專利名稱：一種蛇紋石型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色金屬冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蛇紋石型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法，本發(fā)明得到的高鎳氧化鐵渣用作后續(xù)高爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵的原料，從而實(shí)現(xiàn)蛇紋石型紅土鎳礦的清潔生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
鎳是一種重要的戰(zhàn)略金屬元素，其中，不銹鋼用鎳需求約占全球鎳消費(fèi)總量的66%，不銹鋼工業(yè)的迅速發(fā)展驅(qū)動(dòng)鎳的需求也強(qiáng)勁增加。世界陸基鎳中60%以上以紅土鎳礦形式存在，而其產(chǎn)鎳量?jī)H占世界產(chǎn)鎳量的40 45%。因此，隨著品位高、開采條件好的鎳硫化礦資源日漸枯竭，加快紅土鎳礦冶煉工藝研究與開發(fā)，已成為目前國(guó)際上的重大冶金難題，也是關(guān)系到未來(lái)鎳穩(wěn)定供應(yīng)的全球性課題。由于煉鋼技術(shù)的進(jìn)步，原來(lái)采用純鎳類原料冶煉合金鋼和不銹鋼的鋼廠，從經(jīng)濟(jì)角度考慮己改用非純鎳類，使得火法冶煉發(fā)展很快。目前世界范圍內(nèi)，紅土礦產(chǎn)鎳量中的70%的鎳是采用火法工藝流程回收，其中蛇紋石型紅土鎳礦以其高鎳、低鐵的特點(diǎn)，更適宜用火法工藝進(jìn)行冶煉。世界上用得最多的火法處理工藝是電爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵，用于生產(chǎn)不銹鋼。具體包括回轉(zhuǎn)窯-電爐還原熔煉、豎爐-電爐還原熔煉、燒結(jié)-電爐還原熔煉等工藝方法。傳統(tǒng)火法冶煉工藝具有工藝成熟、流程短、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在能耗較高、熔煉過程渣量過多、有粉塵污染等不足。中國(guó)一些民營(yíng)企業(yè) 自20世紀(jì)90年代開始，自主開發(fā)了高爐冶煉紅土礦生產(chǎn)鎳鐵合金新技術(shù)，并通過持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步已將小高爐冶煉的容量從IOOm3提高到600m3，取得了可喜進(jìn)步。但是，由于紅土鎳礦組成的復(fù)雜性，特別是蛇紋石型紅土礦中MgO含量較高，造渣制度難以遵循現(xiàn)代煉鐵工藝的造渣制度，否則渣量將過大，能耗較高。此外，由于渣量大、渣層厚，導(dǎo)致熱量難以有效傳至爐缸下部，引發(fā)鐵水溫度變低，容易產(chǎn)生含鎳鐵水不易流出的問題。綜上所述，通過研究新方法、新工藝解決火法冶煉工藝中能耗高、渣量大等難題，來(lái)實(shí)現(xiàn)紅土鎳礦火法冶煉工藝的低能耗、低排放和鎳工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是本領(lǐng)域亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是通過常壓酸浸、煅燒水解實(shí)現(xiàn)鎳、鐵與鎂、硅雜質(zhì)的分離，提高進(jìn)高爐前氧化鐵渣中的鎳品位，降低高爐熔煉過程的造渣量、降低能耗，同時(shí)回收鹽酸介質(zhì)，降低原料成本，提供一種具有工業(yè)操作性且環(huán)境友好的紅土鎳礦清潔處理方法。本發(fā)明以蛇紋石型紅土鎳礦為原料，首先進(jìn)行鹽酸常壓浸出，使鐵、鎳、鈷等金屬元素進(jìn)入酸浸液，硅進(jìn)入渣相。然后將酸浸液定量打入煅燒水解爐中進(jìn)行煅燒反應(yīng)。爐頂產(chǎn)生的氯化氫氣體經(jīng)過多級(jí)除塵系統(tǒng)與氧化鎂分離后進(jìn)入吸收塔實(shí)現(xiàn)鹽酸再生。煅燒爐底部收集的固體粉料主要成分為氧化鐵，其中含有氧化鎳，并含少量氧化鈷、氧化鎂和氧化鋁。上述含鎳氧化鐵可用作后續(xù)高爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵的原料。
本發(fā)明的蛇紋石型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟:I)將蛇紋石型紅土鎳礦研磨后，與鹽酸混合進(jìn)行常壓浸出反應(yīng)，使鎳、鈷、鐵、鎂浸出，硅進(jìn)入渣相；2)將步驟I)得到的酸浸液加入煅燒水解爐，經(jīng)霧化后，進(jìn)行煅燒反應(yīng)；3)將步驟2)煅燒反應(yīng)過程生成的氯化氫氣體經(jīng)兩級(jí)以上除塵與氯化鎂分離后進(jìn)入吸收塔生成鹽酸；同時(shí)，收集煅燒爐及除塵器底部的混合氧化物粉末；4)將步驟3)得到的混合氧化物粉堆存，用作后續(xù)高爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵的原料。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法，其中，步驟I)所述蛇紋石型紅土鎳礦研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的80%以上；所述鹽酸質(zhì)量百分比濃度為17% 31% ;所述酸浸溫度為50 120°C ;所述鹽酸與蛇紋石型紅土鎳礦的質(zhì)量比為2:1 4:1。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法，其中，步驟2)所述酸浸液進(jìn)料流量為10 1000L/h ；所述煅燒溫度為500 1000°C。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法，其中，步驟3)所述每級(jí)除塵使用的除塵裝置為旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器或靜電除塵器中的一種；所述吸收塔為單級(jí)或多級(jí)填料吸收塔；所述的回收鹽酸質(zhì)量百分比濃度為17% 22%。根據(jù)本發(fā)明的清潔生產(chǎn)方法，其中，步驟3)所述的煅燒爐底混合氧化物以氧化鐵為主，其中含有氧化鎳，并含少量氧化鈷、氧化鎂、氧化鋁；除塵口物料主要為氧化鎂粉末。本發(fā)明針對(duì)蛇紋石型紅土鎳礦火法冶煉過程渣量大、能耗高等缺點(diǎn)，提出了一種利用鹽酸常壓浸出一酸浸液煅燒水解/鹽酸再生一制備高鎳氧化鐵渣的新工藝處理蛇紋石型紅土鎳礦，得到的高鎳氧 化鐵渣用作后續(xù)高爐還原熔煉鎳鐵的原料，從而實(shí)現(xiàn)蛇紋石型紅土鎳礦的清潔生產(chǎn)。該工藝既可實(shí)現(xiàn)蛇紋石型紅土鎳礦中鎂、硅與鎳、鐵的分離，從而提高鎳的品位，同時(shí)降低高爐還原熔煉過程的造渣量、降低能耗，又可實(shí)現(xiàn)鹽酸介質(zhì)的再生循環(huán)，降低原料成本，符合清潔生產(chǎn)的要求，為紅土鎳礦資源的大規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用提供了一條有效的途徑。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:(I)實(shí)現(xiàn)蛇紋石型紅土鎳礦中鎂、硅與鎳、鐵的分離，從而提高鎳的品位，同時(shí)降低高爐還原熔煉過程的造渣量、降低能耗、減少污染物排放，符合清潔生產(chǎn)的要求。(2)實(shí)現(xiàn)鹽酸介質(zhì)的回收利用，降低原料成本，易于實(shí)現(xiàn)紅土鎳礦資源的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1原料為蛇紋石型紅土鎳礦，研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的80%以上，與質(zhì)量百分比濃度22%的鹽酸按酸礦比3:1 —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，濾餅為硅渣，酸浸液中主要元素組成為:Fe:36.2g/L、N1:3.78g/L、Co:0.14g/L、Cr:0.39g/L、Al:0.98g/L、Mg:19.13g/L、S1:0.17g/L。將酸浸液用計(jì)量泵以lOOL/h的速度打入到煅燒水解爐內(nèi)，經(jīng)霧化后在700°C下進(jìn)行煅燒反應(yīng)。反應(yīng)生成的氯化氫氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵和布袋除塵兩級(jí)除塵后與氧化鎂分離，進(jìn)入兩級(jí)填料吸收塔回收鹽酸，平均濃度為22%。煅燒爐底部得到含鎳的氧化鐵渣，其中鎳品位為4.1%，可用作后續(xù)高爐還原熔煉鎳鐵的原料。實(shí)施例2原料為蛇紋石型紅土鎳礦的鹽酸常壓浸出液，研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的80%以上，與質(zhì)量百分比濃度18%的鹽酸按酸礦比4:1 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80°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，濾餅為硅渣，酸浸液中主要元素組成為=Fe: 30.6g/L、N1: 3.07g/L、Co: 0.33g/L、Cr: 0.41g/L、Al: 1.02g/L、Mg:20.97g/L、S1:0.15g/L。將酸浸液用計(jì)量泵以200L/h的速度打入到煅燒水解爐內(nèi)，經(jīng)霧化后，在600°C下進(jìn)行煅燒反應(yīng)。反應(yīng)生成的氯化氫氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵和布袋除塵兩級(jí)除塵后與氧化鎂分離，進(jìn)入兩級(jí)填料吸收塔回收鹽酸，平均濃度為18%。煅燒爐底部得到含鎳的氧化鐵渣，其中鎳品位為3.9%，可用作后續(xù)高爐還原熔煉鎳鐵的原料。實(shí)施例3原料為蛇紋石型紅土鎳礦，研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的80%以上，與質(zhì)量百分比濃度17%的鹽酸按酸礦比4:1 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50°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，濾餅為硅渣，酸浸液中主要元素組成為:Fe:33.4g/L、N1:3.56g/L、Co:0.37g/L、Cr:0.4g/L、Al:1.01g/L、Mg:20.12g/L、S1:0.14g/L。將酸浸液用計(jì)量泵以lOOOL/h的速度打入到煅燒水解爐內(nèi)，經(jīng)霧化后在500°C下進(jìn)行煅燒反應(yīng)。反應(yīng)生成的氯化氫 氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵和布袋除塵兩級(jí)除塵后與氧化鎂分離，進(jìn)入兩級(jí)填料吸收塔回收鹽酸，平均濃度為17%。煅燒爐底部得到含鎳的氧化鐵渣，其中鎳品位為4.0%，可用作后續(xù)高爐還原熔煉鎳鐵的原料。實(shí)施例4原料為蛇紋石型紅土鎳礦的鹽酸常壓浸出液，研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的80%以上，與質(zhì)量百分比濃度31%的鹽酸按酸礦比2:1 —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120°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，濾餅為硅渣，酸浸液中主要元素組成為:Fe:40.7g/L、N1:4.28g/L、Co:0.42g/L、Cr:0.56g/L、Al:1.91g/L、Mg:25.99g/L、S1:0.18g/L。將酸浸液用計(jì)量泵以lOL/h的速度打入到煅燒水解爐內(nèi)，經(jīng)霧化后，在1000°C下進(jìn)行煅燒反應(yīng)。反應(yīng)生成的氯化氫氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵和布袋除塵兩級(jí)除塵后與氧化鎂分離，進(jìn)入兩級(jí)填料吸收塔回收鹽酸，平均濃度為22%。煅燒爐底部得到含鎳的氧化鐵渣，其中鎳品位為4.3%，可用作后續(xù)高爐還原熔煉鎳鐵的原料。
權(quán)利要求
1.一種蛇紋石型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟: 1)將蛇紋石型紅土鎳礦研磨后，與鹽酸混合進(jìn)行常壓浸出反應(yīng)，使鎳、鈷、鐵、鎂浸出，硅進(jìn)入渣相； 2)將步驟I)得到的酸浸液加入煅燒水解爐，經(jīng)霧化后，進(jìn)行煅燒反應(yīng)； 3)將步驟2)煅燒反應(yīng)過程生成的氯化氫氣體經(jīng)兩級(jí)以上除塵與氯化鎂分離后進(jìn)入吸收塔生成鹽酸；同時(shí)，收集煅燒爐及除塵器底部的混合氧化物粉末； 4)將步驟3)得到的混合氧化物粉堆存，用作后續(xù)高爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵的原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟I)所述蛇紋石型紅土鎳礦研磨后粒度控制在200目以下的占總礦量的80%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟I)所述鹽酸質(zhì)量百分比濃度為17% 31% ;所述酸浸溫度為50 120°C ;所述鹽酸與蛇紋石型紅土鎳礦的質(zhì)量比為2:1 4:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟2)所述酸浸液進(jìn)料流量為10 1000L/h ;所述煅燒溫度為500 1000°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟3)所述每級(jí)除塵使用的除塵裝置為旋風(fēng)除塵器、 布袋除塵器或靜電除塵器中的一種；所述吸收塔為單級(jí)或多級(jí)填料吸收塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及有色金屬冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蛇紋石型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法。本發(fā)明的蛇紋石型紅土鎳礦鹽酸常壓浸出清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟1)將蛇紋石型紅土鎳礦與鹽酸混合進(jìn)行常壓浸出反應(yīng)；2)將步驟1)得到的酸浸液加入煅燒水解爐，進(jìn)行煅燒反應(yīng)；3)將步驟2)煅燒反應(yīng)過程生成的氯化氫氣體經(jīng)兩級(jí)以上除塵與氯化鎂分離后進(jìn)入吸收塔生成鹽酸；同時(shí)，收集煅燒爐及除塵器底部的混合氧化物粉末；4)將步驟3)得到的混合氧化物粉堆存，用作后續(xù)高爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵的原料。本發(fā)明既可實(shí)現(xiàn)蛇紋石型紅土鎳礦中鎂、硅與鎳、鐵的分離，又可實(shí)現(xiàn)鹽酸介質(zhì)的再生循環(huán)，降低原料成本。
文檔編號(hào)C22B3/10GK103215446SQ201310081590
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者郭強(qiáng), 曲景奎, 宋云霞, 張培育, 齊濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所