CN101245414A - 从红土矿提取金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从含镍、钴的红土矿经济、有效、节能而有选择性地提取金属的方法，所述方法包括：(1)将磨好的红土矿与含硫物质混合，并拌入硫酸或不拌硫酸，所得的混合物然后进行焙烧，使其中的非铁金属选择性转化为各自的硫酸盐，铁转化为氧化物；(2)用水浸出上述焙烧的物料，将其中的镍、钴与铜提取到浸出液中；及(3)将所述浸出液与浸出渣分离，并用选自沉淀法、溶剂萃取法或离子交换法的方法从浸出液中提取镍、钴和铜。

Description

从红土矿提取金属的方法

发明领域

一般而言，本发明涉及从红土矿提取金属的方法。具体地说，本发明提供一种对上述矿石进行硫酸化焙烧，然后用水或稀硫酸浸出此焙烧产物，从而提取其中的镍、钴以及其他金属的方法。

发明背景

红土矿系指由橄榄石或蛇纹石等基性岩经过长期大规模风化淋滤蚀变富集形成的水合氧化铁与水合硅酸镁的混合物，是一种疏松粘土状、含大量水分的氧化镍矿资源，易开采、难加工。目前红土矿的可利用部分一般分为三层：褐铁矿层、腐泥土层与介乎二者之间的过渡层。红土矿的化学成分不仅因矿床而异，即使同一矿床，其镍、钴、铁、镁等的含量也随矿床的深度而变化，这更增加了红土矿加工的成本与难度。根据其化学成分的不同，红土矿可以采用火法冶金或湿法冶金的方法处理。

红土矿湿法冶金的关键环节是浸出，不仅要求充分地溶解镍、钴等有价金属，还要尽量避免杂质，特别是铁，大量进入溶液。现在工业上用于处理红土矿的湿法冶金方法仅有Caron法(还原焙烧-氨浸法)与HPAL法(高压酸浸法)两种，它们都较好地控制了镍、钴浸出时铁的溶解。Caron法通过火法冶金与湿法冶金的结合，先在还原性气氛下焙烧矿石，使矿石中的镍选择性还原为金属镍而铁尽量还原为Fe₃O₄，焙砂采用氨性介质浸出，避免了铁与镁进入溶液。但是Caron法在焙烧前需要干燥矿石，由于红土矿通常含有30％～50％的吸附水，其干燥作业能耗很高。而且Caron法浸出液中的镍与钴因浸渣的吸附等原因损失很大，金属回收率不高，通常镍回收率仅70％～80％，钴的回收率甚至在40％以下。因此Caron法虽然是最早工业应用的红土矿湿法冶金方法，现在正在失去其竞争力。

硫酸可以直接从红土矿中有效地浸出镍与钴，避免了高能耗的干燥与还原焙烧作业，而且硫酸价格低廉，但酸浸无选择性，矿石中的铁也几乎全部进入溶液。高压酸浸法利用高温下铁的水解反应，在250℃～270℃的温度(蒸气压达50个大气压左右)下用稀硫酸浸出红土矿，将铁沉淀为赤铁矿并释放出硫酸，解决了溶液除铁问题，也降低了酸耗，高压酸浸法曾一度成为处理红土矿的首选技术。但是反应器的材料要能在高温下耐腐蚀、耐压力，制造工艺要求高，造价昂贵。而且反应器的结疤现象严重，需要经常停车清理，影响高压酸浸作业的运转率，从而提高了运行成本。因此，迄今世界上采用此技术的红土矿项目中，除古巴MoaBay生产基本正常外，其余均未达到设计能力。

硫酸化焙烧或称选择性氧化焙烧是湿法冶金中难浸矿石的一种有效的预处理方法，它通过控制条件下的焙烧，将矿石中难浸的铜、钴、镍等非铁金属化合物转化为其水溶性硫酸盐，而将铁转化为难溶于水的氧化铁，这样，在后续的水浸作业中很容易将铜、钴、镍等溶解，而将铁留在浸出渣中。这种方法过去主要用于处理硫化矿石，不过文献中也有试图将硫酸化焙烧引入处理红土矿的。例如N.Zubryckyj等[N.Zubryckyj，D.J.I.Evans and V.N.Mackiw，Preferential shlfationof nickel and cobalt in lateritic ores，Journal of Metals，17(5)：478～486(1965)]与Y.V.Swamy等[Y.V.Swamy，B.B.Kar and J.K.Mohanty，Physico-chemicalcharacterization and sulphatization roasting of low-grade nickeliferous laterites，Hydrometallurgy 69：89～98(2003)]曾先后报道过用浓硫酸拌和红土矿进行硫酸化焙烧。J.H.Canterford[J.H.Canterford，The sulphation of oxidized nickel ores，Paperpresented at the International Laterite Symposium，New Orleans，Louisiana，Feb.19～21，1979]报道过用二氧化硫-空气混合气体进行红土矿的硫酸化焙烧。拌硫酸或通二氧化硫-空气焙烧红土矿都能达到浸出镍、钴及控制铁溶解的目的。但这两种方法都操作不便，而且焙烧时还需要另加燃料供热。

说明书包括上述论述的文章、论文，其目的仅在于为本发明提供背景资料，并未暗示或表示任何或所有这些构成部分现有技术基础或本领域公知的技术的内容与本发明相关。

发明内容

本发明的目的是提供一种从红土矿有效而有选择性地提取金属的方法，其核心是以一种简便、有效、经济、节能的硫酸化焙烧方法处理红土矿，从而能够充分而有选择性地提取金属，并控制铁进入浸出液。所述方法的要点包括：

(1)以含硫物质作为焙烧辅料，将磨好的红土矿与一种或几种含硫物质充分混合，并加入或不加硫酸。所述的红土矿可为褐铁矿、腐泥土或二者的混合；所述的含硫物质包括硫磺，以及含镍、钴、铜、铁的硫化矿物的物料(例如矿石或精矿)。得到的红土矿与含硫物质的混合物中，硫的总量占混合物总量之比小于30％w/w，优化的硫总量为15％～25％w/w。

(2)所述混合物然后进行焙烧，将其中的镍、钴、铜转化为各自的硫酸盐，铁转化为氧化物。所述的焙烧温度范围宜控制在450℃～850℃内，最好是在600℃～750℃。

(3)用水浸出所述焙烧后的物料，浸出条件为：温度30℃～95℃，时间0.5～3h；加入或不加硫酸，使浸出后溶液中残留的游离硫酸小于30g/L。

(4)将所述浸出液与浸出渣分离，通过沉淀法或溶剂萃取法或离子交换法从所述浸出液中回收镍、钴和铜。

本发明提供的红土矿硫酸化焙烧-浸出法具有如下特点：

1、本发明中，作为焙烧辅料的含硫物质既是硫酸化剂，又可充作燃料。它们在焙烧前直接混合至红土矿中，焙烧时既可以提供红土矿中镍与钴的氧化物转化成硫酸盐所需要的硫；又可以利用硫磺或硫化物氧化产生的大量热能供给矿石焙烧，而不必另加燃料。比起将含硫物质单独焙烧产生二氧化硫或制成硫酸再用来焙烧红土矿以使其中的镍与钴转化为硫酸盐，本发明显然更经济而简便。

2、本发明中，红土矿与焙烧辅料混合均匀后，即可直接给入焙烧炉，无需预先干燥。鉴于红土矿通常都含有30％～50％的水分，本发明的这一特点较之需要预先干燥的方法，如红土矿的各种火法冶金方法及湿法冶金中的Caron法，都大大节省了能耗。

3、本发明中，红土矿与所述辅料混合后焙烧后，得到镍、钴、铜主要以硫酸盐形式存在，铁主要以氧化物形式存在的焙烧产物，有利于后续浸出作业中镍、钴、铜的溶解和浸出液中铁的控制，镍与钴的提取率可以超过90％而铁的溶解可控制在2％～3％。

4、本发明中，当以镍、钴、铜、铁的硫化物作为焙烧辅料时，所述辅料中所含的镍、钴与铜也同样转化为各自的硫酸盐，焙砂浸出时与红土矿所含的镍与钴一起被浸出并随后从浸出液中回收。

实施案例

下面的实施例只是提供实施本发明的例子，并不表明用本发明所述处理红土矿用作焙烧辅料的含硫物质只限于实施例中的物料。本领域的专业人员应当理解，在不脱离本发明基本精神的前提下，可以作出各种修改和替换。

实施例1

将含(干基)1.43％Ni，0.041％Co，21.43％Fe，9.06％Mg及35.43％水分的红土矿细磨后分成两份，一份与硫磺按重量比4∶1混合均匀后，直接给入焙烧炉(试验I)；另一份在与硫磺按重量比4∶1混合的同时拌入5％w/w的浓硫酸后给入焙烧炉(试验II)。试验I与试验II均在700℃下焙烧1h，焙砂从炉内直接卸入搅拌浸出槽，浸出2h。浸出槽无需另外加温，槽内浸出温度可达80℃以上。浸出后的矿浆固液分离，分别分析浸出渣与浸出液，计算出两试验镍与钴的浸出率分别为Ni 90.32％，Co 93.33％，Fe 3.13％(试验I)；Ni 90.48％，Co 93.60％，Fe 2.99％(试验II)。可见本发明可以有效提取红土矿中的镍与钴并控制铁的溶解，同时也反映红土矿中拌入硫酸与否，对浸出结果无明显影响。

实施例2

实施例1的红土矿与含1.62％Cu，0.58％Co，0.36％Ni及28.55％S的钴铜精矿以及硫磺以4∶1∶1的重量比均匀混合。所述钴铜精矿的主要有用矿物有黄铜矿、黄铁矿及钴黄铁矿。所得的混合物在在650℃下焙烧2h，焙砂按实施例1的方法处理，得到的镍、钴与铜浸出率分别为Ni 89.95％，Co 94.02％，Cu 95.67％。

实施例3

将含1.85％Ni，0.053％Co与48.2％水分的红土矿细磨后分成两份，各自与含1.26％Ni，0.50％Cu，0.033％Co，22.76％S与46.68％Fe的磁黄铁矿精矿按重量比1∶1混合均匀，一份直接给入焙烧炉(试验I)；另一份加入5％w/w硫酸钠后给入焙烧炉(试验II)。所述磁黄铁矿精矿的主要有用矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿及黄铁矿等。两种试验均按实施例1进行焙烧和浸出，两试验的镍、钴与铜浸出率分别为Ni 89.73％，Co 91.27％，Cu 93.16％(试验I)；Ni 90.34％，Co 93.18％，Cu93.99％(试验II)。试验显示加入硫酸钠的浸出结果略高于不加硫酸钠。

Claims (10)

1. 一种从含镍、钴的红土矿有效而有选择性地提取金属的方法，所述方法包括：

(1)将磨好的红土矿与含硫物质混合，并拌入硫酸或不拌硫酸，所得的混合物然后进行焙烧，使其中的非铁金属选择性转化为各自的硫酸盐，铁转化为氧化物；

(2)用水浸出上述焙烧的物料，将其中的镍、钴与铜提取到浸出液中；及

(3)将所述浸出液与浸出渣分离，并用选自沉淀法、溶剂萃取法或离子交换法的方法从浸出液中提取镍、钴和铜。

2. 如权利要求1所述的方法，其中加入的含硫物质选自硫磺、非铁金属的硫化物或硫酸钠。

3. 如权利要求2所述的方法，其中加入的非铁金属硫化物选自黄铜矿、辉铜矿、铜蓝、磁黄铁矿、钴黄铁矿、镍黄铁矿、黄铁矿或闪锌矿。

4. 如权利要求2所述的方法，其中的含硫物质可以是单独一种加入。

5. 如权利要求2所述的方法，其中的含硫物质可以是几种混合加入。

6. 如权利要求5所述的方法，其中的含硫物质可以包括硫酸钠。

7. 如权利要求1所述的方法，其中加入的含硫物质所含硫的总量为全部物料(干基)的5％～35％w/w。

8. 如权利要求7所述的方法，其中加入的含硫物质所含硫的总量为全部物料(干基)的15％～25％w/w。

9. 如权利要求1所述的方法，其中所述焙烧温度为500℃到850℃。

10. 如权利要求9所述的方法，其中所述焙烧温度为600℃到750℃。