專利名稱：一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法
技術領域：
本發(fā)明屬有色冶金領域，涉及一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法。 技術背景鎳是一種重要的戰(zhàn)略金屬，它廣泛應用于不銹鋼、高溫合金、催化、 二次電池、燃料電池等關鍵材料和高新技術領域。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展， 高品位的鎳礦資源已日益枯竭，如何有效地開發(fā)占全球鎳儲量約2/3的低 品位紅土鎳礦成了當今鎳冶金的研究熱點。紅土鎳礦分為褐鐵礦型和硅鎂鎳礦型兩大類。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，宜采用濕法冶金工 藝處理。硅鎂鎳礦位于礦床下部，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，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。目前，紅土鎳礦的傳統(tǒng)濕法冶金工藝分為還原焙燒一氨浸工藝和酸浸 工藝。前者通過對礦石進行預還原處理后進行多段常壓氨浸出鎳，其缺點 是環(huán)境破壞大，不適合處理含鈷高的氧化鎳礦。酸浸工藝則一般采用鹽酸或混合酸為浸出劑對礦石中的鎳進行浸取， 通過加入硫化劑實現(xiàn)鎳、鈷等有價金屬的分離，并對沉鎳后所得母液進行 熱水解或高溫焙燒以實現(xiàn)鹽酸的再生。但是，目前的酸浸工藝也存在一些不足礦石中的三價鐵會大量消耗硫化劑，且不利于硫化過程中鎳、鈷的 富集；而隨后的熱水解或高溫焙燒能耗都比較大，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。為 此，人們提出在硫化前萃取鐵或降低鐵的浸出等方法，然而，這些方案存 在著成本較高，酸耗大，鎳、鈷浸出率不高及工藝附加值低等問題。因此， 開發(fā)經(jīng)濟高效的賤金屬分離利用及鹽酸再生工藝對于低品位紅土鎳礦的開 發(fā)具有重要意義。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)酸浸工藝中存在的賤金屬分離與利用困 難及鹽酸再生能耗大等不足，提供一種綜合處理低品位紅土鎳礦的方法， 并實現(xiàn)(1) 降低除鐵和鹽酸再生的能耗；(2) 同步完成鐵的分離和鹽酸的回收，簡化工藝流程；(3) 提高鎳、鈷的回收率；(4) 合理開發(fā)利用礦石中的賤金屬，增加工藝的附加值。本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的。(1) 將紅土鎳礦球磨并過50目篩，取-50目礦樣用于浸出；(2) 用金屬氯化物與鹽酸的混合溶液作為浸出劑浸出上述礦樣中的鎳、 鈷、鐵等元素，待浸出液與浸出渣固液分離后，將浸出液加熱到40 10(TC， 同時通入氧氣或氧化劑，氧化濾液；(3) 加熱上述氧化后的浸出液至140~180°C，使氯離子濃度控制在 100~500g/L，并迅速轉移生成的氯化氫氣體，再生得到鹽酸；同時不斷加 入去離子水，水解沉鐵；過濾沉淀，得到鐵紅；(4) 將(3)中的濾液硫化沉淀，固液分離后得到鎳鈷富集的硫化物沉淀和沉鎳母液。所述浸出劑中金屬氯化物與鹽酸摩爾比為1 8: 1 3，浸出條件為 80 110'C下攪拌浸出，浸出時間0.5 4小時。所述氧化劑為過氧化鈉、雙氧水、高錳酸鉀、氯酸鈉、次氯酸鈉、氯 酸鉀、次氯酸鉀中的一種或幾種。所述的(3)步反應中每隔2 20分鐘加入足量去離子水，水解反應 時間為0.5 24小時。所述的氯化氫氣體的轉移通過抽真空或空氣在溶液表面的助流作用 實現(xiàn)。所述的再生鹽酸返回至浸出過程，使之循環(huán)利用。所述的(3)步中的沉淀過濾后用去離子水溶解洗滌，再次過濾后分 別得到氯化鎂的溶液和氧化鐵沉淀；洗滌烘干沉淀后，得到鐵紅。所述的沉鎳母液回收濃縮，得到氯化物溶液，作為浸出劑循環(huán)使用。本發(fā)明提供一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法，包括礦物制備、氯 化浸出、浸出液氧化、鹽酸再生及水解沉鐵、固液分離、硫化沉淀和氯化 物回收等步驟，其特點是將紅土鎳礦用鹽酸與氯化物混合液常壓浸出， 并盡可能多的浸出礦石中的鐵以提高鎳鈷的浸出率；通入氧氣在一定條件 下(40~100°C， 0.5~5h)將浸出液中的亞鐵氧化成三價鐵；在氯化物體系 中Cl—濃度為100~500g/L，常壓、140~180°C的條件下同步實現(xiàn)鹽酸再生和 水解沉鐵，通過對再生鹽酸的快速轉移促使水解反應的完全進行，得到副 產(chǎn)品鐵紅；經(jīng)固液分離后對鎳鈷富集的濾液進行硫化沉淀，并回收氯化物 溶液，濃縮后循環(huán)使用。其中同步實現(xiàn)鹽酸再生和水解沉鐵的原理是根據(jù)同離子效應及水解反 應的動力學特征，具體如下所示3價鐵鹽的水解反應2FeCl3 + 3H20—Fe203 + 6HC1 (1)其平衡常數(shù)Keq為 Keq=——^￡^ (2)eq a[FeCl3]2.a[H20]3在高濃度的氯化物體系中(100~450g/L)，氯化氫的飽和蒸汽壓能顯著提高，有利于氯化氫分子的蒸餾；同時由于氯化物濃度很高，水比較少， 也有利于抑制氯化氫以離子的形式存在，從而形成更多的HC1分子，這種 分子的狀態(tài)也有助于氯化氫的蒸發(fā)回收。隨著氯化氫的蒸餾，浸出液中HC1 活度的下降，為了保持Keq的恒定，氯化鐵的活度也必然會降低，促進反 應向沉鐵的方向進行。氯化氫氣體的快速收集通過抽真空或惰性氣體在溶液表面的助流作用 實現(xiàn)，可以增加氯化氫的飽和蒸汽壓，促進鐵的完全沉淀。氯化物溶液為回收后濃縮的沉鎳母液，包括氯化鎂、及少量氯化鋁、 氯化鈣中的一種或幾種。過程中再生的鹽酸和回收的氯化物返回礦石浸出工序，實現(xiàn)了循環(huán)利用。本發(fā)明與其他從紅土鎳礦中富集鎳鈷的方法相比，其優(yōu)點充分表現(xiàn)在 以下方面1) 實現(xiàn)了在較低溫度下鹽酸再生和賤金屬分離的同步完成，不但簡 化了工藝流程，還顯著降低了生產(chǎn)成本，避免了能耗很大的高溫焙燒或熱 水解等傳統(tǒng)處理方式。2) 無需使用萃取劑，在硫化沉淀之前進行主要賤金屬元素鐵的分 離，降低了硫化劑的用量，同時有效解決了硫化沉淀時賤金屬元素難分離 的問題，提高了鎳鈷的回收率。3) 與傳統(tǒng)酸浸工藝中抑制鐵的浸出不同，本發(fā)明盡可能將礦石中的 鐵浸出到溶液中，有助于礦石中鎳鈷的充分浸出。4) 水解沉鐵的產(chǎn)物為氧化鐵(鐵紅)，實現(xiàn)了紅土鎳礦的充分利用， 增加了工藝的附加值。5) 采用回收的氯化物和再生鹽酸作為浸出工序的原料，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi) 物料的綜合利用。綜上所述，本發(fā)明是一種能耗低、工藝流程簡單、鎳鈷富集率高、工 藝附加值高、環(huán)境友好的綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法。


圖為綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的工藝流程示意圖具體實施方式
以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明進一步限定。 實施例用紅土鎳礦的鎳、鈷含量分別為Nil.04%;Co 0.06%。實施例1將紅土鎳礦球磨并過50目篩，取-50目礦樣用于浸出。采用的氯化物 浸出劑為氯化鎂及鹽酸的混合溶液，其中氯化鎂與鹽酸摩爾比為1: 2，在 9(TC下攪拌浸出，時間控制1小時，過濾后對浸出液進行分析，確定鎳浸 出率為90.3%，鈷浸出率為84.24%。加熱浸出液到7(TC，通入氧氣，時間控制30分鐘。通過加熱使體系中的氯離子保持在100g/L，繼續(xù)加熱至 140~145°C，每隔10分鐘加入足量去離子水，抽真空，時間控制0.5小時， 過濾沉淀。經(jīng)分析，45. 7%的氯化鐵轉變?yōu)槌恋?。將再生的鹽酸返回至浸出 過程，使之循環(huán)利用。向濾液中加入Na2S,反應1小時，固液分離后得到 鎳鈷富集的硫化物沉淀。對濾液濃縮，作為浸出的原料。經(jīng)分析，從礦石 到硫化沉淀完成，鎳、鈷的綜合回收率為Ni 83.32%; Co 80.97%。 實施例2將紅土鎳礦球磨并過50目篩，取-50目礦樣用于浸出。采用的氯化物 浸出劑為氯化鎂及鹽酸的混合溶液，其中氯化鎂與鹽酸摩爾比為2: 1，在 IOO'C下攪拌浸出，時間控制2小時，過濾后對浸出液進行分析，確定鎳浸 出率為94.45%，鈷浸出率為89.73%。加熱浸出液到80°C ,加入雙氧水， 時間控制2小時。通過加熱使體系中的氯離子保持在300g/L，繼續(xù)加熱至 145 15(TC,每隔20分鐘加入足量去離子水，通入空氣助流，時間控制1小 時，過濾沉淀。經(jīng)分析，65.82%的氯化鐵轉變?yōu)槌恋?，將再生的鹽酸返回 至浸出過程，使之循環(huán)利用。向濾液中加入Na2S,反應1小時，固液分離 后得到鎳鈷富集的硫化物沉淀。對濾液濃縮，作為浸出的原料。經(jīng)分析， 從礦石到硫化沉淀完成，鎳、鈷的綜合回收率為Ni89.78%; Co 83. 12%。實施例3將紅土鎳礦球磨并過50目篩，取-50目礦樣用于浸出。采用的氯化物 浸出劑為氯化鎂及鹽酸的混合溶液，其中氯化鎂與鹽酸摩爾比為5: 2，在 9(TC下攪拌浸出，時間控制3小時，過濾后對浸出液進行分析，確定鎳浸 出率為97.64%，鈷浸出率為90.55%。加熱浸出液到90°C ，加入高錳酸鉀 和氯酸鈉，時間控制2小時。通過加熱使體系中的氯離子保持在350g/L， 繼續(xù)加熱至155 16(TC，每隔2分鐘加入足量去離子水，通入空氣助流，時 間控制2小時，過濾沉淀。經(jīng)分析，77. 2%的氯化鐵轉變?yōu)槌恋恚瑢⒃偕?鹽酸返回至浸出過程，使之循環(huán)利用。向濾液中加入Na2S，反應1小時， 固液分離后得到鎳鈷富集的硫化物沉淀。對濾液濃縮，作為浸出的原料。 經(jīng)分析，從礦石到硫化沉淀完成，鎳、鈷的綜合回收率為Ni 94.89%; Co 87.63%。實施例4將紅土鎳礦球磨并過50目篩，取-50目礦樣用于浸出。采用的氯化物 浸出劑為氯化鎂及鹽酸的混合溶液，其中氯化鎂與鹽酸摩爾比為3: 1，在 9(TC下攪拌浸出，時間控制0.5小時，過濾后對浸出液進行分析，確定鎳 浸出率為98.73%，鈷浸出率為92.49%。加熱浸出液到90°C ,加入過氧化 鈉，時間控制3小時。通過加熱使體系中的氯離子保持在400g/L,繼續(xù)加 熱至175 180'C，每隔2分鐘加入足量去離子水，通入空氣助流，時間控制 l小時，過濾沉淀。經(jīng)分析，82.2%的氯化鐵轉變?yōu)槌恋?，將再生的鹽酸返回至浸出過程，使之循環(huán)利用。向濾液中加入Na2S，反應1小時，固液分 離后得到鎳鈷富集的硫化物沉淀。對濾液濃縮，作為浸出的原料。經(jīng)分析， 從礦石到硫化沉淀完成，鎳、鈷的綜合回收率為Ni97.1%; Co 90.77%。 實施例5將紅土鎳礦球磨并過50目篩，取-50目礦樣用于浸出。采用的氯化物 浸出劑為氯化鎂及鹽酸的混合溶液，其中氯化鎂與鹽酸摩爾比為8: 3,在 IO(TC下攪拌浸出，時間控制l小時，過濾后對浸出液進行分析，確定鎳浸 出率為99.57%，鈷浸出率為93.4%。加熱浸出液到100°C ，加入次氯酸鈉 和氯酸鉀，進行氧化，時間控制5小時。通過加熱使體系中的氯離子保持 在500g/L，繼續(xù)加熱至175~180°C，進行水解反應，每隔2分鐘加入足量去 離子水，通入空氣助流，時間控制24小時，過濾沉淀。經(jīng)分析，84.3%的 氯化鐵轉變?yōu)槌恋?，將再生的鹽酸返回至浸出過程，使之循環(huán)利用。向濾 液中加入Na2S，反應1小時，固液分離后得到鎳鈷富集的硫化物沉淀。對 濾液濃縮，作為浸出的原料。經(jīng)分析，從礦石到硫化沉淀完成，鎳、鈷的 綜合回收率為Ni98.68%; Co 92.87%。
權利要求
1、一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法，其特征在于以下步驟(1)將紅土鎳礦球磨并過50目篩，取-50目礦樣用于浸出；(2)用金屬氯化物與鹽酸的混合溶液作為浸出劑浸出上述礦樣中的鎳、鈷、鐵等元素，待浸出液與浸出渣固液分離后，將浸出液加熱到40～100℃，同時通入氧氣或氧化劑，氧化濾液；(3)加熱上述氧化后的浸出液至140～180，使氯離子濃度控制在100～500g/L，并迅速轉移生成的氯化氫氣體，再生得到鹽酸；同時不斷加入去離子水，水解沉鐵；過濾沉淀，得到鐵紅；(4)將(3)中的濾液硫化沉淀，固液分離后得到鎳鈷富集的硫化物沉淀和沉鎳母液。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法，其 特征在于所述浸出劑中金屬氯化物與鹽酸摩爾比為1 8: 1 3，浸出條件 為80 110'C下攪拌浸出，浸出時間0.5 4小時。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法，其特 征在于所述氧化劑為過氧化鈉、雙氧水、高錳酸鉀、氯酸鈉、次氯酸鈉、 氯酸鉀、次氯酸鉀中的一種或幾種。
4、 根據(jù)權利要求1所述的一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法，其 特征在于所述的(3)步反應中每隔2 20分鐘加入足量去離子水，水解反 應時間為0.5 24小時。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法，其 特征在于所述的氯化氫氣體的轉移通過抽真空或空氣在溶液表面的助流作 用實現(xiàn)。
6、 根據(jù)權利要求1或5所述的一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法， 其特征在于所述的再生鹽酸返回至浸出過程，使之循環(huán)利用。
7、 根據(jù)權利要求1所述的一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法，其 特征在于，所述的(3)步中的沉淀過濾后用去離子水溶解洗滌，再次過濾 后分別得到氯化鎂的溶液和氧化鐵沉淀；洗滌烘干沉淀后，得到鐵紅。
8、 根據(jù)權利要求1所述的一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法，其 特征在于對所述的沉鎳母液回收濃縮，得到氯化物溶液，作為浸出劑循環(huán) 使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種綜合開發(fā)低品位紅土鎳礦的方法。主要工藝包括礦物制備、氯化浸出、浸出液氧化、鹽酸再生及水解沉鐵、固液分離、硫化沉淀和氯化物回收等步驟，其特征是將紅土鎳礦用鹽酸與氯化物混合液常壓浸出，并盡可能多的浸出礦石中的鐵；將浸出液中的亞鐵離子氧化成三價鐵離子；在常壓、140～180℃的條件下同步實現(xiàn)鹽酸再生和水解沉鐵，通過對再生鹽酸的收集促使水解反應的完全進行，得到副產(chǎn)品鐵紅；經(jīng)固液分離后對鎳鈷富集的濾液進行硫化沉淀，并回收氯化物溶液。本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)工藝中熱水解或高溫焙燒的方法，降低除鐵和鹽酸再生的能耗，提高鎳、鈷的浸出率，同時合理開發(fā)利用礦石中的賤金屬，增加工藝的附加值。
文檔編號C22B21/00GK101403035SQ20081014338
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月21日 優(yōu)先權日2008年10月21日
發(fā)明者凌 伍, 張云河, 彭文杰, 李新海, 李靈均, 李金輝, 王志興, 符芳銘, 胡啟陽, 郭華軍 申請人:中南大學