CN101679064A - 镍-红土法 - Google Patents
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Abstract
一种用于加工镍红土矿石以回收其中所含的有价值矿物的改进方法,所述方法包括:将矿石粉碎至所需尺寸;在约70C至130C用硝酸将矿石浸提约30分钟至4小时,升高溶液的温度以形成液体/固体残余物,其中镍、钴和镁有价物在溶液中,而铁、锰和铝是氧化物形式的固体残余物;进行液固分离并且移除固体;和从液体-金属浓缩物中回收镍、钻和锰。回收浸出物并且将浸出物中的硝酸再循环。
Description
发明领域
本发明涉及用于加工镍-红土矿石,特别是回收镍和其它金属的方法,并且更具体地涉及用于回收红土矿石中的铁、镍、钴、镁、铝、铬和其它有价值的组分的方法。
发明背景
即使从相同的采矿地点取得,矿石的组成也极大地不同。红土矿石通常含有铁、镍、钴、镁、锰、铬和/或铝。已知的处理红土矿石的方法仅能够处理高镁腐泥土矿石或高铁褐铁矿型矿石,而本发明能够加工全部范围的矿石,包括过渡矿石(transitional ore)。如本文中使用的,术语“矿石”意在表示氧化物和硫化物矿石、冶金废料以及含金属的物质,应理解为金属可以与其它元素结合。
发明概述
本发明是用于加工含镍矿石以回收其中所含的有价值矿物的方法。本方法作用于任何氧化物或硫化物矿石、冶金废料和含金属的物质,应理解为在这样的物质中,金属可以与其它元素结合。本方法对含有红土的矿石特别有效。如果需要,可以将矿石研磨或粉碎,或可以与其它含金属的物质混合。通常在约105C至约115C的范围内的温度下用硝酸将矿石浸提约11/2至3小时,然后将溶液的温度升高至约165C以形成液体/固体残余物,其中镍、钴和镁在溶液中,而铁、一些锰和一些铝是氧化物形式的固体残余物;随后进行液固分离并且移除固体。
任选地,可以将液体残余物再循环到浸提步骤1至8次,以增加镍、钴和锰在液体-金属浓缩物中的浓度。有利地,用于浸提的硝酸通过在美国专利6,264,909中描述的方法提供,该美国专利名称为硝酸制备和再循环(Nitric Acid Production and Recycle),授权于2001年7月24日,并且通过引用结合在此。
本发明特别可用于镍、钴、铝、铁、铬、锰和镁的回收。其还可以适合于回收和制备硝酸盐,比如硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙或硝酸镁。
本发明的目的
本发明的主要目的是提供从红土矿石中回收镍和钴的改进方法。
本发明的另一个目的是提供通过赤铁矿形式的沉淀来回收铁的方法。
本发明的另一个目的是提供从矿石、冶金废料和其它含金属的物质中回收金属有价物(values)的方法。
本发明的另一个目的是提供制备硝酸盐,比如硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙或硝酸镁的方法。
本发明的又一目的是制备可用于肥料的物质。
本发明的目的还是制备可用作炸药的物质。
本发明的目的还是提供有效作用于红土矿石并且同样有效作用于腐泥土和褐铁矿矿石的方法。
附图简述
通过参照以下详细描述和后附附图,前述和其它目的将变得更显而易见,在附图中:
图1是本发明方法以其最基本形式表示的示意性流程图。
图2是显示实施本方法的备选方法的示意性流程图。
图3是从液体-金属浓缩物中回收镍、钴和其它组分的示意性流程图。
详细描述
现在参照附图,图1显示本发明方法的基本形式。本方法从矿山红土矿石10或其它含金属的物质的熔化(run)开始。在低于160C,通常约70C至130C,但是优选约105C至115C的温度下用硝酸20将矿石浸提18约30分钟至约4小时,优选约100至约200分钟。所述的酸可以是10至90%(重量%)硝酸溶液,但是优选为约30至67%硝酸,并且最适宜为约45至55%的酸溶液。
用于浸提工艺的硝酸优选由根据以上引用的美国专利6,264,909的硝酸再循环方法得到。
通过加热22将浸提溶液的温度升高至约125至200C的温度,优选至约165C,以形成液体/固体残余物,其中镍、钴和镁在溶液中,而铁、锰和铝是氧化物形式的固体残余物。加热在封闭体中进行,从该封闭体回收逸出气体(主要为NOx)用于进一步处理。浸提和加热步骤可以在同一容器中进行,或在分离的容器中进行。
液固分离24产生铁氧化物、锰氧化物和铝氧化物的固体残余物,以及含有镍、钴和锰的有价物的液体-金属浓缩物28,然后将这些有价物回收。
如图2所示,矿石10可以储存12用于加工,或它们可以与其它矿石、冶金废料或其它含金属的物质混合14。
当需要时,将矿石粉碎16、研磨,或尺寸减小至由操作者确定的任意所需尺寸,以有效或必要地帮助矿石溶解于浸提的酸中。
然后将矿石进料至浸提步骤18,其中进行用来自源20的硝酸的浸提。然后在22处加热浸提溶液,并且进料至固液分离24。
将液体-金属浓缩物28处理32以回收镍和钴的有价物,或如果需要,可以将液体-金属浓缩物再循环30以在浸提步骤28中使用。可以将浓缩物再循环一次或多次以增加镍、钴和锰金属有价物在液体浸出物中的浓度,这样将改善这些金属有价物的回收率。
可以通过如所示的热水解,或通过改变溶液的pH,或通过溶剂萃取,使铁从浸提溶液中沉淀。
将铝从浸提溶液中移除,从而留下镍和钴的有价物。
通过加入或移除硝酸,或通过向溶液中加入碱土金属来完成溶液pH的改变。
铁的沉淀通常在pH 2至3完成;
氧化铝的沉淀通常在pH 4-5完成;
镍的沉淀通常在pH 6-7完成;
锰的沉淀通常在pH 8-9完成;
MgO的沉淀通常在pH 10-11完成;
Ca的沉淀通常在pH 12-13完成。
通过任何适宜方法将固体残余物26移出以回收铁、锰和铝。
在其最优形式中,本发明方法包括以下步骤:将矿石粉碎到适宜尺寸,在约105至115C用45%硝酸浸提矿石约2小时,将浸提溶液的温度升高至约165C以形成液体/固体残余物,其中镍、钴和镁在溶液中,而铁、锰和铝是氧化物形式的固体残余物;进行液固分离并且移出固体;将液体残余物再循环1至8次以增加镍、钴和镁在液体-金属浓缩物中的浓度;和回收镍和钴的有价物。
一旦镍和钴在溶液中,这通常达到超过98%的程度,并且已经将铁移除,则容易地通过热水解、pH改变、溶剂萃取,或通过硫化物沉淀回收钴和镍。
如图3所示,在34处沉淀镍-钴之后,将硝酸镁36连同硝酸一起移除,然后通过将溶液温度升高到至少450C将其热分解38,以形成MgO和气态氮氧化物,包括气化的HNO3。备选地,可以通过与碱土金属的氧化物或氢氧化物的反应,或通过加热,使硝酸镁沉淀。用石灰(CaCO3)的沉淀生成可出售的副产物Ca(NO3)2。在这种情况下,必须将温度升高至约550C以分解硝酸钙和回收硝酸。将硝酸40移除,从而留下碱土金属或镁的氧化44。如必要,将移除的硝酸40与加入的NOx42再循环至浸提步骤18,或再循环至硝酸再循环工序以进一步使用。
前述金属有价物中的每一种在逐渐更高的温度下沉淀,从在约165C的铁沉淀开始至在约450C的Mg沉淀。
在整个工艺的任何位置中,在将硝酸或氮的氧化物移除的情况下,都可以将其再循环至硝酸再循环工序中以进一步使用。
备选实施方案
备选地,可以运行本发明方法以制备硝酸盐和其它增值化学品,比如硝酸铵(NH4NO3)、硝酸钙、硝酸镁、硝酸钠和硝酸钾等,它们广泛用于肥料和炸药中。
熟石灰(Ca(OH)2)的用途的一个实例是从硝酸镁溶液中沉淀高级氢氧化镁Mg(OH)2,用于出售或内部消耗。所得到的硝酸钙可以出售,或转化为在造纸或制漆中使用的有价值的沉淀碳酸钙CaCO3,所述转化通过向硝酸钙溶液中加入碳酸铵,从而产生沉淀CaCO3和硝酸铵的浓溶液。这使收入极大地增加和多样化,同时减少对硝酸再循环的需要。
本发明对象的成果总结
从前述内容中,显而易见的是,本发明人发明了一种用于加工镍红土矿石以回收其中所含的包括镍、钴和镁在内的有价值的矿物的方法,所述方法还用于从镍红土矿石中回收其它金属有价物,比至今可行的方法更快速且更经济。
应当理解,前述说明和具体实施方案仅仅为了示出本发明的最佳方式及其原理,并且本领域技术人员可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对设备进行各种修改和添加,因此应理解本发明的精神和范围仅由后附权利要求的范围限定。
Claims (14)
1.一种从含镍的红土矿石中回收金属有价物的方法,所述方法包括以下步骤:
用硝酸浸提所述矿石,以形成浸出物溶液;
加热所述浸出物溶液;
从所述浸出物中分离出固体残余物,以形成含金属的溶液;和
从所述含金属的溶液中回收金属有价物。
2.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括通过热水解,或通过改变所述溶液的pH,使铁从所述溶液中沉淀。
3.根据权利要求2所述的方法,其中改变所述浸提溶液的pH通过向所述溶液中加入碱性物质来完成。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述浸提步骤进行30至240分钟的时间。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述浸提步骤进行100至200分钟的时间。
6.根据权利要求1所述的方法,其中在所述浸提步骤中的所述硝酸是10至90重量%的硝酸溶液。
7.根据权利要求1所述的方法,其中在所述浸提步骤中的所述硝酸是30至67重量%的硝酸溶液。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述浸提步骤在70至130C的温度下进行。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述加热步骤包括将所述浸提溶液的温度升高至约125至200C的范围,以形成液体/固体残余物。
10.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括:
使全部或部分的所述含金属的溶液返回到所述浸提步骤至少一次,以增加金属有价物在所述含金属的溶液中的浓度。
11.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括:
通过热水解、pH改变、硫化物沉淀或溶剂萃取,形成Ni(OH)2/NiO、Co(OH)2/CoO和硝酸镁,以从所述含金属的溶液中回收镍/钴;和
通过将所述溶液的温度升高至至少450C而使所述硝酸镁热分解,从而形成MgO和气态的氮氧化物。
12.根据权利要求11所述的方法,所述方法还包括将所述硝酸与所述MgO分离,并且将所述硝酸再循环至所述浸提步骤。
13.一种从含镍的红土矿石中回收金属有价物的方法,所述方法包括以下步骤:
用硝酸浸提所述矿石以萃取所需的金属有价物;
从所述浸出物中分离出固体残余物,以形成含金属的溶液;
通过热水解、溶液萃取或pH改变,使铁从所述溶液中沉淀;
通过pH改变,或水解,或硫化物沉淀,或溶剂萃取,从所述溶液中回收镍/钴;和
通过将所述溶液的温度升高至至少450C,使所述硝酸镁热分解,从而形成MgO和气态的氮氧化物。
14.根据权利要求13所述的方法,其中通过向所述溶液中加入碱土金属加入物,比如MgO、Mg(OH)2和MgCO3,来实现pH的改变。
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