專利名稱：從紅土鎳礦提取鎳鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬濕法冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種從鎳礦中提取鎳鈷的 方法。
背景技術(shù)：
紅土鎳礦是賦存鎳的氧化礦，其鎳貯存量占總鎳貯量的65%以上。目前 國內(nèi)外對紅土鎳礦的處理工藝主要有兩種火法與濕法。紅土鎳礦可分為褐 鐵礦型和硅鎂鎳礦型兩種類型。褐鐵礦類型位于礦床的上部，鐵高、鎳低， 硅、鎂也較低，但鈷含量比較高，這種礦石宜采用濕法冶金工藝處理。硅鎂 鎳礦位于礦床的下部，硅、鎂的含量比較高、鐵含量較低、鈷含量也較低， 但鎳的含量比較高，這種礦石宜采用火法冶金工藝處理。而處于中間過渡的 礦石可以采用火法冶金，也可以采用濕法冶金工藝。
濕法冶金工藝又分為還原焙燒-氨浸工藝(簡稱為RRAL)和硫酸加壓酸 浸工藝(簡稱為HPAL)。前者通過對礦石進行預(yù)還原處理，再用氨浸出鎳； 后者是在加壓條件下，用硫酸作浸出劑對礦石中的鎳進行浸取。近年來鎳紅 土礦的濕法冶金技術(shù)有了很大的發(fā)展，特別是加壓浸出技術(shù)和各種組合的溶 劑萃取工藝。
火法冶金工藝也分為鎳鐵法和造锍熔煉法，主要適應(yīng)于鎂質(zhì)礦。鎳鐵法 是一種還原熔煉方法，而造锍熔煉是在外加硫化劑的情況下造锍的方法；均 在用鼓風(fēng)爐或電爐內(nèi)進行。
在我國的紅土礦處理工藝中，還原-氨浸法因為環(huán)保問題極少使用。加壓 硫酸法則存在投資大、成本高，以及浸出率低、水膨脹、鎂不能開路、環(huán)保 壓力大等缺陷。硫酸法從紅土鎳礦中提鎳鈷，目前我國生產(chǎn)工藝技術(shù)及裝備 都較落后，生產(chǎn)規(guī)模也小，特別是環(huán)保不過關(guān)，國內(nèi)企業(yè)用硫酸法處理紅土 鎳礦多因環(huán)保不過關(guān)被要求停產(chǎn)整頓。因此，要開發(fā)紅土鎳礦，首先就要研 究以低品位紅土鎳礦中提鎳鈷的大型化環(huán)保型生產(chǎn)工藝。
經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場特別是亞太市場對鎳的需求增長十分迅速。但占
全球70%鎳礦資源的紅土鎳礦卻只貢獻了 30%的鎳產(chǎn)量，究其原因就是紅土 鎳礦的開發(fā)技術(shù)還有諸多不足。因此開發(fā)適用范圍寬、投資省、成本低、對 環(huán)境友好的大型化生產(chǎn)工藝十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決目前紅土鎳礦處理工藝復(fù)雜、投資大、回收度低、 工藝不夠環(huán)保的問題，提出一種采用高效鹽酸浸出從紅土鎳礦提取鎳鈷的方 法，該方法工藝簡潔、能耗低、生產(chǎn)成本低、鎳鈷回收率高、酸和水閉路循 不產(chǎn)生污染，對環(huán)境友好、資源適用范圍寬。
本發(fā)明通過下列技術(shù)方案，實現(xiàn)用鹽酸從紅土鎳礦提取鎳鈷
(1) 礦漿制備礦石破碎；加水研磨、過篩，制得-100目礦漿；
(2) 鹽酸浸礦在礦漿中加入鹽酸進行常壓攪拌浸出；
(3) 固液分離將浸出液和浸出渣分離；
(4) 中和調(diào)整浸出液pH值在浸出液中加入堿土金屬氧化物或者碳酸 鹽作為酸中和劑，調(diào)整其pH值至3.0-4.0;過濾；中和渣得鐵產(chǎn)品生產(chǎn)原料。
(5) 硫化沉鎳在浸出液中加入硫化物沉淀劑，沉淀得到富鎳鈷硫化物。
(6) 鹽酸再生沉鎳后的沉淀母液經(jīng)濃縮至Cl總含量(游離態(tài)+化合態(tài)) 為170~230g/L，焙燒，母液中金屬氯化物水解為氯化氫和金屬氧化物。氯化 氫經(jīng)水吸收后獲得再生鹽酸，將氯化氫再生鹽酸返回浸礦工序；過程中產(chǎn)生 的金屬氧化物，經(jīng)破碎和磨細(xì)，返回步驟(4)作為酸中和劑。
步驟(1)中，對采出的礦石進行破碎，當(dāng)?shù)V石含水量小于15%時適用干 破，當(dāng)?shù)V石含水量大于15%時適用濕破；加水磨漿的液固比為1:1 2:1，漿料 過100目篩，供浸出使用。
步驟(2)中，礦石中有價金屬的浸出采用多浸出槽串聯(lián)連續(xù)操作，攪拌 浸出在常壓下迸行，溫度從進料槽至出料槽梯度增加。礦漿和工業(yè)鹽酸(或 回收鹽酸)直接入串聯(lián)浸出槽第一級。具體礦石浸出條件為①浸出槽多級 串聯(lián)，優(yōu)先級數(shù)5 8;②浸出HCl/料(wt)比1.0-1.4:1;液固比3.5 5:1;③ 浸出過程溫度常溫 卯'C;溫度從進料級至出料級按常溫 4(TC、 40~60°C、 60~80'C、 80 90'C梯度增加在串聯(lián)浸出槽間配置；④總浸出時間3~5小時。
步驟(4)所述的中和過程以"反應(yīng)-過濾"作為單元串聯(lián)，在多級串聯(lián)的 攪拌反應(yīng)槽中進行順流操作，優(yōu)先采用2 5級反應(yīng)槽；中和反應(yīng)在40 90'C下
進行，反應(yīng)時間1 3小時。
步驟(5)中，硫化沉鎳的工藝條件最好為①溫度常溫 90'C;②沉 淀S/Ni(wt)比0.6-1.2:1;③終點pH值控制在3.4~4.2; 反應(yīng)時間0.5~3小 時。硫化沉淀劑可以是硫化鈉、硫化銨和新沉淀的硫化亞鐵，優(yōu)選硫化鈉。
步驟(6)所述的鹽酸的回收方式可以是硫化床工藝、噴霧焙燒工藝、廢 酸蒸餾中和氧化工藝等現(xiàn)有鹽酸回收工藝中的任意一種。優(yōu)選噴霧焙燒工藝。
本發(fā)明用鹽酸在常壓下對紅土鎳礦進行攪拌浸出，礦石中的鎳、鈷、鐵、 鎂、鈣等以氯化物進入浸出液中，固液分離后，浸出液中的鎳鈷用硫化沉淀 得到鎳鈷中間產(chǎn)品，沉鎳后的母液經(jīng)過高溫水解，母液中的金屬離子水解成 氧化物，并回收氯化氫得到鹽酸，回收的鹽酸再進入浸出工段，從而實現(xiàn)鹽 酸閉路循環(huán)?；厥整}酸過程中產(chǎn)生的金屬氧化物，經(jīng)破碎和磨細(xì)，返回步驟 (4)作為浸出液的酸中和劑，實現(xiàn)中和劑的循環(huán)使用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本 發(fā)明浸出速度快，除雜能力強，鎳鈷浸出率高，對資源的適用范圍大。實現(xiàn) 了HC1的閉路循環(huán)利用。因此說，本發(fā)明不但流程簡潔、工藝環(huán)保，且能實 現(xiàn)資源綜合利用，大大節(jié)約成本，單位金屬投資小，特別適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)， 符合大工業(yè)生產(chǎn)要求。


圖1:本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示的工藝，從紅土鎳礦中提取鎳鈷。以下實施例中所用紅土鎳 礦的鎳鈷質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量分別為Nil.32%; CO 0.11%。 實施例1
按料水比1:1 (wt)加水將紅土鎳礦球磨并過100目篩，取-100目漿料， 按固液比3.5:1、 HCl/料比為1.0分別加入水和鹽酸(鹽酸質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度35% 以上)，攪拌。
按如下程序浸出常溫攪拌浸出l小時；后升溫至40'C，攪拌浸出l小 時；如此類推，分別于60'C、 80°C、 9(TC下各浸出1小時，總浸出時間控制 5小時。
趁熱過濾、對殘渣進行洗滌，母液定容后進行分析。結(jié)果確定鎳鈷綜合 浸出率為92.7%。 實施例2
按料水比1:2 (wt)加水將紅土鎳礦球磨并過100目篩，取-100目漿料， 按固液比5:1、 HCl/料比為1.4分別加入水和鹽酸(鹽酸質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度35% 以上)，攪拌。
按如下程序浸出升溫至40'C攪拌浸出1小時；再升溫至80'C攪拌浸出 1小時；再升溫至卯'C下攪拌浸出1小時，總浸出時間控制3小時。
趁熱過濾、對殘渣進行洗滌，母液定容后進行分析。結(jié)果確定鎳鈷綜合 浸出率為91.3%。
經(jīng)鹽酸浸出紅土鎳礦，浸出液鎳鈷含量(g/L)分別為Ni2.87; Co 0.23; Fe84.6;浸出液酸度為I"Tl.26mol/L。下述實施試驗以此浸出液進行。 實施例3
取浸出液，加熱至90'C,攪拌；按每1000ml浸出液加入工業(yè)碳酸鈣100g 對浸出液進行第一次中和操作，中和反應(yīng)1小時，過濾，稍加洗滌；同樣， 在卯'C下按每1000ml濾液加入工業(yè)碳酸鈣100g對第一次中和液進行第二次 中和操作，中和反應(yīng)l小時，過濾，稍加洗滌；再在90'C下對第二次中和液 進行第三次中和，碳酸轉(zhuǎn)的加入量以中溶液pH3.0 4.0為終點，控制調(diào)整時間 1小時，過濾、洗滌，得中和液；中和液成分(g/L)Ni2.14; Co0.17， pH3.41。
將中和液加熱到90'C ，攪拌；按每1000ml中和液加入硫化鈉(Na2S 9H20) 20.0g，緩慢向中和液中加入硫化鈉，反應(yīng)時間0.5小時，反應(yīng)完，母液pH4.12。
過濾、洗滌沉淀物，得鎳鈷硫化物。其中鎳鈷含量(％)為Ni 32.25; Co 2.48。
實施例4
取浸出液，于反應(yīng)器中加熱至4(TC攪拌；按每1000ml浸出液加入工業(yè)碳 酸鈣60g對浸出液進行第一次中和操作，中和反應(yīng)3小時，過濾，稍加洗滌; 同樣，在4(TC下按每1000ml濾液加入工業(yè)碳酸鎂60g對第一次中和液進行第 二次中和操作，中和反應(yīng)3小時，過濾，稍加洗滌；類推，再進行第三次、 第四次中和；在第四次中和后，進行第五次中和調(diào)整，碳酸鈣的加入量以中 和液pH3.0 4.0為終點，控制調(diào)整時間3小時，過濾、洗滌，得中和液；中和 液成分(g/L) Nil.97; Co 0.15， pH3.84。
常溫下，于反應(yīng)器攪拌中和液；按每1000ml中和液加入硫化鈉
(Na2S'9H20) 9.0g，緩慢向中和液中加入硫化鈉，反應(yīng)時間3小時，反應(yīng) 完，母液pH3.83。
過濾、洗滌沉淀物，得鎳鈷硫化物。其中鎳鈷含量(％)為Ni 37.63; Co 2.85。
實施例5
沉鎳母液，經(jīng)濃縮調(diào)整至Cl總量230g/L。
恒定管式豎爐爐膛溫度600'C;將調(diào)整后的母液引入爐頂部噴嘴并噴霧入 爐內(nèi)，實現(xiàn)母液內(nèi)金屬氯化物的高溫水解。
噴霧焙燒工藝回收鹽酸，即從爐頂引出爐氣，至水中用水吸收；焙燒爐 爐頂溫度360-440°C，焙燒爐爐膛溫度610-720'C，出爐爐氣溫度370-390'C， 吸收爐氣的水溫升至85 卯'C;爐氣經(jīng)多級吸收后排空。
從第一級吸收得到HC1含量達312g/L的鹽酸。氯化物總回收率大于99%。 回收得到的鹽酸返回浸礦工序使用。金屬氯化物高溫水解后得到的金屬氧化 物返回中和工序。
實施例6
沉鎳母液，經(jīng)濃縮調(diào)整至ci總量nog/L。
恒定管式豎爐爐膛溫度72(TC;將調(diào)整后的母液引入爐頂部噴嘴并噴霧入 爐內(nèi)，實現(xiàn)母液內(nèi)金屬氯化物的高溫水解。
從爐頂引出爐氣，至水中用水吸收；出爐爐氣溫度410-420'C，吸收爐氣 的水溫升至85 90'C;爐氣經(jīng)多級吸收后排空。 -
從第一級吸收得到HC1含量達286g/L的鹽酸?；厥盏玫降柠}酸返回浸礦 工序使用。金屬氯化物高溫水解后得到的金屬氧化物返回中和工序。
權(quán)利要求
1.一種從紅土鎳礦提取鎳鈷的方法，其特征在于包括以下步驟(1)礦漿制備礦石破碎；加水研磨、過篩，制得-100目礦漿；(2)鹽酸浸礦在礦漿中加入鹽酸進行常壓攪拌浸出；(3)固液分離將浸出液和浸出渣分離；(4)中和浸出液在浸出液中加入堿土金屬氧化物或者碳酸鹽作為酸中和劑，調(diào)整其pH值至3.0～4.0；過濾；中和渣得鐵產(chǎn)品生產(chǎn)原料；(5)硫化沉鎳在浸出液中加入硫化物沉淀劑，沉淀得到富鎳鈷硫化物；(6)鹽酸再生沉鎳后的沉淀母液經(jīng)濃縮至Cl總含量為170～230g/L，焙燒，母液中金屬氯化物水解為氯化氫和金屬氧化物；氯化氫經(jīng)水吸收后獲得再生鹽酸返回礦石浸出工序；金屬氧化物經(jīng)破碎和磨細(xì)，返回步驟(4)作為酸中和劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中，當(dāng)?shù)V石含水 量小于15%時采用干破法；當(dāng)?shù)V石含水量大于15%時用濕破法。
3，如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(2)采用浸出槽多級 串聯(lián)連續(xù)操作，礦漿和鹽酸直接入串聯(lián)浸出槽第一級；礦石浸出條件為 ①浸出HCl/料(wt)比1.0~1.4:1;液固比3.5 5:1;②浸出過程溫度從進料級 至出料級按常溫 40'C、 40~60°C、 60~80°C、 80 90'C在串聯(lián)浸出槽間梯度 增加；③總浸出時間為3 5小時。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述浸出槽多級串聯(lián)的級數(shù)為5~8。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(4)所述的中和過程以"反 應(yīng)-過濾"作為單元串聯(lián)，在多級串聯(lián)的攪拌反應(yīng)槽中進行順流操作，中和 反應(yīng)在40 90'C下進行，反應(yīng)時間1~3小時；所述碳酸鹽為碳酸鈣或碳酸 鎂。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述多級串聯(lián)反應(yīng)槽采用2~5級; 所述碳酸鹽為碳酸鈣。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)中硫化沉鎳的工藝條 件為①溫度常溫 卯。C;②S/Ni(wt)比為0.6 1.2:1;③終點pH值為 3.4~4.2;④反應(yīng)時間為0.5~3小時；所述硫化沉淀劑為硫化鈉、硫化銨和新沉淀的硫化亞鐵中的任意一種。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述硫化沉淀劑為硫化鈉。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(6)所述的鹽酸的回收工 藝為硫化床工藝、噴霧焙燒工藝、廢酸蒸餾中和氧化工藝中的任意一種。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述鹽酸回收工藝為噴霧焙燒 工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從紅土鎳礦提取鎳鈷的方法，包括步驟(1)礦漿制備礦石破碎，制漿；(2)鹽酸浸礦在礦漿中加入鹽酸進行常壓攪拌浸出；(3)固液分離；(4)中和浸出液；(5)硫化沉鎳；(6)鹽酸再生沉鎳后的沉淀母液經(jīng)濃縮焙燒，母液中金屬氯化物水解為氯化氫和金屬氧化物，氯化氫經(jīng)水吸收后獲得再生鹽酸返回礦石浸出工序；金屬氧化物經(jīng)破碎磨細(xì)返回中和工序。本發(fā)明流程簡潔、工藝環(huán)保，對資源的適用范圍大，且浸出速度快，除雜能力強，鎳鈷浸出率高，實現(xiàn)了HCl的閉路循環(huán)和資源的綜合利用。
文檔編號C22B23/00GK101338374SQ200810031359
公開日2009年1月7日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者李新海, 王志興, 胡啟陽, 郭華軍 申請人:中南大學(xué)