，由于結(jié)垢的導(dǎo)熱率低，使傳熱系數(shù)下降，熱利用系統(tǒng)的傳熱系數(shù)低，使熱流得不到有效利用，結(jié)果勢必過多地消耗外部熱源的熱量，增加能耗。到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)一種能夠有效解決結(jié)垢的方法。
針對目前含鎳紅土礦處理方法的諸多不足，尤其是為了有效解決結(jié)垢的技術(shù)難題，我們經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)在紅土礦的硫酸浸出過程中加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣⑹┘哟艌鲎饔煤臀⒉ㄝ椛淇捎行б种平Y(jié)垢的產(chǎn)生。本發(fā)明可保證鎳、鈷等有價金屬的浸出率的同時，有效抑制結(jié)垢的生成，縮短浸出時間，降低能耗，降低浸出反應(yīng)的操作難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種抑制硫酸浸出含鎳紅土礦過程中結(jié)垢的方法。
本發(fā)明所述的抑制硫酸浸出含鎳紅土礦過程中結(jié)垢的方法，其特征在于按照2∶1～6∶1的液固比配成礦漿，控制礦漿中硫酸濃度為50g/l-200g/l，加入適量的表面活性劑和二價銅離子攪拌均勻，表面活性劑的用量為原礦質(zhì)量的10-6倍至10-3倍，浸出液中銅離子的加入量為10mg/l-5g/l，將配好的礦漿放在磁場中停留1min-30min進行磁場處理，然后將礦漿裝入反應(yīng)容器中進行浸出，在浸出過程中進行微波輻射，常壓浸出時反應(yīng)溫度為60℃-140℃，浸出時間10min-120min；高壓浸出時反應(yīng)溫度為110℃-280℃，壓力為110kPa-5000kPa，浸出時間10min-120min。所處理的含鎳紅土礦為褐鐵礦型或低鎂硅鎂鎳礦型，含Ni0.3～4％；MgO％≤15％。使用微波發(fā)生裝置，通過波導(dǎo)管將產(chǎn)生的微波導(dǎo)入浸出容器內(nèi)部，所采用容器為高壓容器或常壓容器。所采用微波頻率為915MHz或2450MHz。所采用磁場為電磁場，場強為1～104mT。浸出時的微波功率為0.5～20kW。采用硫酸溶液浸出紅土礦，硫酸用量為原礦質(zhì)量的0.1倍至1倍。所述的表面活性劑為磺酸鹽或硫酸鹽中的一種或幾種。
浸出過程可用下面兩種方式進行。
1、一步法浸出。
將礦漿放置于對微波透明的材料(如聚四氟乙烯)制成的高壓釜內(nèi)浸出，浸出條件為在915MHz或2450MHz微波輻射下，控制溫度110℃-280℃，浸出時間10min-120min。
2、兩步法浸出。
第一步，將礦漿放置于對微波透明的材料(如玻璃、聚氯乙烯等)制成的常壓容器內(nèi)，在915MHz或2450MHz微波輻射下，控制溫度60℃-140℃，浸出時間10min-120min。之后將浸出漿料轉(zhuǎn)入高壓容器內(nèi)，溫度控制在110℃-280℃，壓力控制在110kPa-5000kPa，進行浸出液的沉鐵操作。
第二步，浸出完成后，經(jīng)液固分離，鎳、鈷等有價元素存在于濾液中，后步的分離提取就可以采用工業(yè)上已成熟的萃取分離或硫化沉淀等方法進行。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1取100g紅土礦，按2∶1的液固比調(diào)漿，硫酸濃度為200g/l，添加0.1mg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和2mg的硫酸銅，在強度為200mT的磁場中停留10min，在2450MHz的微波輻射下，微波功率0.5kW，在60℃的溫度下常壓浸出120min，鎳浸出率為92％，無結(jié)垢產(chǎn)生。
實施例2取100g紅土礦，按4∶1的液固比調(diào)漿，硫酸濃度為130g/l，添加10mg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和200mg的硫酸銅，在強度為1mT的磁場中停留30min，在2450MHz的微波輻射下，微波功率2kW，在140℃的溫度下常壓浸出40min，鎳浸出率為94％，無結(jié)垢產(chǎn)生。
實施例3取100g紅土礦，按6∶1的液固比調(diào)漿，硫酸濃度為90g/l，添加100mg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和3g的硫酸銅，在強度為104mT的磁場中停留1min，在2450MHz的微波輻射下，微波功率1kW，在100℃的溫度下常壓浸出60min，鎳浸出率為93％，無結(jié)垢產(chǎn)生。
實施例4取100g紅土礦，按3∶1的液固比調(diào)漿，硫酸濃度為140g/l，添加1mg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和30mg的硫酸銅，在強度為500mT的磁場中停留5min，在2450MHz的微波輻射下，微波功率1kW，在110℃的溫度下，110kPa壓力下高壓浸出120min，鎳浸出率為95％，無結(jié)垢產(chǎn)生。
實施例5取100g紅土礦，按4∶1的液固比調(diào)漿，硫酸濃度為100g/l，添加10mg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和2g的硫酸銅，在強度為100mT的磁場中停留8min，在2450MHz的微波輻射下，微波功率2kW，在180℃的溫度下1000kpa浸出60min，鎳浸出率為96％，無結(jié)垢產(chǎn)生。
實施例6取100g紅土礦，按6∶1的液固比調(diào)漿，硫酸濃度為80g/l，添加50mg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和3g的硫酸銅，在強度為104mT的磁場中停留1min，在2450MHz的微波輻射下，微波功率4kW，在280℃的溫度下5000kPa浸出10min，鎳浸出率為96％，無結(jié)垢產(chǎn)生。
實施例7取100g紅土礦，按3∶1的液固比調(diào)漿，硫酸濃度為140g/l，添加50mg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和1g的硫酸銅，在強度為100mT的磁場中停留10min，在915MHz的微波輻射下，微波功率20kW，在120℃的溫度下常壓浸出30min，鎳浸出率為92％，無結(jié)垢產(chǎn)生。
實施例8取100g紅土礦，按3∶1的液固比調(diào)漿，硫酸濃度為130g/l，添加10mg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和1g的硫酸銅，在強度為300mT的磁場中停留6min，在915MHz的微波輻射下，微波功率20kW，在260℃的溫度下4000kPa浸出20min，鎳浸出率為95％，無結(jié)垢產(chǎn)生。
實施例9(對比例)取100g紅土礦，按3∶1的液固比調(diào)漿，硫酸濃度為130g/l，在260℃的溫度下4000kPa浸出60min，結(jié)垢量為102mg。添加10mg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉或在強度為300mT的磁場中停留8min，在260℃的溫度下4000kPa浸出60min，無結(jié)垢產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1.一種抑制硫酸浸出含鎳紅土礦過程中結(jié)垢的方法，其特征在于按2∶1-6∶1的液固比調(diào)漿，控制礦漿中硫酸濃度為50g/l-200g/l，加入適量的表面活性劑和二價銅離子攪拌均勻，表面活性劑的用量為原礦質(zhì)量的10-6倍至10-3倍，浸出液中銅離子的加入量為10mg/l-5g/l，將配好的礦漿放在磁場中停留1min-30min進行磁場處理，然后將礦漿裝入反應(yīng)容器中進行浸出，在浸出過程中進行微波輻射，常壓浸出時反應(yīng)溫度為60℃-140℃，浸出時間10min-120min；高壓浸出時反應(yīng)溫度為110℃-280℃，壓力為110kPa-5000kPa，浸出時間10min-120min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所處理的含鎳紅土礦為褐鐵礦型或低鎂硅鎂鎳礦型，含Ni0.3～4％；MgO％≤15％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用微波發(fā)生裝置，通過波導(dǎo)管將產(chǎn)生的微波導(dǎo)入浸出容器內(nèi)部，所采用容器為高壓容器或常壓容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所采用微波頻率為915MHz或2450MHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所采用磁場為電磁場，場強為1～104mT。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于浸出時的微波功率為0.5～20kW。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用硫酸溶液浸出紅土礦，硫酸用量為原礦質(zhì)量的0.1倍至1倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的表面活性劑為磺酸鹽或硫酸鹽中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含鎳紅土礦的處理方法，尤其涉及一種抑制硫酸浸出含鎳紅土礦過程中結(jié)垢的方法；該方法采用磁場、表面活性劑和微波輻射等手段，可有效抑制結(jié)垢的產(chǎn)生，由于加入適量的銅離子，起到催化作用，可有效提高鎳等有價金屬的浸出率；該方法反應(yīng)速度快，能耗低，適合從含鎳的紅土礦中提取鎳等有價金屬。
文檔編號C22B3/08GK1831160SQ20061007643
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者翟秀靜, 武浚, 符巖, 閆忠強, 李應(yīng)榮, 暢永鋒, 景繪山, 李斌川 申請人:東北大學(xué), 金川集團有限公司