CN101736167A - 一种含镍残积矿的浸出方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含镍残积矿的浸出方法，包括以下步骤：将含镍残积矿与酸混合进行酸浸，以得到含镍残积矿浸出浆液；向所述含镍残积矿浸出浆液中加入沉矾剂，以便所述含镍残积矿浸出浆液中溶解的铁以铁矾的形式沉淀出；向沉矾后的含镍残积矿浸出浆液加入氧化剂，将少量二价铁转化为三价铁，并加入石灰石使三价铁发生沉淀；以及对经过沉淀的含镍残积矿浸出浆液进行固液分离，以得到浸出渣和含可溶性镍盐的浸出液。根据本发明的含镍残积矿的浸出方法，不但能够将含镍残积矿中三价铁通过沉矾反应沉淀出来，而且能够将含镍残积矿中所含有的二价铁转换成三价铁进而沉淀出来，从而大大降低浸出液中铁的含量。

Description

一种含镍残积矿的浸出方法

技术领域

本发明涉及湿法冶炼工艺，尤其是，本发明涉及含镍残积矿的酸浸出方法。

背景技术

根据氧化镍矿地质成因，矿层从上到下一般分为褐铁矿层、过渡层和腐泥土层。其中褐铁矿层一般含铁高、含镁低，适合于使用高压浸出技术进行处理。过渡层含镍和含镁都有上升，适合使用高压浸出或还原氨浸工艺处理。腐泥土层中虽然含镍比较高，但同时含镁也很高，这一矿层一般使用火法工艺冶炼镍铁或镍硫。

中国专利申请CN101001964A公开了一种用于浸出含有褐铁矿和腐泥土的红土矿的方法。其包括向褐铁矿浆中加入足够的无机酸并在大气压下浸出以溶解大部分的可溶性铁。加入腐泥土后将浆料进一步在高于标准沸点的温度下、高于大气压的压力下浸出一段足以浸出腐泥土中所含的大部分镍并沉淀出溶液中大部分铁的时间。然后，降低浆料的压力，并随后通过溶剂萃取、矿浆树脂或其他离子交换、硫化物或氢氧化物沉淀或其他回收方法从浸出溶液中回收镍和/或钴。在该方法中，含镍残积矿硫酸常压浸出时，浸出条件下有价金属镍、钴溶解的同时，矿石中含有的铁、镁等杂质元素亦被浸出，浸出液中除含有大量游离酸外，铁含量也很高。如何降低浸出液中铁的含量是本领域中的一大难题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中的上述问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种降低含镍残积矿石浸出液中铁含量的含镍残积矿的浸出方法。

根据本发明实施例的含镍残积矿的浸出方法，包括以下步骤：

将含镍残积矿与酸混合进行酸浸，以得到含镍残积矿浸出浆液；

向所述含镍残积矿浸出浆液中加入沉矾剂，以便所述含镍残积矿浸出浆液中溶解的铁以铁矾的形式沉淀出；

向沉矾后的含镍残积矿浸出浆液加入氧化剂，将少量二价铁转化为三价铁，并加入第一中和剂使三价铁发生沉淀；以及

对含经过沉淀的含镍残积矿浸出浆液进行固液分离，以得到浸出渣和含可溶性镍盐的浸出液。

根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，不但能够将含镍残积矿中三价铁通过沉矾反应沉淀出来，而且能够将含镍残积矿中所含有的二价铁转换成三价铁进而沉淀出来，从而大大降低浸出液中铁的含量。

另外，根据本发明实施例的含镍残积矿的浸出方法，还具有如下附加技术特征：

在本发明的一个实施例中，进一步包括在进行固液分离之前，向所述含镍残积矿浸出浆液中加入选自包含石灰石、生石灰、熟石灰和它们的组合的组中的第二中和剂，以中和含镍残积矿浸出浆液中的残酸。根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，能够降低浸出浆液中酸的含量，便于利用浸出浆液进行后续处理，并且减少后续处理中浓度过高的酸对设备的损害。

在本发明的一个实施例中，所述含镍残积矿浸出浆液中的游离酸含量控制为2.5g/L～10g/L。根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，能够可以保证浸出浆液中的镍以可溶性盐的形式存在。

在本发明的一个实施例中，所述氧化剂选自由空气、氧气、过氧化物、二氧化锰、次氯酸盐、氯酸盐、高锰酸盐和它们的组合的组。根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，能够高效地将含镍残积矿浸出浆液中的二价铁转化为三价铁，进而沉淀出来，提高了含镍残积矿的浸出工艺的生产效率。

在本发明的一个实施例中，所述的第一中和剂选自包括石灰石、生石灰、熟石灰和它们的组合的组，根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，能够高效地将含镍残积矿浸出浆液中的二价铁转化的三价铁沉淀出来，提高了含镍残积矿的浸出工艺的生产效率。

在本发明的一个实施例中，所述酸浸是常压硫酸浸出。根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，能够提高含镍残积矿的浸出效率，并且能够降低生产成本。

在本发明的一个实施例中，进一步包括将所述含镍残积矿磨成粒度为不大于100目的部分占至少80％。根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，能够进一步提高含镍残积矿的浸出效率。

在本发明的一个实施例中，将所述含镍残积矿调成矿浆的形式与所述酸混合进行酸浸。根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，能够提高含镍残积矿的浸出效率。

在本发明的一个实施例中，所述沉矾剂选自包括Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的硫酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的盐酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的硝酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的碳酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的碳酸氢盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的氢氧化物，及其组合的组。根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，能够提高铁矾的生成效率，提高含有可溶性镍盐的浸出液中镍的含量。

在本发明的一个实施例中，在向所述含镍残积矿浸出浆液中加入沉矾剂之前向所述含镍残积矿浸出浆液中加入作为晶种的铁矾。根据该实施例的含镍残积矿的浸出方法，可以促进铁矾沉淀形成较大的晶体，便于后续的分离。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的含镍残积矿的浸出流程的示意图；

图2是根据本发明另一实施例的含镍残积矿的浸出流程的示意图；

图3是根据本发明另一实施例的含镍残积矿的浸出流程的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下面参考图1描述根据本发明一个实施例的含镍残积矿的浸出方法。

首先，将含镍残积矿与酸例如硫酸(参考图3)混合进行酸浸，以得到含镍残积矿浸出浆液，其中发生的主要反应是：

NiO+H₂SO₄→NiSO₄+H₂O

2FeOOH+3H₂SO₄→Fe₂(SO₄)₃+4H₂O

FeO+H₂SO₄→FeSO₄+H₂O。

然后，向所述含镍残积矿浸出浆液中加入沉矾剂如硫酸钠，以便所述含镍残积矿浸出浆液中溶解的铁以铁矾的形式沉淀出，其中发生的主要反应是：

3Fe₂(SO4)₃+Na₂SO₄→2NaFe₃(SO4)₂(OH)₆+6H₂SO₄。

然后，向沉矾后的含镍残积矿浸出浆液加入氧化剂如过氧化氢，将少量二价铁转化为三价铁，其中发生的主要反应是：

FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂→Fe₂(SO₄)₃+2H₂O

接着，加入第一中和剂如石灰石使三价铁发生沉淀，其中主要反应：

H₂SO₄+CaCO₃→H₂O+CO₂+CaSO₄

Fe₂(SO₄)₃+3CaCO₃+3H₂O→3CO₂+2Fe(OH)₃+3CaSO₄。

最后，对含有铁矾沉淀的含镍残积矿浸出浆液进行固液分离，以得到浸出渣和含可溶性镍盐的浸出液。

在本发明的一个实施例中，将含镍残积矿磨成粒度为不大于100目的部分占至少80％。如果粒度过低会导致成本的大幅度提高。如果粒度过大，则会导致浸出效率的显著降低。

参考图2，为了进一步提高浸出效率，在本发明的一个实施例中，将所述含镍残积矿调制成矿浆，然后与酸混合，进行酸浸以得到含镍残积矿浸出浆液。例如，含镍残积矿浆中的固体含量为15(重量)％～45(重量)％，如果固体含量过高，则会导致粘度高，不利于后期处理；如果固含量过低，会导致有效处理量过低，进而相应提高了生产成本。

在本发明的一个实施例中，采用浓硫酸对含镍残积矿进行常压浸出，这样可以提高浸出效率，并且由于硫酸是容易获得的，因此可以降低生产成本。同时采用浓硫酸可以利用浓硫酸在稀释以及浸出反应所所放出的热量，来维持反应体系的温度，而不需要或者减少对外部加热设备的需求，进一步降低了生产成本。另外，由于是常压浸出，因此对设备的耐压要求不高，降低了生产成本。

在本发明的一个实施例中，含镍残积矿中还含有钴，因此，在含镍残积矿的浸出过程中还会发生反应：

CoO+H₂SO₄→NiSO₄+H₂O。

例如，在含镍残积矿浸出的过程中，浸出反应体系的温度控制在60℃以上，持续1～4个小时。这样可以使得浸出反应速度得到提高，同时提高了有价金属的浸出效率。为了能够进一步提高浸出效率，维持浸出液中游离酸的含量为10～60g/L，这样能够使得矿石中80～95％的有价金属(镍以及可能含有的钴)被浸出，同时矿石中大部分的铁也被浸出。

在对含镍残积矿进行酸浸之后，向所得到的含镍残积矿浸出浆液中加入沉矾剂以便所述含镍残积矿浸出浆液中溶解的三价铁以铁矾的形式沉淀出，并加入氧化剂将含镍残积矿浸出浆液中溶解的少量二价铁氧化成三价铁，进而通过加入第一中和剂例如石灰石使三价铁发生沉淀。在本发明的一个实施例中，所述第一中和剂选自包括石灰石、生石灰、熟石灰和它们的组合的组。沉矾剂可以选自包括Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的硫酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的盐酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的硝酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的碳酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的碳酸氢盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的氢氧化物，及其组合的组。由于这些沉矾剂都是容易获得的，并且能够有效地进行沉矾反应，因此可以降低生产成本。在本发明的一个实施例中采用非常容易获得的硫酸钠作为沉矾剂。氧化剂选自由空气、氧气、过氧化物、二氧化锰、次氯酸盐、氯酸盐、高锰酸盐和它们的组合的组。这些氧化剂的氧化能力强，并且成本低，因此能够以低成本高效率地将二价铁氧化成三价铁，所生成的三价铁通过加入第一中和剂发生沉淀。在上述描述中，优选空气、氧气、过氧化物，这是由于使用这些氧化剂不会向浸出浆液中引入额外的金属离子，例如，可以使用过氧化物如过氧化氢，也可以向反应体系中鼓入空气或氧气。

为了能够充分反应，采用氧化剂的量可以是理论量的0.95～1.3倍。为了提高沉矾反应的效率，将沉矾反应的温度控制在85℃～110℃之间，沉矾浸出的时间为2～6小时。另外，在本发明的一个实施例中，将沉矾剂以水溶液的形式加入到含镍残积矿浸出浆液中，这样可以促进沉矾剂与含镍残积矿浸出浆液的快速混合，以进一步提高沉矾效率。在本发明的一个实施例中还可以加入作为晶种的铁矾(例如NaFe₃(SO4)₂(OH)₆)，以促进铁矾晶粒的生长，便于后期分离。

另外，根据前面所述的沉矾反应可以看出，在形成铁矾的过程中生成了大量的酸，因此根据本发明的一个实施例，进一步包括在进行固液分离之前，向含镍残积矿浸出浆液中加入选自包含石灰石、生石灰、熟石灰和它们的组合的组中的第二中和剂，以中和含镍残积矿浸出浆液中的残酸。这样能够降低浸出浆液中酸的含量，便于利用浸出浆液进行后续处理，并且减少后续处理中浓度过高的酸对设备的损害。例如，将含镍残积矿浸出浆液中的游离酸含量控制为2.5g/L～10g/L。这样，提高镍的浸出率，同时还可以保证浸出浆液中的镍以可溶性盐的形式存在。

最后对所得到的含镍残积矿浸出浆液进行固液分离，以得到浸出渣和含有可溶性镍盐的浸出液。本领域技术人员可以根据实际情况选择已知的方法和已知的分离设备，完成所述固液分离，例如包括但不限于采用离心分离法或者抽滤法或其组合。在固液分离后所得到的含有可溶性镍盐的浸出液中，铁的含量降低到了0.5～10g/L。

下面通过具体的示例对本发明进行说明。

示例1

取含镍残积矿样品，其化学组成如下(％)：

元素	Ni	Co	Fe	Mg
					含量(％)	1.6	0.04	18.1	8.2

取600g含镍残积矿，硫酸常压浸出条件：

液体/固体(重量比)＝2.0/1

加入98％浓硫酸：340ml

温度：94℃

时间：2小时

浸出终点PH：0.3

在含镍残积矿浸出后的矿浆中加入硫酸钠，工艺条件为：

温度：96℃

时间：4小时

Na₂SO₄：40g

终点PH值2.2

晶种返回量50g

在沉矾浸出后的矿浆中加入100％为粒度不大于200目的碳酸钙并鼓入空气进行二次处铁，工艺条件为：

中和剂：碳酸钙

中和剂加入量：104g

反应时间2小时

终点pH：3.6

浸出结果：

将含镍残积矿浸出矿浆经过抽滤，得到成品浸出液。浸出渣经过PH值为2.5的清水三次浆化洗涤，送分析。浸出结果如下：

浸出渣量：980g

浸出渣：含镍0.26％  含铁20％    含镁3％   含硅15％

浸出液：含镍5.5g/L  含铁0.5g/L  含镁42g/l

渣计镍浸出率：79.6％

示例2

将含镍残积矿经过水洗、磨矿、筛分，获得粒度为不大于100目的部分占至少80％的含镍残积矿，其化学组成如下：

元素	Ni	Co	Fe	Mg
					含量(％)	1.62	0.01	13.4	12.7

取620g含镍残积矿，硫酸常压浸出条件：

液体/固体(重量比)＝2.0/1

加入98％浓硫酸：300ml

温度：94℃

时间：3小时

浸出终点PH：0.8

在含镍残积矿浸出后的矿浆中加入硫酸钠进行沉矾，工艺条件为：

温度：96℃

时间：3小时

Na₂SO₄：54g

终点PH值1.4

晶种返回量60g

在沉矾浸出后的矿浆中加入100％为粒度不大于200目的碳酸钙并加入过氧化氢进行二次除铁，工艺条件为：

中和剂：碳酸钙

中和剂加入量：30g

反应时间1.5小时

终点pH：2.8

浸出结果：

将含镍残积矿浸出矿浆经过抽滤，得到成品浸出液。浸出渣经过PH值为2.5的清水三次浆化洗涤，送分析。浸出结果如下：

浸出渣量：691g

浸出渣：含镍0.23％  含铁25％    含镁3％   含硅13％

浸出液：含镍4.4g/l  含铁0.6g/l  含镁30g/l

渣计镍浸出率：87.4％

示例3

将含镍残积矿经过水洗、磨矿、筛分，得到粒度为不大于100目的部分占至少80％含镍残积，其化学成分(％)如下：

元素	Ni	Co	Fe	Mg
					含量(％)	1.60	0.04	12.3	14.2

取585g含镍残积矿硫酸常压浸出条件：

液体/固体(重量比)＝2.0/1

加入98％浓硫酸：335ml

温度：94℃

时间：1小时

浸出终点硫酸：60g/l

在含镍残积矿浸出后的矿浆中加入氯化钾，，进行沉矾浸出，工艺条件为：

温度：96℃

时间：6小时

KCl：60g

终点PH值1.8

晶种返回量60g

在沉矾浸出后的矿浆中加入氢氧化钠并充入氧气进行二次除铁，工艺条件为：

中和剂：氢氧化钠

中和剂加入量：38g

反应时间3小时

终点pH：3.6

浸出结果：

将含镍残积矿浸出矿浆经过抽滤，得到成品浸出液。浸出渣经过PH值为2.5的清水三次浆化洗涤，送分析。浸出结果如下：

浸出渣量：717g

浸出渣：含镍0.11％  含铁15％    含镁1％    含硅10％

浸出液：含镍4.5g/L  含铁0.4g/l  含镁40.5g/L

渣计镍浸出率：91.4％

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种含镍残积矿的浸出方法，其特征在于，包括以下步骤：

将含镍残积矿与酸混合进行酸浸，以得到含镍残积矿浸出浆液；

向所述含镍残积矿浸出浆液中加入沉矾剂，以便所述含镍残积矿浸出浆液中溶解的铁以铁矾的形式沉淀出；

向沉矾后的含镍残积矿浸出浆液加入氧化剂，将少量二价铁转化为三价铁，并加入第一中和剂使三价铁发生沉淀；以及

对经过沉淀的含镍残积矿浸出浆液进行固液分离，以得到浸出渣和含可溶性镍盐的浸出液。

2.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，进一步包括在进行固液分离之前，向所述含镍残积矿浸出浆液中加入选自包含石灰石、生石灰、熟石灰和它们的组合的组中的第二中和剂，以中和含镍残积矿浸出浆液中的残酸。

3.根据权利要求2所述的浸出方法，其特征在于，所述含镍残积矿浸出浆液中的游离酸含量控制为2.5g/L～10g/L。

4.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，所述氧化剂选自由空气、氧气、过氧化物、二氧化锰、次氯酸盐、氯酸盐、高锰酸盐和它们的组合的组。

5.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，

所述的第一中和剂选自包括石灰石、生石灰、熟石灰和它们的组合的组。

6.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，所述酸浸为常压硫酸浸出。

7.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，进一步包括将所述含镍残积矿磨成粒度为不大于100目的部分占至少80％。

8.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，将所述含镍残积矿调成矿浆的形式与所述酸混合进行酸浸。

9.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，所述沉矾剂选自包括Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的硫酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的盐酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的硝酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的碳酸盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的碳酸氢盐，Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺的氢氧化物，及其组合的组。

10.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，在向所述含镍残积矿浸出浆液中加入沉矾剂之前向所述含镍残积矿浸出浆液中加入作为晶种的铁矾。

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