CN101139656A - 一种红土镍矿浸出方法 - Google Patents
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Abstract
一种红土镍矿浸出方法,涉及使用两段加压浸出工艺浸出褐铁矿型红土矿并利用腐植土型红土镍矿中和浸出矿浆残酸、回收腐植土中有价金属的方法。其特征在于其浸出其过程为二两段浸出,首先将褐铁矿型红土镍矿浆进行一段加压浸出后,再加入腐植土矿浆,进行二段加氧加压浸出。本发明的优点是能够处理高含镁的腐植土,使用腐植土中的耗酸元素中和加压浸出矿浆中的残酸,减少后续的中和剂使用量。中和后的矿浆沉降性能好,易于液固分离。本发明的方法,可以使腐植土中的有价金属浸出率可以达到镍70%以上,Co 80%以上。同时有效抑制铁的浸出,使中和后溶液中的铁含量降低到1.5g/l以下。
Description
技术领域
一种红土镍矿浸出方法,涉及使用两段加压浸出工艺浸出褐铁矿型红土矿并利用腐植土型红土镍矿中和浸出矿浆残酸、回收腐植土中有价金属的方法。
背景技术
根据红土镍矿地质成因,矿层从上到下一般分为褐铁矿层、过渡层和腐植土层(也叫残积层)。其中褐铁矿层一般含铁高、含镁低,适合于使用高压浸出技术进行处理。过渡层含镍和含镁都有上升,适合使用高压浸出或还原氨浸工艺处理。腐植土层中虽然含镍比较高,但同时含镁也很高,使用高压酸浸技术将会消耗大量的硫酸,影响成本,因此这一矿层一般使用火法工艺冶炼镍铁或镍锍。在以下的论述中,将过渡层归入腐植土型红土矿,褐铁矿型红土矿简称褐铁矿,腐植土型红土矿和过渡层型红土矿简称腐植土。
传统的红土矿高压浸出工艺只有一段高压浸出,为了降低硫酸的消耗,一般控制进料红土矿中的氧化镁含量在5%以下,使得大部分的腐植土由于含镁高而不能经济利用。同时在加压浸出阶段为了提高镍钴的浸出率,必须使浸出后的矿浆中残酸>50g/l,这造成浸出后的矿浆在被中和过程中消耗大量的中和剂。这些都造成传统高压酸浸工艺在经济性上的竞争优势下降。
为了使红土矿中的腐植土得以最大限度的利用,世界上的各红土镍矿开发和研究机构进行过以下实验,其结果均不理想。
1.常压酸浸。
常压酸浸就是将腐植土和褐铁矿混合后磨矿,矿浆泵入敞开式的常压搅拌浸出槽中,加入硫酸进行浸出。这种方法浸出速度慢,由于矿石中的铁不能被抑制,铁镁等杂质元素浸出率高,导致浸出剂硫酸的消耗很大,一般达到800-900公斤硫酸/吨矿。同时溶液中铁镁等杂质元素很高,给后续的除杂分离带来困难,使镍钴的回收率下降。该方法经济性差,不能满足长期工业生产要求。
2.常压加压联合浸出方法
这种方法是将褐铁矿、腐植土两种矿石进行混合后,使用经过高压浸出产生的浸出液进行常压浸出,常压浸出后的矿浆经过固液分离后,浸出溶液作为富液进入后续工序进行处理;常压浸出渣经过若干级预热进入高压浸出釜中进行进一步的浸出,以提高镍钴回收率,高压浸出后矿浆经过固液分离,浸出渣经洗涤后外排,浸出液返回常压浸出。
这种方法可以较充分利用腐植土中和高压浸出的残酸,同时使腐植土中的镍钴回收率达到较高水平等优势,但在试验过程中发现常压浸出矿浆中含有酸和硫酸镁,在预热的过程中,在预热器的器壁上产生严重的结垢,很快堵塞预热器,无法进行连续的工业化生产。
3.高压浸出后使用腐植土常压中和矿浆中的残酸
这种方法是褐铁矿矿浆经过高压酸浸后,经过若干级闪蒸降压到常压下,排入敞口式机械搅拌槽中,槽中泵入腐植土矿浆搅拌进行中和。中和后的矿浆再用石灰石浆进行二次中和。
这种方法虽然可以利用腐植土中和高压浸出的残酸,但是腐植土中的镍钴浸出率<30%;且有大量的铁被浸出进入溶液中,除铁过程中镍钴损失增大,铁镍分离成本高;腐植土常压中和后的矿浆沉降性能变差,给后续处理带来困难。因此,该方法工业化应用的效果也不理想。
发明内容
本发明的目的是针对上述处理方法中存在的不足,提供一种工艺简单、流程短、综合利用效果好,可以实现连续工业化生产的两段浸出综合利用腐植土中和浸出矿浆残酸的红土镍矿浸出方法
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种红土镍矿浸出方法,其特征在于其浸出其过程为二两段浸出,首先将褐铁矿矿浆进行一段加压浸出后,闪蒸降温降压到150℃-180℃后,再加入腐植土矿浆,进行二段加氧加压浸出。
本发明的方法在红土镍矿进行一段加压浸出后,再加入腐植土矿浆进行二段浸出加氧加压浸出,加入的腐植土矿浆有效中和了一段浸出矿浆中的残酸,提高腐植土矿的镍钴浸出率。腐殖土矿进入浸出釜后进行二段浸出时,其中的镍、钴、铁、镁、铝等元素与一段浸出液中的残酸(也叫自由酸)进行反应,形成相应的硫酸盐。这样可以大量消耗残酸。铁在形成硫酸盐后,在110℃-180℃温度下,水解形成自然界中稳定的三氧化二铁。腐植土中有少量的二价铁,几乎全部被浸出进入二段浸出液中,在向二段浸出釜中鼓入氧气或空气的情况下,被氧化成三价铁离子,在上述温度下水解形成三氧化二铁。
本发明的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于褐铁矿一段加压浸出后,二段浸出时加入的腐植土矿浆的干矿重量为一段浸出混合干矿重量的15%-20%。
本发明的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于加入腐植土矿后二段浸出矿浆的固体重量浓度为26%-30%,浸出温度为110℃-180℃,氧气分压控制在0.1-0.6MPa,浸出时间30-100分钟,浸出后矿浆中残酸控制在25-10g/l。
本发明的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于加入的腐植土矿浆磨细粒度为100%小于0.25mm;加入的腐植土矿浆固体浓度控制在20%-50%。
本发明的一种红土镍矿浸出方法,主要针对处理的腐植土物料重量成分为:1.0%-3.0%Ni,0.05%-0.2%Co,10%-35%Fe,2.0%-25%MgO,5%-30%SiO2的腐植土型红土镍矿。
本发明的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于在二段加压浸出釜中鼓入空气、富氧空气或者纯氧,以使矿石中浸出的二价铁被氧化后水解,进入渣中,同时释放出硫酸根。
本发明的一种红土镍矿浸出方法,其二段加压浸出釜的釜温最好不低于140℃,否则腐植土中镍钴的浸出率低;浸出温度不能过高,过高则增加设备制造成本和运营成本。
在本发明中,最佳的浸出温度为150-170℃。
在本发明中,最佳浸出时间为40-60分钟。
在本发明中,最佳的氧气分压为0.1-0.2MPa。
在本发明中,最佳的腐植土加入量为一段浸出混合矿量的17-19%。
在本发明中,最佳的中和后残酸控制量为:15-20g/l。
本发明的优点是能够经济处理腐植土,提高腐植土的浸出速度和腐植土的镍钴浸出效率;用腐植土中和加压浸出矿浆中的残酸,减少后续的中和剂使用量。中和后的矿浆沉降性能好,易于液固分离。
本发明的方法,可以使腐植土中的镍浸出率达到70%以上,钴80%以上。在浸出过程中,腐植土中的耗酸物质(镍、钴、镁、铝)大量中和了一段高压浸出后矿浆中的残酸,减少后续工序中和剂使用量;有效抑制腐植土中铁的浸出,使二段浸出后溶液中的铁含量降低到1.5g/l以下,降低后续工序中镍、铁分离成本。是一个提高红土镍矿有价金属综合利用率、能够降低生产成本的工艺。
具体实施方式
一种红土镍矿浸出方法,其浸出过程为两段浸出,首先将褐铁矿进行一段加压浸出后,再加入腐植土矿浆,进行二段加氧加压浸出;二段浸出时加入的腐植土矿浆的干矿重量为一段浸出混合干矿重量的15%-20%;加入腐植土矿后二段浸出矿浆的固体重量浓度为26%-30%,浸出温度为110℃-180℃,氧气分压控制在0.1-0.6MPa,浸出时间30-100分钟,浸出后矿浆残酸控制在25-10g/l。
本发明的一种红土镍矿浸出方法,主要针对处理的腐植土物料重量成分为:1.0%-3.0%Ni,0.05%-0.2%Co,10%-35%Fe,2.0%-25%MgO,5%-30%SiO2的腐植土型红土镍矿;加入一段加压浸出后的腐殖土矿浆的磨细粒度为100%小于0.25mm;加入的腐植土矿浆固体浓度为20%-50%;在二段加压浸出釜中鼓入空气、富氧空气或者纯氧,以使矿石中浸出的二价铁被氧化后水解,进入渣中。
在现有红土镍矿浸出工艺过程中,一段加压浸出矿浆固含浓度通常为25%-35%(固体重量百分比),一段加压浸出液的典型成分为(g/l):
Ni | Co | Al | Mn | Mg | Fe | Cr | H2SO4 |
5.37 | 0.58 | 1.55 | 14.76 | 3.1 | 2.42 | 0.52 | 52.34 |
本发明的方法,加入腐植土后浸出矿浆固体浓度26%-30%,(固体重量百分比),二段加压浸出液的典型成分为(g/l):
Ni | Co | Al | Mn | Mg | Fe | Cr | H2SO4 |
6.08 | 0.63 | 1.68 | 22.71 | 3.58 | 2.59 | 0.57 | 17.25 |
实施例1(不同温度下的二段浸出结果):
所用红土镍矿组成(%):(以下各实施例中的红土镍矿成分同此)
元素 | NI | Co | Cr | Fe | Mg | Mn |
褐铁矿 | 1.58 | 0.099 | 0.730 | 39.00 | 3.54 | 0.71 |
腐植土 | 1.75 | 0.076 | 0.26 | 19.06 | 15.08 | 0.33 |
浸出条件:称取红土矿混合矿300g,加水592g,,98%硫酸108g,在260℃进行一段浸出后,加入含腐植土50g的腐植土矿浆(浓度为:40%固体重量百分比),分别在110℃、120℃、140℃、160℃,170℃,180℃情况下进行二段浸出,通入压缩空气,氧分压为0.3mPa,保温浸出60分钟后,降温进行固液分离,获得以下结果:
序号 | 反应温度 | 腐植土镍浸出率(固)% | 腐植土钴浸出率(固)% | 一段浸出液中残酸(g/l) | 二段浸出残酸(g/l) | 一段浸出液铁含量(g/l) | 二段液铁含量(g/l) |
1 | 110 | 61.48 | 89.39 | 55.01 | 25.81 | 2.76 | 1.89 |
2 | 120 | 70.57 | 90.49 | 49.58 | 20.37 | 2.008 | 1.03 |
3 | 140 | 79.48 | 95.4 | 47.09 | 18.11 | 1.93 | 0.73 |
4 | 160 | 94.28 | 89.26 | 50.71 | 24.45 | 2.04 | 1.04 |
5 | 170 | 95.23 | 90.15 | 52.37 | 22.54 | 2.05 | 0.97 |
6 | 180 | 96.38 | 92.46 | 51.84 | 21.62 | 2.14 | 0.86 |
实施例2(不同腐植土加入量下的二段浸出结果)
所用红土镍矿组成同实施例一。
浸出条件:分别称取红土矿混合矿300g,加水592g,,98%硫酸108g,在260℃进行一段浸出后,加入含腐植土30g、35g、40g、45g、50g、55g、60g、65g的腐植土矿浆(浓度为:40%固体重量百分比),在160℃情况下进行二段浸出,通入压缩空气,氧分压为0.3mPa,保温浸出60分钟后,降温进行固液分离,获得以下结果:
腐植土加入量(g)(矿浆浓度40%固体重量百分含量) | 腐植土镍浸出率% | 腐植土钴浸出率% | 一段浸出液酸含量g/l | 中和液硫酸含量g/l | 一段浸出液铁含量(g/l) | 二段浸出液铁含量(g/l) |
3035404550556065 | 73.0176.5474.5871.4570.5971.0970.569.39 | 79.7974.9377.3770.5580.5883.4385.2476.29 | 40.9740.7545.5040.5244.3748.9046.6347.08 | 22.1919.2420.1516.3018.1117.2015.8517.20 | 2.172.082.302.301.931.962.061.96 | 1.380.961.361.360.690.901.120.90 |
实施例3(不同氧分压下的二段浸出结果)
所用红土镍矿组成同上实施例一。
浸出条件:分别称取红土矿混合矿300g,加水592g,,98%硫酸108g,在260℃进行一段浸出后,加入含腐植土50g的腐植土矿浆(浓度为:40%固体重量百分比),在160℃情况下进行二段浸出,在二段浸出釜中通入压缩空气氧分压分别为0mPa(即不通氧气)、0.1mPa、0.2mPa、0.3mPa、0.4mPa、0.5mPa、0.6mPa,保温浸出60分钟后,降温进行固液分离,获得以下结果:
序号 | 氧气分压(mpa) | 一段浸出后残酸(g/l) | 二段浸出后后残酸(g/l) | 一段浸出液铁含量(g/l) | 二段浸出液铁含量(g/l) |
1234567 | 00.10.20.30.40.50.6 | 51.1644.3751.1651.1650.2650.2349.86 | 19.4718.1121.7322.6421.7321.1520.69 | 2.021.772.091.942.032.052.21 | 0.970.690.40.220.330.350.34 |
实施例4(不同浸出时间下的二段浸出结果)
所用红土镍矿组成同上实施例一。
浸出条件:分别称取红土矿混合矿300g,加水592g,,98%硫酸108g,在260℃进行一段浸出后,加入含腐植土50g的腐植土矿浆(浓度为:40%固体重量百分比),在160℃情况下进行二段浸出,在二段浸出釜中通入压缩空气氧分压分别为0.3mPa,分别保温浸出30、40、50、60、80、100分钟后,降温进行固液分离,获得以下结果:
序号 | 反应时间(分钟) | 腐植土镍浸出率% | 腐植土钴浸出率% |
123456 | 3040506080100 | 21.8241.1969.2680.5681.5382.67 | 61.1640.1981.2694.4494.5695.10 |
Claims (10)
1.一种红土镍矿浸出方法,其特征在于其浸出其过程为二两段浸出,首先将红土镍矿混合矿浆进行一段加压浸出后,再加入腐植土矿浆,进行二段加氧加压浸出。
2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于混合矿浆一段加压浸出后,二段浸出时加入的腐植土矿浆的干矿重量为一段浸出混合干矿重量的的15%-20%。
3.根据权利要求1所述的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于加入腐殖土矿后二段浸出矿浆的固体重量浓度为26%-30%,浸出温度为110℃-180℃,氧气分压控制在0.1-0.6MPa,浸出时间30-100分钟,浸出后矿浆残酸控制在25-10g/l。
4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于加入一段加压浸出后腐殖土矿浆的磨细粒度为100%小于0.25mm;加入的腐植土矿浆固体浓度控制在20%-50%。
5.根据权利要求3所述的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于在二段加氧加压浸出加入的氧是空气、富氧空气或者纯氧。
6.根据权利要求3所述的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于二段的浸出温度为150-170℃。
7.根据权利要求3所述的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于二段浸出时间为40-60分钟。
8.根据权利要求3所述的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于在二段浸出的氧气分压为0.1-0.2MPa。
9.根据权利要求3所述的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于在二段浸出加入的腐植土矿浆干矿量为一段浸出混合干矿重量的17%-19%。
10.根据权利要求3所述的一种红土镍矿浸出方法,其特征在于在浸出中和后残酸控制量为:15-20g/l。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |