CN101306797B - 一种湿法氯化处理红土镍矿的盐酸再生方法 - Google Patents

Abstract

一种从红土镍矿提取镍钴过程中盐酸的再生利用的方法。湿法氯化处理红土镍矿工艺包括矿物制备、氯化物浸出、浸出液浓缩、硫化沉淀、盐酸回收等步骤。本发明盐酸再生过程中的焙烧物料包括沉镍后母液的浓缩液，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体，以及煤粉。物料混合调制成浆料后喷入高温炉或物料分别入高温炉在500-800℃焙烧，金属氯化物在高温下水解为氯化氢和金属氧化物，炙热炉气的余热用于加热浓缩浸出液，氯化氢经吸收再生为盐酸，实现了盐酸的闭路循环利用。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。本发明提高了氯化物再生过程的转化率与设备产能，减少盐酸再生能耗，实现盐酸再生余热的综合利用。

Description

一种湿法氯化处理红土镍矿的盐酸再生方法

技术领域

本发明涉及一种从红土镍矿提取镍钴过程中盐酸的再生利用的方法，属有色冶金领域。

背景技术

红土镍矿是一种氧化镍矿，占总镍贮量的65％以上。红土镍矿可分为褐铁矿型和硅镁镍矿型两大类。褐铁矿类型位于矿床的上部，铁高、镍低，硅、镁也较低，但钴含量比较高，宜采用湿法冶金工艺处理。硅镁镍矿位于矿床的下部，硅、镁的含量比较高、铁含量较低、钴含量也较低，但镍的含量比较高，宜采用火法冶金工艺处理。而处于中间过渡的矿石可以采用火法冶金，也可以采用湿法冶金工艺。

红土镍矿的传统湿法冶金工艺又分为还原焙烧-氨浸工艺和硫酸加压酸浸工艺。前者通过对矿石进行预还原处理，再用氨浸出镍；后者是在加压条件下，用硫酸作浸出剂对矿石中的镍进行浸取。近年来镍红土矿的湿法冶金技术有了很大的发展，特别是加压浸出技术和各种组合的溶剂萃取工艺。

在我国的红土矿处理工艺中，还原-氨浸法因为环保问题极少使用。加压硫酸法因投资大、成本高，并且存在浸出率低、镁不能开路、环保压力大等问题。我国红土镍矿中大部分为高铁低品位镍矿，目前我国从红土镍矿中提镍钴生产的工艺技术及装备较落后，生产规模也小，特别是环保工艺不过关，远不能满足开发红土镍矿的需求。

另一种湿法处理红土镍矿的方法是采用盐酸浸出，经浸出、中和、硫化沉淀后得到富集了镍钴的硫化物，而沉镍后所得母液经适当浓缩，然后经高温焙烧产生氯化氢气体使盐酸得到再生。该方法在处理低品位红土镍矿方面具有投资省、资源利用率高、对环境友好的特点，是一种极具发展潜力的湿法处理工艺。但是，目前盐酸再生过程中一般是将沉镍后的母液稍作浓缩后直接进行高温焙烧，存在能耗大、设备产能低等问题，从而使得盐酸再生成本很高。开发经济高效的盐酸再生技术对于低品位红土镍矿的开发利用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氯化法处理红土镍矿过程中经济、高效的盐酸再生方法，并实现：提高氯化物再生过程中的转化率；降低盐酸再生温度；提高设备产能；减少盐酸再生过程中的能耗；盐酸再生过程中余热的综合利用。湿法氯化处理红土镍矿工艺包括矿物制备、氯化物浸出、浸出液浓缩、硫化沉淀、盐酸回收等步骤，本发明通过采用沉镍后母液的浓缩液与浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体作为盐酸再生原料；盐酸再生时高温焙烧过程的物料中加入煤粉；对金属氯化物进行预热使其部分脱除结晶水形成亚熔盐(水合氯化物熔体、亚稳氯化物水溶液)，实现了盐酸的高效再生。发明的详细内容如下：

(1)焙烧物料组成。包括沉镍后母液的浓缩液，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体，以及煤粉。其中煤粉在焙烧物料中的质量百分数为1％-60％，沉镍后母液的浓缩液在焙烧物料中的质量百分数为0-99％，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体在焙烧物料中的质量百分数为0-90％，控制物料中水分总含量为30％-50％。

(2)焙烧。焙烧过程中所需热量全部或部分由物料中的煤粉燃烧供给，不足部分通过其它燃料或外部加热补充。将沉镍后的母液的浓缩液，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体，以及煤粉调制成浆料，喷入高温炉中在500-800℃下焙烧；或者将沉镍后的母液的浓缩液与浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体一起调制成浆料，与煤粉分别喷入高温炉中在500-800℃下焙烧；或者沉镍后的母液的浓缩液与浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体一起调制成浆料，经150-350℃预热使金属氯化物部分脱水形成亚熔盐，与煤粉分别喷入高温炉中在500-800℃下焙烧。

高温焙烧时浆料中的金属氯化物在高温下水解为氯化氢和金属氧化物，炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出；或炙热氯化氢直接经水吸收后获得再生盐酸；或直接用于矿浆浸出，实现了盐酸的闭路循环利用。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

本发明具有以下的优点与积极效果：

(1)再生物料中加入燃料煤粉，减少了外加燃料用量；

本发明在盐酸再生的物料中加入燃料煤粉，在高温焙烧过程中，煤粉燃烧释放出大量的热，由于煤粉与焙烧的氯化物物料均匀混合在一起，从而煤粉燃烧的热利用非常充分，并使炉内物料受热均匀，有效减少了外加燃料用量及提高燃料利用率。

(2)可以在较低温度下实现盐酸再生；

由于物料中的煤粉在高温焙烧过程中从物料内部提供热能，从而使氯化镁、氯化铁在较低温度下进行高温水解，产生氯化氢气体而实现盐酸再生。

(3)提高了氯化物的转化率；

由于物料中的煤粉与氯化铁、氯化镁在高温炉中均匀混合，高温焙烧过程中从物料内部提供热能，从而使氯化镁、氯化铁在高温下充分水解，提高了氯化物的转化率。

(4)提高了设备产能与能量综合利用效率，降低能耗。

将沉镍后的沉淀母液浓缩，并与前面浓缩结晶过程中产生的氯化铁、氯化镁晶体混合后一起焙烧，大大提高了焙烧原料中氯离子含量，从而显著增加了高温焙烧设备的产能，提高了焙烧过程的效率，减少能耗；

对浓缩后的沉淀母液与氯化铁、氯化镁晶体混合后进行热处理，形成一种部分脱除结晶水、性质介于溶液与熔体之间的亚熔盐(水合氯化物熔体、亚稳氯化物水溶液)，并高速喷入到高温焙烧炉中，提高了高温焙烧炉的处理能力与工效，减少了高温焙烧过程中所需的热量，显著降低高温炉中水汽带走的热量损失，大幅提高设备产能并降低了能耗；

将盐酸再生过程产生的炙热氯化氢气体直接通入浸出液，使浸出液浓缩结晶，实现了再生过程中余热的综合利用。

(5)实现了氯化法处理红土镍矿时盐酸的闭路循环；

本发明中沉镍母液中的氯化物及浓缩结晶时产生的氯化物均通过高温水解再生为盐酸，返回到氯化法处理红土镍矿过程中，实现了氯化法处理红土镍矿时盐酸的闭路循环，对环境友好。

具体实施方式

实施例1

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为1％，沉镍后的母液的浓缩液在焙烧物料中的质量百分数为50％；浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体在焙烧物料中的质量百分数为49％，物料中水分总含量为50％进行备料，将沉镍后的母液的浓缩液，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体，以及煤粉调制成浆料，喷入高温炉中750℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体直接经水吸收后获得再生盐酸，返回用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

实施例2

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为30％，沉镍后的母液的浓缩液在焙烧物料中的质量百分数为40％；浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体在焙烧物料中的质量百分数为30％，物料中水分总含量为45％进行备料，将沉镍后的母液的浓缩液，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体，以及煤粉调制成浆料，喷入高温炉中700℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

实施例3

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为60％，沉镍后的母液的浓缩液在焙烧物料中的质量百分数为30％，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体在焙烧物料中的质量百分数为10％，物料中水分总含量为30％进行备料，将沉镍后的母液的浓缩液与浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体一起调制成浆料，与煤粉分别喷入高温炉中600℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体直接返回到浸出工序用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

实施例4

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为60％，沉镍后的母液的浓缩液在焙烧物料中的质量百分数为40％，物料中水分总含量为42％进行备料，将沉镍后的母液的浓缩液与煤粉分别喷入高温炉中650℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

实施例5

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为40％，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体在焙烧物料中的质量百分数为60％，将浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体与煤粉混合，喷入高温炉中700℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

实施例6

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为1％，沉镍后的母液的浓缩液在焙烧物料中的质量百分数为99％，物料中水分总含量为50％，将沉镍后的母液的浓缩液与煤粉调制成浆料，喷入高温炉中800℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

实施例7

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为12％，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体在焙烧物料中的质量百分数为88％，将浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体与煤粉混合，喷入高温炉中750℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

实施例8

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为60％，沉镍后母液的浓缩液在焙烧物料中的质量百分数为20％，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体在焙烧物料中的质量百分数为20％，控制物料中水分总含量为30％进行备料，将沉镍后的母液的浓缩液与浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体一起调制成浆料，经350℃预热处理使金属氯化物形成亚熔盐(水合氯化物熔体、亚稳氯化物水溶液)，与煤粉分别喷入高温炉中500℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体或炙热氯化氢直接经水吸收后获得再生盐酸，返回用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

实施例9

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为40％，沉镍后母液的浓缩液在焙烧物料中的质量百分数为25％，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体在焙烧物料中的质量百分数为35％，控制物料中水分总含量为35％进行备料，将沉镍后的母液的浓缩液与浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体一起调制成浆料，经180℃预热处理使金属氯化物形成亚熔盐，与煤粉分别喷入高温炉中680℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

实施例10

按照煤粉在焙烧物料中的质量百分数为50％，沉镍后母液的浓缩液在焙烧物料中的质量百分数为25％，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体在焙烧物料中的质量百分数为25％，控制物料中水分总含量为40％进行备料，将沉镍后的母液的浓缩液与浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体一起调制成浆料，经250℃预热处理使金属氯化物形成亚熔盐，与煤粉分别喷入高温炉中600℃下焙烧。

高温焙烧过程中产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出。高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

Claims (3)

1.一种湿法氯化处理红土镍矿的盐酸再生方法，其特征在于：

将沉镍后母液的浓缩液，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体，以及煤粉组成的焙烧物料进行焙烧，焙烧过程中所需热量全部或部分由焙烧物料中的煤粉燃烧供给，不足部分通过其它燃料或外部加热补充，焙烧方式为：将沉镍后的母液的浓缩液，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体，以及煤粉调制成浆料，喷入高温炉中在500-800℃下焙烧；高温焙烧时产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出、或高温焙烧时产生的炙热氯化氢气体直接经水吸收后获得再生盐酸、或高温焙烧时产生的炙热氯化氢气体直接用于矿浆浸出，高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

2.一种湿法氯化处理红土镍矿的盐酸再生方法，其特征在于：

将沉镍后母液的浓缩液，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体，以及煤粉组成的焙烧物料进行焙烧，焙烧过程中所需热量全部或部分由焙烧物料中的煤粉燃烧供给，不足部分通过其它燃料或外部加热补充，焙烧方式为：将沉镍后的母液的浓缩液与浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体一起调制成浆料，与煤粉分别喷入高温炉中在500-800℃下焙烧；高温焙烧时产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出、或高温焙烧时产生的炙热氯化氢气体直接经水吸收后获得再生盐酸、或高温焙烧时产生的炙热氯化氢气体直接用于矿浆浸出，高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。

3.一种湿法氯化处理红土镍矿的盐酸再生方法，其特征在于：

将沉镍后母液的浓缩液，浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体，以及煤粉组成的焙烧物料进行焙烧，焙烧过程中所需热量全部或部分由焙烧物料中的煤粉燃烧供给，不足部分通过其它燃料或外部加热补充，焙烧方式为：将沉镍后的母液的浓缩液与浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体一起调制成浆料，经150-350℃预热使金属氯化物部分脱水形成亚熔盐后，与煤粉分别喷入高温炉中在500-800℃下焙烧；高温焙烧时产生的炙热的氯化氢气体直接通入红土镍矿浸出液中对浸出液进行加热浓缩，从浸出液中析出的氯化氢气体经冷却吸收后再生盐酸或直接用于矿浆浸出、或高温焙烧时产生的炙热氯化氢气体直接经水吸收后获得再生盐酸、或高温焙烧时产生的炙热氯化氢气体直接用于矿浆浸出，高粘度氧化铁、氧化镁渣经冷却、破碎和磨粉，作为副产品处理。