CN101717864A - 红土镍矿制粒堆浸提取镍钴方法 - Google Patents

红土镍矿制粒堆浸提取镍钴方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种红土镍矿制粒堆浸提镍钴方法，它包括以下步骤：1)原矿破碎、筛分，-100目制粒；2)制粒和固化：按比例加入粘结剂、硫酸溶液，在圆盘制粒机中进行制粒，复合粘结剂为腐植酸钠和水玻璃的混合物，加入量为矿量的1～5％，硫酸的浓度为5～10％，使粒团的含水率达到10％～16％，粒团粒度为5～20mm。为了保证粒团有适宜湿强度，制好的粒团在入堆前先固化。3)筑堆，4)喷淋，按一定的酸度和喷淋强度进行喷淋，按酸浓度3~20％、喷淋强度5～80L/m2.h进行循环喷淋或滴淋，当浸出液中的镍离子浓度达1～3g/L、Fe 10～30g/L时，酸取出得到含镍钴的浸出液。本发明的工艺简便，流程短，投资小，能耗低，矿石渗透性好，镍、钴浸出率较高。

Description

红土镍矿制粒堆浸提取镍钴方法
技术领域
本发明涉及一种从红土镍矿制粒堆浸提取镍钴的方法。
背景技术
世界陆基镍的储量约为4.7亿t，其中39.4％以硫化矿形式存在，60.6％以氧化矿形式存在。现在世界上约70％的镍是从硫化矿中提取的。随着世界经济的发展，镍需求增加，可资经济利用的硫化镍矿资源却日益枯竭，从氧化镍矿中提取镍和钴具有更大的吸引力，人们对氧化镍矿(红土镍矿)的关注程度也日益增加。
红土镍矿床是含镍在热带或亚热带地区经过大规模的长期的风化，由于铁的氧化，矿石呈红色，所以统称为红土矿。红土镍矿是含镁铁硅酸盐矿物的超基性岩(橄榄岩)经长期风化淋滤变质而成的，是由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松的粘土状矿石。在风化过程中，镍自上层浸出，而后在下层沉淀，NiO取代了相应的硅酸盐和氧化铁矿物晶格中的MgO和FeO。
目前处理红土镍矿主要有火法和湿法两种工艺，湿法主要包括还原焙烧-氨浸法和高压酸浸法。
火法工艺需要较高的镍品位，火法冶炼项目将受到能否获得高品位矿石以及能否降低能耗的限制，镍铁法，适宜处理镁质镍矿，含镍≥1.5％，可综合回收铁。火法电炉冶炼红土镍矿仅电耗就约占操作成本的50％，再加上氧化镍矿熔炼前的干燥、焙烧预处理工艺的燃料消耗，操作成本中的能耗成本可能要占65％以上，因此需要消耗大量的电能，对原料硅镁比例有要求，能耗高、投资大。氨浸工艺在镍价格低靡时不具备优势。一般红土镍矿含水高，如果采用干燥还原焙烧-氨浸工艺，则干燥、还原焙烧能耗较高，加上工艺本身镍钴浸出率较低，因此，缺陷比较明显。生产成本高，经济效益差，许多贫镍资源难以利用，不少红土型镍矿得不到开发。还原焙烧氨浸，适宜处理铁质镍矿，含镍≥1.5％，可降低酸耗，镍回收率较高85％。能耗较高，属于即将淘汰的工艺。高压酸浸工艺已在国际上成熟地应用，实现了工业化和产业化，该工艺因镍钴浸出率高，被公认为是处理低镁红土矿提取镍钴最有效的方法。而高压酸浸工艺因其生产工艺复杂，工艺环节多，辅助配套设施较多，对设备质量要求较高，设备投资大，所需操作人员较多，且要求操作人员具备较高的素质，因而对设备、规模、投资、操作控制及矿石品位等有很高的要求，运营费用和生产成本较高。还有加压釜结疤严重。加压酸浸(HPAL)适宜处理铁质镍矿，含镍≥1.5％，含Mg≤5.0％，可降低酸耗，镍回收率较高大于90％，但需要保持残酸来保证浸出率。造锍熔炼法，适宜处理镁质镍矿，含镍≥2.0％，镍回收率较高。
硫酸常压浸出工艺适合于处理氧化镁含量低、褐铁矿含量高的氧化镍矿。
搅拌浸出需要矿石细磨及配套搅拌设备，浸出过程能耗高、费用高。
另外，镍含量制约开发红土镍矿的技术经济指标。
尽管国内外对红土镍矿开发技术的研究工作十分活跃，但由于存在的各种各样的问题，致使红土镍矿，特别是低品位的红土镍矿没有得到有效利用。因此如何经济、高效利用低品位红土镍矿资源，是一大难题，需要开发一种新的技术，实现红土镍矿的充分利用。
虽然当前有几项最新的技术正在研究，其前景取决于降低投资和生产成本的能力及对那些小型项目的适应性，对小型项目来说现有的技术很昂贵。堆浸工艺也是其中一项。
作为一项传统的湿法冶金技术，堆浸工艺用于从矿石中提取有用组分已经有悠久的历史。常规堆浸技术目前已经基本发展成熟，粗粒级矿石的堆浸在湿法冶金领域的地位日趋重要，如金、铜、铀的堆浸。但是，由于矿石普遍含泥而导致矿堆渗透性能差等原因，从而浸出周期长、浸出率低，影响堆浸技术的应用。
对于红土镍矿与其它氧化矿一样，一方面，由于其氧化程度高，无法采用常规的选矿工艺进行富集；另一方面，由于其中所包含的氧化铁、氧化铝及其他细粒级泥性物质极大地降低了矿石的渗透性能，因而也难以直接进行堆浸处理。
矿石制粒是改善含泥矿堆渗透性能最有效的途径之一。制粒可提高矿石本身和矿堆的渗透性；通过往物料中加入粘合剂及不同成分的润湿剂，经不断滚动成球，使得细粒级矿石重新密集，从而改变矿石的物理性质(如密度、孔隙率、形状、大小和机械强度等)及化学性质(如化学组成、氧化还原状态等)，不仅可显著地提高堆浸矿堆的渗透性，而且可以避免筑堆过程中的粒度离析，从而保证整个矿堆渗透均匀。此外，制粒过程中可采取加入浸出剂、氧化剂等措施强化矿石的浸出，从而加速浸出过程，缩短浸出周期，提高金属回收率，降低试剂消耗和产品成本。堆浸较之搅拌浸出具有成本低、投资少、能耗低、环境污染轻等优点。
由于红土镍矿镍品位低，氧化程度高，粉矿较多，含泥量高，影响矿堆浸透率和通氧。直接堆浸造成矿堆结死，下部矿石浸出无法进行。
本专利通过制粒改善矿石的渗透性，进行硫酸堆浸红土镍矿，以有效利用这种低品位、高含泥的红土镍矿资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种红土镍矿制粒堆浸提取镍钴方法，该方法简便，流程短，投资小，能耗低，矿石渗透性好，镍、钴浸出率较高。
为实现上述发明的目的，本发明采用以下技术方案：
(1)破碎筛分：将红土镍矿破碎至3～5mm，筛分，+100目部分直接入堆，-100目部分进入制粒工序；
(2)制粒和固化：
制粒：在红土镍矿中按矿量的1～5wt％比例均匀加入粘结剂，同时用5～10％浓度的硫酸溶液润湿矿粉，在制粒机中受到搓滚而形成粒团；
固化：为了保证粒团有适宜湿强度，制好的粒团入堆前先固化，
(3)布置堆场：
(4)筑堆：将矿石均匀铺设在底垫之上，逐层筑堆，筑堆完毕，在矿堆顶部架设喷淋管道；
(5)喷淋浸出：筑好堆后首先用硫酸溶液喷淋或滴淋(pH为1)，渗出的浸出液或补充适量的硫酸循环淋浸，硫酸浓度3～20％，喷淋速度为5～80l/(m3·h)，堆浸时间为70～150天；
(6)收集合格的浸出液。
本发明的特点：1、通过加入粘结剂制粒提高矿堆的渗透性，加快了浸出速度；2、制粒时内配硫酸强化了浸出过程，预先消耗了矿石中的碱性矿物，增加了球团的强度，避免矿堆的坍塌、陷落。
内容包括矿石准备、制粒、筑堆、堆浸，其特征通过下列工艺步骤：
将红土镍矿破碎至3~5mm，筛分，+100目部分直接入堆，筛下-100目部分按比例加入复合粘结剂、硫酸和水在圆盘制粒机中进行制粒，复合粘结剂为腐植酸钠、水玻璃的混合物，加入量为矿量的1~5％，硫酸的浓度为5~10％，使粒团的含水率达到10％~16％，粒团粒度为5~20mm。为了保证粒团有适宜湿强度，制好的粒团入堆前先固化。
筑堆前对矿堆底部进行处理，在呈3~5％倾角的地基上，先铺一层50~100mm厚的细砂，上面铺设一层PVC材质的土工布，再铺上150~200mm厚的砂层，最后铺200~300mm的无泥大颗粒河砂，做成永久性底垫。将矿料均匀铺设在底层之上，逐层筑堆，筑堆时采用浓硫酸熟化，上部矿层尽量避免矿石粒度偏析。筑堆完毕，在矿堆顶部架设喷淋管道并在矿堆顶部纵横每隔1~3米设置一个喷头。
筑好堆后首先用预先配制的一定组成的浸出剂喷淋或滴淋(pH为1)，接着用未达到合格浓度的浸出液或补充适量的硫酸循环淋浸，。浸出液自上而下向深部渗透，喷淋速度为5～80l/(m3·h)，堆浸时间为70~150天。当浸出液中的镍离子浓度达1~3g/l或Fe 10~30g/l时，收集得到合格的浸出液。将所得的浸出液用现有的技术中的方法处理，即可得金属镍钴。
本发明的优点：1、本发明选用资源丰富的红土镍矿作为原料，可用资源大。2、大大简化了生产工序，使电力、人工消耗降低，省去大型磨矿机、搅拌槽、压滤机和部分厂房建设的投入，大大降低了生产成本。3、所用粘结剂易得。4、本发明具有生产规模可大可小，工艺流程短、易于控制、操作简单、能耗低、生产成本低、设备投资少等优点。
本发明为品位低、含泥高红土镍矿的开发利用提供了极为有效且经济的途径，社会效益和经济效益显著，具有重要的应用和推广前景。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图
具体实施方式
实施例1
红土镍矿的化学成份如表1：
表1红土镍矿多元素化学分析结果
  样品名称   Ni   Co   Fe   Mg   Cr   Mn   S
  混合矿   1.04   0.14   40.55   0.15   2.32   1.05   0.35
  元素   Cu   Pb   Zn   CaO   Al2O3   SiO2
  样品名称   Ni   Co   Fe   Mg   Cr   Mn   S
  含量(％)   0.002   0.0046   0.032   0.36   3.57   11.31
红土镍矿制粒堆浸的工艺条件及主要技术指标如表2。
表2红土镍矿制粒堆浸的工艺条件及主要技术指标1
  项目名称   堆浸粒度   粘结剂*   固化时间   矿堆高度   浸出液pH   布液强度
  指标   不碎矿，≤0.15mm   干矿的1.5wt％   48h   1.8~2m   1~1.5   30L/(m2·h)
  项目名称   浸出起始酸浓度   浸出液含镍   浸出液含钴   硫酸消耗   浸出时间   堆浸镍浸出率
  指标   5％   0.92g/L   0.072g/L   0.65kg/t·矿   150   62.59％
注*：粘结剂为腐植酸钠和水玻璃的混合物，两者比例为1∶5～1∶10％(重量比)。下同
实施例2
红土镍矿的化学成份与实施例1相同。
红土镍矿制粒堆浸的工艺条件及主要技术指标如表3。
表3红土镍矿制粒堆浸的工艺条件及主要技术指标2
  项目名称   堆浸粒度   粘结剂   固化时间   矿堆高度   浸出液pH   布液强度
  指标   不碎矿，≤0.15mm   干矿的1.5wt％   48h   1.8~2m   1~1.5   20L/(m2·h)
  项目名称   浸出起始酸浓度   浸出液含镍   浸出液含钴   硫酸消耗   浸出时间   堆浸镍浸出率
  指标   10％   1.12g/L   0.092g/L   0.70kg/t·矿   110天   78.10％
实施例3
红土镍矿的化学成份与实施例1相同。所不同的是制粒时加入纤维助渗剂，该纤维助渗剂为塑料编织带等。
红土镍矿制粒堆浸的工艺条件及主要技术指标如表4。
表4红土镍矿制粒堆浸的工艺条件及主要技术指标3
Figure G2009102430183D00051

Claims (7)

1.一种红土镍矿堆浸提取镍钴的方法，其特征在于：它包括以下工艺步骤：
(1)破碎筛分：将红土镍矿破碎至3～5mm，筛分，+100目部分直接入堆，-100目部分进入制粒工序；
(2)制粒和固化：
制粒：在红土镍矿中按矿量的1～5wt％比例均匀加入粘结剂，同时用5～10％浓度的硫酸溶液润湿矿粉，在制粒机中受到搓滚而形成粒团；
固化：为了保证粒团有适宜湿强度，制好的粒团入堆前先固化，
(3)布置堆场：
(4)筑堆：将矿石均匀铺设在底垫之上，逐层筑堆，筑堆完毕，在矿堆顶部架设喷淋管道；
(5)喷淋浸出：筑好堆后首先用硫酸溶液喷淋或滴淋，渗出的浸出液或补充适量的硫酸循环淋浸，硫酸浓度3～20％，喷淋速度为5～80l/(m3·h)，堆浸时间为70～150天；
(6)收集合格的浸出液。
2.根据权利要求1所述的红土镍矿制粒提取镍钴方法，其特征在于：复合粘结剂为腐植酸钠和水玻璃的混合物，两者比例为1∶5～1∶10。
3.根据权利要求1所述红土镍矿制粒提取镍钴方法，其特征在于：用硫酸溶液润湿矿粉，使粒团的含水率达到10％～16％，粒团粒度直径为5～20mm。
4.根据权利要求1所述红土镍矿制粒提取镍钴方法，其特征在于：制好的粒团入堆前先固化的做法为顶上盖透气物，使其自然干燥，得到干球。
5.根据权利要求1所述红土镍矿制粒提取镍钴方法，其特征在于：布置堆场是在呈3～5％倾角的地基上，自下而上按细砂、PVC材质的土工布细砂和无泥大颗粒河砂的顺序，做成永久性底垫；并在矿堆顶部纵横每隔1～3米设置一个喷头。
6.根据权利要求1所述红土镍矿制粒提取镍钴方法，其特征在于：当浸出液中的镍离子达1～3g/l或Fe浓度10～30g/l时，取出浸出液。
7.根据权利要求1所述红土镍矿制粒提取镍钴方法，其特征在于：所述的粒团粒度直径为5～20mm。
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