CN101368235A - 一种低品位红土镍矿的火法预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低品位红土镍矿的火法预处理方法，属有色金属领域。其步骤为：将低品位红土镍矿碎矿；进行硫化预处理；生成金属硫化物；经预处理的红土镍矿，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿；在6000～10000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。本发明技术具有原料适应性强、流程短、硫化效果好、设备投资省、生产成本低等特点，使得后续选矿工艺大大简化，可产出镍钴混合精矿、铁精矿和尾矿。获得较高的金属精矿品位和回收率。
Description
技术领域
本发明属于选冶领域，涉及一种复杂难处理低品位红土镍矿火法硫化预处理的方法，经这种方法预处理的低品位红土镍矿再经常规选矿工艺富集综合回收有价金属。
背景技术
全球目前已探明的镍资源约1.6亿吨，其中30％为硫化矿，70％为红土镍矿，而镍金属约有70％来自于硫化矿。低品位红土镍矿矿物组成复杂、多变，根据红土镍矿地质成因，矿层从上到下分为褐铁矿层，过渡层，和腐植土层。从上到下含铁逐渐变低，含钙，镁和镍逐渐变高。由于矿石性质等方面原因，至今为止，人们仍然无法用物理选矿的方法富集处理红土镍矿。随着国内外不锈钢、电池及其相关产业的快速发展，硫化镍资源已远远不能满足日益增长的消费需求，尽管国内外都加大了对红土镍矿综合利用研发的力度，而且在试验室及产业化方面取得了可喜的成绩，例如古巴Moa Bay红土镍矿是利用高压酸浸法提取镍的较好的例子；国内拥有自主知识产权的红土镍矿经高炉冶炼镍铬生铁的发明专利并生产出大批含镍量在4％—8％的镍生铁。“不同类型红土镍矿的还原—磨选处理方法(申请号：200610163831.6)”、“以红土镍矿为原料用隧道窑直接还原镍铁的方法(申请号：200710072147.1)”、“低品位红土镍矿综合利用工艺(申请号：200710035281.4)”、“从红土镍矿酸浸液中获得硫化镍的方法(申请号：200510010916.6)”及“一种红土镍矿浸出方法(申请号：200710163443.2)”等一批发明专利，也为红土镍矿的开发利用奠定了良好的基础。但由于红土镍矿矿石性质极其复杂，某些生产技术关键仍未得到解决，再加上湿法工艺存在设备投资大、设备要求高、压力高，酸耗高，对原矿品位和钙镁等杂质含量要求严格等缺点、火法工艺存在生产的镍生铁含镍量低及生产成本高，含炭量高等缺点，致使红土镍矿大规模开发利用受到制约。
发明内容
本发明的目的是提供一种流程短，操作简单，容易实施、效果显著的红土镍矿选矿的预处理方法。预处理作业硫化过程完全，硫化剂消耗量小，从而大大简化了后续选矿工艺。具有产出优质电解镍原料——硫化镍精矿、原料适应性强、精矿品位高、金属回收率高，同时铁金属得到有效回收等优点。
实现本发明的步骤是：
(1)将低品位红土镍矿碎矿至2～10mm。
(2)路线一：将低品位红土镍矿与固态或液态或气态硫磺、或硫化铁、或硫化钠等硫化剂置于同一加热容器(硫化容器)内进行加热及硫化预处理。
路线二：将低品位红土镍矿与固态或液态或气态硫磺、或黄铁矿(FeS2)、或硫化钠(Na2S)、或石膏(CaSO4-2H2O)、或含硫的镍原料等硫化剂或复合添加剂分别置于不同的加热容器内分别加热，然后用加料器分别将被处理的低品位红土镍矿和硫化剂加入同一硫化容器内进行硫化预处理。
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的5-20％；硫化预处理温度控制在400～1200℃；硫化预处理时间为30分钟至300分钟，在上述条件下使低品位红土镍矿有用矿物颗粒转化为硫化物。
(3)在上述条件控制下，硫化预处理作业中添加的硫化剂或复合添加剂将选择性地与镍、钴等有价金属元素发生化学硫化反应，生成金属硫化物，主要发生的化学反应如下：
4S+6OH-→2S2-+S2O3 2-+3H2O
S8→S6+S4+S2+S-2
MeO·SiO2+S-2→MeS+SiO2
MeO·Fe2O3+S-2→MeS+Fe2O3
MeSiO3→MeO+SiO2
2MeO+3S-2→2MeS+SO2
其中：硫化剂为固态或液态或气态硫磺、或黄铁矿(FeS2)、或硫化钠(Na2S)、或石膏(CaSO4-2H2O)、或含硫的镍原料等。
(4)火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.074mm占90％至-0.043mm占80％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿。在6000～10000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。
本发明的有益效果：
(1)预处理工艺不需要惰性气体(如氮气)的保护。
(2)被处理的低品位红土镍矿和硫化剂分别加热，也可同时加热。
(3)预处理工艺不需添加含碳覆盖剂。
(4)预处理简单易行，对选矿和熔炼过程不产生负面影响，即不影响脉石矿物性质、不影响造渣成分。
(5)预处理后的红土镍矿，经选矿处理可得到品位3％～12％的硫化镍精矿，含钴0.1％～0.5％，镍金属回收率达75％～80％，钴金属回收率55％～70％。同时可获得品位为50％以上的铁精矿，铁金属回收率35％～50％。
本发明技术具有原料适应性强、流程短、硫化效果好、设备投资省、生产成本低等特点，使得后续选矿工艺大大简化，操作简单方便，可产出镍钴混合精矿、铁精矿和尾矿。获得较高的金属精矿品位和回收率，大大提高了矿产资源的综合利用率，为处理不同类型的红土镍矿提供了新的途径，具有良好的应用和推广前景。
具体实施方式：
实施例一：在硫化温度400℃，固态硫磺的条件下：
(1)铁质红土镍矿的化学成分如下：Ni1.0％、MgO13.33％、TFe18.0％、Co0.041％、Al2O39.44％、SiO223.57％。
(2)将铁质低品位红土镍矿碎矿至10mm。按路线一：将其与固态硫磺置于同一加热容器(硫化容器)内进行加热及硫化预处理。
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的20％；硫化预处理温度控制在400±2℃；硫化预处理时间为300分钟，进行铁质红土镍矿的加热硫化预处理。
经火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.074mm占90％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿。在6000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。浮选药剂制度：粗选硫酸铵2000克/吨
碳酸钠 1000克/吨
J-622 200克/吨
丁黄药 200克/吨
2号油 100克/吨
一、二次扫选：硫酸铵 1000克/吨
碳酸钠 500克/吨
J-622 100克/吨
丁黄药 100克/吨
2号油 50克/吨
一、二次精选：碳酸钠 300克/吨
六偏磷酸钠 500克/吨
2号油 20克/吨
镍精矿：产率15.0％，含镍5.0％，含钴0.15％；镍回收率75.0％，钴回收率54.1％。
铁精矿：产率13.0％，含铁50.0％，铁回收率36.0％。
实施例二：在硫化温度1200℃，固态硫化铁的条件下：
(1)铁质红土镍矿的化学成分如下：Ni1.0％、MgO13.33％、TFe18.0％、Co0.041％、Al2O39.44％、SiO223.57％。
(2)将铁质低品位红土镍矿碎矿至10mm。按路线二：将其与固态硫化铁分别置于不同的加热容器内分别加热，然后用加料器分别加入到同一硫化容器内进行硫化预处理。
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的10％；硫化预处理温度控制在1200±2℃；硫化预处理时间为30分钟，进行铁质红土镍矿的加热硫化预处理。
经火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.043mm占80％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿。在6000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。
浮选药剂制度：粗选硫酸铵 2000克/吨
碳酸钠 1000克/吨
J-622 200克/吨
丁黄药 200克/吨
2号油 100克/吨
一、二次扫选：硫酸铵 1000克/吨
碳酸钠 500克/吨
J-622 100克/吨
丁黄药 100克/吨
2号油 50克/吨
一、二次精选：碳酸钠 300克/吨
六偏磷酸钠 500克/吨
2号油 20克/吨
镍精矿：产率23.75％，含镍3.2％，含钴0.10％；镍回收率76.0％，钴回收率57.92％。
铁精矿：产率13.09％，含铁55.0％，铁回收率40.0％。
实施例三：在硫化温度800℃，固态硫化钠的条件下：
(1)铁质红土镍矿的化学成分如下：Ni1.0％、MgO13.33％、TFe18.0％、Co0.041％、Al2O39.44％、SiO223.57％。
(2)将铁质低品位红土镍矿碎矿至2mm。按路线一：将其与固态硫化钠置于同一加热容器(硫化容器)内进行加热及硫化预处理。
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的18％；硫化预处理温度控制在800±2℃；硫化预处理时间为80分钟，进行铁质红土镍矿的加热硫化预处理。
经火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.074mm占90％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿。在10000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。
浮选药剂制度：粗选硫酸铵2000克/吨
碳酸钠 1000克/吨
J-622 200克/吨
丁黄药 200克/吨
2号油 100克/吨
一、二次扫选：硫酸铵 1000克/吨
碳酸钠 500克/吨
J-622 100克/吨
丁黄药 100克/吨
2号油 50克/吨
一、二次精选：碳酸钠 300克/吨
六偏磷酸钠 500克/吨
2号油 20克/吨
镍精矿：产率13.82％，含镍5.5％，含钴0.196％；镍回收率76.0％，钴回收率66.0％。
铁精矿：产率14.54％，含铁52.0％，铁回收率42.0％。
实施例四：在硫化温度1100℃，固态硫磺的条件下：
(1)镁质红土镍矿的化学成分如下：Ni1.02％、MgO40.0％、TFe10.18％、Co0.021％、Al2O30.76％、SiO230.0％。
(2)将镁质低品位红土镍矿碎矿至8mm。按路线二：将其与固态硫磺分别置于不同的加热容器内分别加热，然后用加料器分别加入到同一硫化容器内进行硫化预处理。
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的10％；硫化预处理温度控制在1100±2℃；硫化预处理时间为50分钟，进行镁质红土镍矿的加热硫化预处理。
经火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.074mm占90％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿。在8000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。
浮选药剂制度：粗选硫酸铵2000克/吨
碳酸钠 1000克/吨
J-622 200克/吨
丁黄药 200克/吨
2号油 100克/吨
一、二次扫选：硫酸铵 1000克/吨
碳酸钠 500克/吨
J-622 100克/吨
丁黄药 100克/吨
2号油 50克/吨
一、二次精选：碳酸钠 300克/吨
六偏磷酸钠 500克/吨
2号油 20克/吨
镍精矿：产率9.82％，含镍8.0％，含钴0.21％；镍回收率77.0％，钴回收率60.1％。
铁精矿：产率18.25％，含铁50.0％，铁回收率40.5％。
实施例五：在硫化温度650℃，气态硫磺的条件下：
(1)镁质红土镍矿的化学成分如下：Ni1.02％、MgO40.0％、TFe10.18％、Co0.021％、Al2O30.76％、SiO230.0％。
(2)将镁质低品位红土镍矿碎矿至4mm。按路线一：将其与气态硫磺置于同一加热容器(硫化容器)内进行加热及硫化预处理。
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的5％；硫化预处理温度控制在650±2℃；硫化预处理时间为30分钟，进行镁质红土镍矿的加热硫化预处理。
经火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.043mm占80％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿。在8000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。
浮选药剂制度：粗选硫酸铵 2000克/吨
碳酸钠 1000克/吨
J-622 200克/吨
丁黄药 200克/吨
2号油 100克/吨
一、二次扫选：硫酸铵 1000克/吨
碳酸钠 500克/吨
J-622 100克/吨
丁黄药 100克/吨
2号油 50克/吨
一、二次精选：碳酸钠 300克/吨
六偏磷酸钠 500克/吨
2号油 20克/吨
镍精矿：产率18.02％，含镍4.5％，含钴0.08％；镍回收率79.5％，钴回收率68.6％。
铁精矿：产率10.29％，含铁45.01％，铁回收率45.5％。
实施例六：在硫化温度550℃，固态硫磺的条件下：
(1)镁质红土镍矿的化学成分如下：Ni0.88％、MgO33.33％、TFe8.18％、Co0.027％、Al2O30.15％、SiO238.57％。
(2)将镁质低品位红土镍矿碎矿至6mm。按路线二：将其与固态硫磺分别置于不同的加热容器内分别加热，然后用加料器分别加入到同一硫化容器内进行硫化预处理。
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的15％；硫化预处理温度控制在550±2℃；硫化预处理时间为240分钟，进行镁质红土镍矿的加热硫化预处理。
经火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.043mm占80％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿。在10000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。
浮选药剂制度：粗选硫酸铵 2000克/吨
碳酸钠 1000克/吨
J-622 200克/吨
丁黄药 200克/吨
2号油 100克/吨
一、二次扫选：硫酸铵 1000克/吨
碳酸钠 500克/吨
J-622 100克/吨
丁黄药 100克/吨
2号油 50克/吨
一、二次精选：碳酸钠 300克/吨
六偏磷酸钠 500克/吨
2号油 20克/吨
镍精矿：产率19.12％，含镍3.6％，含钴0.10％；镍回收率78.2％，钴回收率70.8％。
铁精矿：产率8.02％，含铁51.0％，铁回收率50.0％。
实施例七：在硫化温度1000℃，固态硫化钠的条件下：
(1)镁质红土镍矿和铁质红土镍矿混合料的化学成分如下：Ni1.22％、MgO23.33％、TFe10.18％、Co0.061％、Al2O312.09％、SiO231.07％。
(2)将镁质和铁质混合的低品位红土镍矿碎矿至0.2mm。按路线一：将其与固态硫化钠置于同一加热容器(硫化容器)内进行加热及硫化预处理。
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的15％；硫化预处理温度控制在1000±2℃；硫化预处理时间为50分钟，进行混合型红土镍矿的加热硫化预处理。
经火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.043mm占60％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿。在10000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。
浮选药剂制度：粗选硫酸铵2000克/吨
碳酸钠 1000克/吨
J-622 200克/吨
丁黄药 200克/吨
2号油 100克/吨
一、二次扫选：硫酸铵 1000克/吨
碳酸钠 500克/吨
J-622 100克/吨
丁黄药 100克/吨
2号油 50克/吨
一、二次精选：碳酸钠 300克/吨
六偏磷酸钠 500克/吨
2号油 20克/吨
镍精矿：产率14.78％，含镍6.0％，含钴0.26％；镍回收率75.1％，钴回收率63.0％。
铁精矿：产率9.20％，含铁52.0％，铁回收率47.0％。
实施例八：在硫化温度900℃，固态硫化铁的条件下：
(1)镁质红土镍矿和铁质红土镍矿的混合料化学成分如下：Ni1.20％、MgO22.33％、TFe9.18％、Co0.041％、Al2O319.64％、SiO235.36％。
(2)将镁质和铁质低品位红土镍矿的混合料碎矿至5mm。按路线二：将其与固态硫化铁分别置于不同的加热容器内分别加热，然后用加料器分别加入到同一硫化容器内进行硫化预处理。
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的12％；硫化预处理温度控制在900±2℃；硫化预处理时间为60分钟，进行混合型红土镍矿的加热硫化预处理。
经火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.043mm占50％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿。在9000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。
浮选药剂制度：粗选硫酸铵 2000克/吨
碳酸钠 1000克/吨
J-622 200克/吨
丁黄药 200克/吨
2号油 100克/吨
一、二次扫选：硫酸铵 1000克/吨
碳酸钠 500克/吨
J-622 100克/吨
丁黄药 100克/吨
2号油 50克/吨
一、二次精选：碳酸钠 300克/吨
六偏磷酸钠 500克/吨
2号油 20克/吨
镍精矿：产率21.71％，含镍4.2％，含钴0.114％；镍回收率76.0％，钴回收率60.4％。
铁精矿：产率10.23％，含铁35.0％，铁回收率39.0％。
Claims (2)
1.一种低品位红土镍矿的火法预处理方法，其步骤为：
(1)将低品位红土镍矿碎矿至2～10mm；
(2)路线一：将低品位红土镍矿与硫化剂置于同一加热容器(硫化容器)内进行加热及硫化预处理；
路线二：将低品位红土镍矿与固态或液态或气态硫磺、或黄铁矿(FeS2)、或硫化钠(Na2S)、或石膏(CaSO4-2H2O)、或含硫的镍原料等硫化剂或复合添加剂分别置于不同的加热容器内分别加热，然后用加料器分别将被处理的低品位红土镍矿和硫化剂加入同一硫化容器内进行硫化预处理；
硫化预处理工艺中，硫化剂的加入量以元素硫以重量计为低品位红土镍矿量的5-20％；硫化预处理温度控制在400～1200℃；硫化预处理时间为30分钟至300分钟，在上述条件下使低品位红土镍矿有用矿物颗粒转化为硫化物；
(3)在上述条件控制下，硫化预处理作业中添加的硫化剂或复合添加剂将选择性地与镍、钴等有价金属元素发生化学硫化反应，生成金属硫化物，主要发生的化学反应如下：
4S+6OH-→2S2-+S2O3 2-+3H2O
S8→S6+S4+S2+S-2
MeO·SiO2+S-2→MeS+SiO2
MeO·Fe2O3+S-2→MeS+Fe2O3
MeSiO3→MeO+SiO2
2MeO+3S-2→2MeS+SO2
(4)火法硫化预处理的红土镍矿，在磨矿细度为-0.074mm占90％至-0.043mm占80％的情况下，经过一次粗选，四次精选，三次扫选，中矿顺序返回，即可得到硫化镍精矿和尾矿；在6000～10000奥斯特的磁场强度下，浮选尾矿经过一次开路粗选和三次开路精选，磁性产物为铁精矿，其余产物合并为总尾矿。
2.根据权利要求1所述的一种低品位红土镍矿的火法预处理方法，其特征是：所述硫化剂为固态或液态或气态硫磺、或黄铁矿(FeS2)、或硫化钠(Na2S)、或石膏(CaSO4-2H2O)、或含硫的镍原料。
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