CN101356292A - 组合浸出方法 - Google Patents

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Abstract

一种组合浸出方法，该法包括通过组合实施两个或多个串联浸出阶段使矿石的可溶组分溶解的方法，该串联浸出阶段具有含常压浸出(AL)的第一阶段和第二加压浸出(HPAL)阶段。这种组合方法发生在中等粒度部分(0.075～0.5mm)(1)进行常压浸出(AL)时，具有高浓度的溶解的铁和铝以及高残留酸度的流出液。把这种所述流出液(3)送进随后的细粒度部分(＜0.075mm)(4)的酸加压浸出(HPAL)阶段并且在再次使用游离酸度时，通过铁和铝在水解反应中沉淀使硫酸再生，因而使加入的硫酸显著降低。

Description

组合浸出方法
技术领域
本发明的目的在于阐述一种组合浸出方法，即，一种借助于例如，但不限于，酸类、碱的作用使指定的镍矿或精矿的可溶组分溶解的方法，最具体地说，两种或更多种串联浸出过程的组合实施从而使得有可能降低用于浸出的试剂消耗量，因为这一点使浸出操作不致成本无益。
背景技术
作为众所周知的熟练技术人员，可采取湿法冶金途径处理红土矿，这里硫酸浸出是用于浸提镍和钴的传统方法，这种矿是富Fe的，还含有Al、Mn和Si，镍％的百分比范围从0.8％～1.4％，而钴从0.05％～0.2％。依矿石的粒径而定，可以使用两种浸出，即，加压酸浸出(HPAL)和常压浸出(AL)。
加压酸浸出(HPAL)发生在高温下耐酸腐蚀的钛高压釜中。在这种情况下被送入的矿石应具有细粒度和高Ni品位，这样使其需要使用这样的方法。通过过筛和分粒加工矿石能富集镍的含量接近100％。在操作的温度下平衡的蒸汽压范围从33～55atm，一开始铁和铝(三价形式)溶解，继之以在高压釜中分别以赤铁矿和明矾石的形式沉淀，随后产生酸。
常压浸出(AL)是在温度比酸加压浸出低且在常压下进行的。中等矿石粒级当与细粒度部分品位相比时具有较低的Ni品位。因此，由于经济的原因不推荐使用加压浸出(HPAL)。另一方面，因为常压浸出(AL)需要较少投资所以该法是合适的，但是随着铁和铝溶解得越多，酸的消耗量就越高。
特别是在常压浸出(AL)的情况下，酸的消耗量极大地依赖于消耗元素如矿石中的铁、铝和镁的存在，它们相当程度地溶解并以硫酸盐的形式留在溶液中。因此，矿石中的这些元素等级越高，操作用酸的消耗量也越高。
尽管大量地在使用，但主要是在常压浸出(AL)的情况下，因为由于其优选浸出铁、铝、镁、锰和镍，增加了硫酸消耗量，单独的浸出技术可能是成本无益的。换句话说，对于高于90％的Ni浸提率而言，它需要加入更大数量的酸来溶解剩余的消耗元素。不管使用什么浸出方法，酸的消耗量成为使所述方法不可行的关键变量。
就涉及的浸出方法来说另外不合适之处是来源于浸出的液体，它含有大量溶解的金属(Fe、Mg、Al、Mn)，从而提高了后面提纯阶段的复杂性和费用。
发明内容
本专利申请提出使用组合浸出，其中，在以提供常压浸出早期阶段中等粒度部分的镍回收为目标的两个或多个串联阶段中进行浸提过程，这里不仅大部分的镍以平均品位大约1％镍分布，而且还带来在常压浸出(Al)到后面的加压酸浸出阶段(HPAL)的过程中产生的游离酸度。
本发明的另一目的是，在水解工艺过程不仅借助铁和铝以赤铁矿和明矾石形式有益沉淀，而且经由操作条件使酸的再生可以利用出现在高压釜中的条件下，减少加压酸浸出(AHPAL)过程中的酸消耗量。在第一浸出阶段(AL)的过程中以硫酸盐形式溶解在溶液中的铁和铝被送入第二浸出阶段(HPAL)并认为是通过水解反应再生酸的主要来源。这一过程对酸的减少具有直接影响，其在加压酸浸出阶段的过程中加入高压釜中，对过程的结果无影响。
本发明的这些目的和优点，尤其可以使用两个或多个串联浸出阶段实现。
基于附图进一步论述本发明，附图中：
图1显示加压浸出(HPAL)示意图；
图2显示常压浸出(AL)示意图；
图3显示组合浸出示意图和
图4显示组合浸出的流程图。
如这些附图所示，为本发明的目的的组合浸出方法包括实施串联浸出阶段。首先，对中等粒度部分(±＜0.5＞0.075mm)(1)进行常压浸出(AL)。在该阶段过程中，因为消耗元素如Fe、Al和Mg的溶解存在硫酸(2)的高消耗量，产生具有高浓度的溶解的铁和铝以及高残留酸度的流出液(3)。这种流出液(3)以其存在的形式被送入细粒度部分(±＜0.075mm)(4)的下一个加压酸浸出(HPAL)。这一途径的目的在于降低所加硫酸的量。
如图1所示，当来自第一浸出的流出液(3)以及矿石和硫酸(2)的细粒度部分矿浆(±＜0.075mm)(4)以大约34％固体比例供给高压釜(5)时，发生加压浸出(HPAL)。浸出在高温(T2)(±250℃)下发生，在500rpm下搅拌1.25小时。总硫酸消耗量(2)取决于矿石中消耗元素的品位并且Ni的浸提率大于95％。溶解的铁和铝在高压釜(5)中进行水解并分别以赤铁矿和针铁矿(ghoetite)的形式沉淀，使硫酸(2)再生。
如图2所示，常压浸出(AL)发生在中等粒度部分矿浆(±＜0.5mm＞0.075mm)(1)于大约95℃的温度(T1)下，以33％的固体，在130rpm搅拌6小时的条件下与硫酸(2)一起被浸出时。Ni的浸提率大于90％，但是，硫酸消耗量(2)非常高，因为大量铁和铝溶解在溶液中。
如图3和流程图4所示，组合串联浸出方法包括常压浸出(AL)继之以加压浸出(HPAL)。对中等粒度部分矿浆(±＜0.5＞0.075mm)(1)使用硫酸(2)在以下条件下进行常压浸出：在95℃温度(TI)下，130rpm的搅拌和33％的固体下持续6小时。来自第一浸出(AL)的流出液(3)，与硫酸(2)和细粒度部分(±＜0.075mm)(4)一起供给高压釜(5)以便在如下条件下加压浸出(HPAL)：250℃的温度(T2)，500rpm的搅拌，650psi压力以及34％的固体，持续75分钟。
来自常压浸出(AL)的流出液(3)显示了用于加压浸出(HPAL)的游离酸度。硫酸铁(III)和铝(III)在高压釜中的水解反应引起Fe以赤铁矿的形式和铝以明矾石的形式沉淀，使硫酸(2)再生。在常压阶段(AL)过程中的浸出机理和在加压阶段(HPAL)过程中的铁和铝进一步沉淀的机理可说明如下：
在常压浸出(AL)中针铁矿的溶解
2FeOOH+3H2SO4→Fe2(SO4)3+4H2O
赤铁矿的形成和硫酸(2)的产生发生在通过水解法的加压浸出(HPAL)过程中。
Fe2(SO4)3+3H2O→Fe2O3(s)+3H2SO4
在常压浸出(AL)中勃姆石(bhoemite)的溶解
2AlOOH+3H2SO4→Al2(SO4)3+4H2O
明矾石的形成和硫酸的产生发生在通过水解过程的加压浸出(HPAL)过程中。
3Al2(SO4)3+14H2O→2(H3O)Al3(SO4)2(OH)6(s)+5H2SO4
因为再次使用游离酸度并且来自溶液中的硫酸铁(III)和铝(III)使硫酸(2)再生，被加到加压浸出(HPAL)的硫酸(2)体积减小，等于仅是总硫酸(2)消耗量的60％的平均值。
换句话说，借助组合浸出所加硫酸(2)显著减少约40％，而不使镍的浸提率受到损害。这种加入的硫酸(2)的减少对于指定方案的经济可行性具有直接影响。在加压浸出(HPAL)中使用来自常压浸出(AL)的流出液溶液(3)，该溶液中具有高游离酸度以及高的铁和铝的浓度，在这阶段中借助于其中溶解的铁和铝能够沉淀并使硫酸(2)再生的水解过程，在硫酸(2)的添加量上减少40％是可信赖的。
在本申请中我们提及了一些操作条件如温度、固体％、时间和搅拌，但不限于此。因此，我们应该指出这些条件在每个串联浸出阶段的过程中都可变化，而不使方法的最终结果受到任何的损害。
应当指出本文阐述和举例说明的优选操作方法容易产生可行的变体而与本发明的精神没有任何的偏离。

Claims (7)

1.一种组合浸出方法，其特征在于，通过组合实施两个或多个串联的浸出阶段使可溶组分溶解的方法，所述串联的浸出阶段包括包含常压浸出(AL)的第一阶段和由加压浸出(HPAL)构成的第二阶段，所述组合方法发生在对中等粒度部分(±＜0.5＞0.075mm)(1)进行常压浸出(AL)时，所述常压浸出产生具有高浓度的溶解的铁和铝以及高残留酸度的流出液(3)，这种流出液(3)在随后的细粒度部分(±＜0.075mm)(4)的加压酸浸出(HPAL)的过程中被加入。
2.按照权利要求1所述的组合浸出方法，其特征在于，在第一组合浸出阶段中把矿石的中等粒度部分(±＜0.5mm＞0.075mm)(1)与硫酸溶液(2)放置在一起并于大约95℃的温度(T1)下以33％的固体并在130rpm下搅拌6小时的条件下进行常压浸出(AL)，在此过程中Ni浸提率大于90％，还出现了铁和铝的高度溶解，所述铁和铝留在溶液中。
3.按照权利要求1所述的组合浸出方法，其特征在于，在第二组合浸出阶段的过程中第一浸出(AL)的流出液(3)，与硫酸(2)和细粒度部分(±＜0.075mm)矿浆(4)一起供给高压釜(5)以便在如下条件下实现加压浸出(HPAL)：250℃的温度(T2)，500rpm的搅拌，650psi的压力和34％的固体，持续75分钟。
4.按照权利要求3所述的组合浸出方法，其特征在于，来自常压浸出(AL)的所述流出液(3)显示游离酸度并再次用于加压浸出(HPAL)中，并且其特征还在于铁(III)和铝(III)硫酸盐发生水解反应引起Fe以赤铁矿的形式和Al以明矾石形式沉淀，由此使硫酸(2)再生。
5.按照权利要求1所述的组合浸出方法，其特征在于，流出液(3)游离酸度的再次使用和来自铁硫酸盐(III)和铝(III)的硫酸(2)再生，有待加到加压浸出(HPAL)的硫酸(2)体积产生的减少等于仅是总硫酸(2)消耗量60％的平均值。
6.按照权利要求1所述的组合浸出方法，其特征在于，使用显示溶液中高游离酸度和高的铁和铝浓度的来自常压浸出(AL)的流出液溶液(3)，供给加压浸出(HPAL)，因为其中溶解的铁和铝沉淀并使硫酸(2)再生的水解过程使硫酸(2)的添加量减少40％。
7.按照权利要求6所述的浸出方法，其特征在于，在组合浸出中，所加的硫酸(2)有相当大的节约，约40％，而不使镍的浸提率受到损害，对方案的经济可行性具有直接影响。
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