CN102115816B - 一种综合利用红土镍矿的方法 - Google Patents

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Abstract

一种绿色化综合利用红土镍矿的方法。该方法包括以下步骤：(1)将红土镍矿磨细后与硫酸混合焙烧，焙烧熟料溶出、过滤，得到二氧化硅和溶出液；(2)溶出液除铁后得2号液和滤渣(铁化合物)，2号液中含铝、镍、镁，可采用(3)或(4)两种方法处理：(3)将2号液用碱沉铝，过滤后滤液用硫化钠沉镍，再过滤后用碱沉镁；滤渣处理后分别得到氧化铝、氢氧化镍、硫化镍和氧化镁。(4)将2号液用碱沉铝、镍，含铝、镍的混合渣用碱处理后得到氢氧化铝和氢氧化镍产品；沉铝、镍后的滤液用氨或铵盐沉镁，得到氧化镁产品。本发明适于处理各种类型的红土镍矿，无三废排放，红土镍矿中的有价组元镁、镍、铁、铝、硅都被分离提取出来。

Description

一种综合利用红土镍矿的方法
技术领域
本发明涉及一种处理红土镍矿的方法，一种综合利用红土镍矿，从中分离提取镍、镁、铁、铝、硅的方法。
背景技术
红土镍矿是含镍的矿石长期大规模风化、浸淋、蚀变、富集而形成的水合氧化铁与水合硅酸镁的混合物，是一种疏松粘土状、含大量水分的氧化镍矿资源，易开采、难加工。目前红土镍矿的可利用部分一般分三层：褐铁矿层、硅镁镍矿层及介于二者之间的过渡层。红土镍矿的化学成分不仅因矿床而异，即使同一矿床，其镍、钴、铁、镁等的含量也随矿床的深度而变化，这更增加了红土镍矿加工的成本和难度。根据其化学成分的不同，红土镍矿可以采用火法冶金或湿法冶金处理。
火法冶金包括还原熔炼生产镍铁工艺和还原硫化熔炼生产镍锍工艺。火法处理红土镍矿具有流程短、效率高等优点，但能耗高。例如采用电炉熔炼，仅电耗就约占生产成本的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，操作成本中的能耗约占65％以上。此外，火法工艺对处理的红土镍矿品位有一定要求，矿石含镍每降低1％，生产成本大约提高30％～40％。因此，目前火法工艺主要处理高品位的红土镍矿。
湿法冶金主要的工艺是浸出，目前主要有还原—氨浸法、高压酸浸法、常压酸浸法及微生物浸出法。还原—氨浸工艺是最早的湿法工艺，即红土镍矿经干燥和还原焙烧后进行多段常压氨浸出，其代表性的工厂是美国建设的古巴尼加罗镍厂。该工艺不适合处理含铜和含钴高的红土镍矿以及硅镁镍型的红土镍矿，只适合处理表层的红土镍矿，极大的限制了氨浸法的应用。高压酸浸法是上世纪50年代发展起来的工艺，代表性的工厂是美国建设的古巴毛阿镍冶炼厂。该工艺只适合处理镁含量较低的红土镍矿。因为矿石中镁含量高会增加酸的消耗，增加生产成本，并对工艺过程造成不良影响。另外，高压的操作条件也限制了高压酸浸法的应用。常压酸浸法是目前处理红土镍矿采用较多的工艺，该工艺具有操作简单、能耗低、不使用高压设备、投资费用少等优点，但是镍回收率低，污染严重。微生物浸出法是一种比较环保的红土镍矿处理方法，但存在生产周期长、微生物培养成本高、有机酸不能循环利用等问题。
上述处理红土镍矿的方法，都仅着眼于回收矿石中低含量的镍，有的回收了铁和钴，而其他组分都成为废渣、废液排放，不仅占用了大量的土地，而且严重污染环境。因此，研究处理红土镍矿的新工艺和新技术，对红土镍矿综合利用具有重要的实际意义和应用价值。
发明内容
针对红土镍矿未能合理利用的现状，本发明提供一种综合提取红土镍矿中的镁、镍、铁、铝、硅的方法。
本发明的目的可以通过以下措施实现：
1.磨矿、混料
将红土镍矿干燥、破碎后磨细至80μm以下，将磨细的红土镍矿粉料与硫酸混合均匀。硫酸浓度为30％～100％，最宜为60％～80％。硫酸与红土镍矿的比例为：将红土镍矿中的镁、镍、铁、铝等金属氧化物按与硫酸完全反应生成硫酸盐所消耗的硫酸量计为1，酸矿比为0.8～1.6∶1，最宜为1～1.2∶1。
2.焙烧
将混好的物料焙烧，温度范围为200℃～600℃，最宜为300℃～450℃，时间为2～6小时。过剩的硫酸和一部分硫酸分解产生的三氧化硫逸出，逸出的硫酸和三氧化硫气体用硫酸吸收，再返回焙烧工序；也可以用碱性物质中和，例如用氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、碳酸钙、氢氧化镁、碳酸镁溶液或乳浊液中和硫酸和三氧化硫。涉及的主要化学反应为：
Mg3SiO5(OH)4+3H2SO4＝3MgSO4+SiO2+5H2O
Fe2O3+3H2SO4＝Fe2(SO4)3+3H2O
Fe3O4+4H2SO4＝Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O
NiO+H2SO4＝NiSO4+H2O
Al2O3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2O
CaSiO3+H2SO4＝CaSO4+SiO2+H2O
SO3+H2O＝H2SO4
SO3+2NaOH＝Na2SO4+H2O
SO3+Ca(OH)2＝CaSO4+H2O
SO3+Na2CO3＝Na2SO4+CO2
SO3+CaCO3＝CaSO4+CO2
SO3+Mg(OH)2＝MgSO4+H2O
SO3+MgCO3＝MgSO4+CO2
3.溶出
将焙烧好的熟料用水溶出，液固比为1.5～6∶1，最宜为2～3∶1，溶出过程中进行搅拌，溶出时间为1～2h，温度为10℃～100℃，最宜为50℃～70℃，溶出结束后过滤，滤渣主要为二氧化硅，将滤渣脱水制备成产品，滤液主要含Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Al3+、SO4 2-。
4.除铁
向步骤3得到的滤液中加入氧化剂，例如双氧水、空气、氧气、次氯酸钠等，温度控制在40℃以下，时间为2～4h，将Fe2+氧化成Fe3+。涉及的化学反应为：
Fe2+＝Fe3++e
当Fe2+氧化完成后，将滤液升温至70℃～95℃，加入能使Fe3+、Al3+等成矾的含一价或二价阳离子的化合物，例如氨、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾及硫酸铅等，以除去溶液中的铁。在造矾过程中，当pH＝2.5～3.8时，停止造矾，进行过滤，滤渣主要为Me2Fe6(SO4)4(OH)12或MFe6(SO4)4(OH)12，滤液主要含Mg2+、Ni2+、Al3+和SO4 2-。涉及的化学反应为：
6Fe3++4SO4 2-+2Me++12H2O＝Me2Fe6(SO4)4(OH)12+12H+
6Fe3++4SO4 2-+M2++12H2O＝MFe6(SO4)4(OH)12+12H+
式中Me表示一价的原子，M表示二价的原子。
5.回收铁
将Me2Fe6(SO4)4(OH)12或MFe6(SO4)4(OH)12用碱调pH值到12以上，时间1～3h，温度为60℃以上，发生水解反应：
Me2Fe6(SO4)4(OH)12+6MeOH＝4Me2SO4+6Fe(OH)3
MFe6(SO4)4(OH)12+6MeOH＝3Me2SO4+MSO4+6Fe(OH)3
过滤得氧化铁，烘干成氧化铁产品。滤液为Me2SO4或(和)MSO4，蒸发结晶回收。
6.沉铝、镍和镁
下面用两种方法沉淀铝、镍和镁
(1)方法一
a.沉铝、镍
将滤液保持温度在70℃～95℃，向滤液中加入碱性物质，例如碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠等，调pH值至4.0～6.0，时间1～3h，进行过滤，滤渣主要为氢氧化铝和少量氢氧化镍，滤液主要含Mg2+、Ni2+和SO4 2-，涉及的化学反应为：
Al3++3HCO3 -＝Al(OH)3↓+3CO2↑
2Al3++3CO3 2-+3H2O＝Al(OH)3↓+3CO2↑
2Al3++3OH-＝Al(OH)3↓
Ni2++2OH-＝Ni(OH)2↓
向滤液中加入硫化钠溶液，pH值调到不小于6.5，生成硫化镍沉淀，涉及的化学反应为：
NiSO4+Na2S→NiS↓+Na2SO4
过滤，得到硫化镍产品，滤液主要含Mg2+、Na+和SO4 2-。
b.沉镁
向滤液中加入碱性氧化物，例如碳酸氢钠、碳酸钠或氢氧化钠等，发生的化学反应为：
2MgSO4+4NaHCO3＝Mg(OH)2·MgCO3↓+2Na2SO4+3CO2+H2O
4MgSO4+8NaHCO3＝Mg(OH)2·3MgCO3↓+4Na2SO4+5CO2+3H2O
MgSO4+Na2CO3＝MgCO3↓+Na2SO4
MgSO4+2NaOH＝Mg(OH)2↓+Na2SO4
过滤，滤渣为碱式碳酸镁或碳酸镁或氢氧化镁等产品，滤液为硫酸钠溶液。
将碱式碳酸镁或碳酸镁或氢氧化镁洗涤、干燥、煅烧制备氧化镁产品。发生的化学反应为：
Mg(OH)2·MgCO3＝2MgO+CO2+H2O
Mg(OH)2·3MgCO3＝4MgO+3CO2+H2O
MgCO3＝MgO+CO2
Mg(OH)2＝MgO+H2O
c.制备硫化钠
将滤液蒸发结晶得到硫酸钠晶体。将硫酸钠用碳还原，温度在600℃～1100℃，时间3～7h，最宜4～5h，含碳物料为煤、木炭、焦炭或一氧化碳、氢气等，制备硫化钠产品，用于沉镍。发生的化学反应为：
Na2SO4+4C＝Na2S+4CO
Na2SO4+4C＝Na2S+4CO2
Na2SO4+4H2＝Na2S+4H2O
Na2SO4+4CO＝Na2S+4CO2
d.回收铝、镍
将氢氧化铝用碱溶，时间1～3h，溶出温度为常温～100℃，涉及的化学反应为：
Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O
吸附的氢氧化镍以沉淀形式析出。过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品。滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品。滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣。
(2)方法二
a.沉铝、镍
向滤液中加入碱性物质，例如碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠等，调pH值至6.0～8.0，常温，生成氢氧化铝和氢氧化镍沉淀。过滤，滤渣为含氢氧化铝和氢氧化镍的混合物，滤液主要含Mg2+、SO4 2-。涉及的化学反应为：
Al3++3HCO3 -＝Al(OH)3↓+3CO2↑
2Al3++3CO3 2-+3H2O＝Al(OH)3↓+3CO2↑
2Al3++3OH-＝Al(OH)3↓
Ni2++2OH-＝Ni(OH)2↓
b.沉镁
向滤液中加入碳酸氢铵、碳酸铵或氨控制温度为40℃～80℃，得到碱式碳酸镁、碳酸镁、氢氧化镁沉淀和硫酸铵溶液。过滤，滤渣为碱式碳酸镁或碳酸镁或氢氧化镁产品，煅烧得到氧化镁产品。
滤液主要含硫酸铵，蒸发结晶制备硫酸铵产品。涉及的化学反应为：
2MgSO4+4NH4HCO3＝Mg(OH)2·MgCO3+2(NH4)2SO4+3CO2+H2O
4MgSO4+8NH4HCO3＝Mg(OH)2·3MgCO3+4(NH4)2SO4+5CO2+3H2O
MgSO4+(NH4)2CO3＝MgCO3+(NH4)2SO4
MgSO4+2NH3·H2O＝Mg(OH)2+(NH4)2SO4
c.回收铝、铁
将氢氧化铝和氢氧化镍混合渣用碱溶出，时间1～3h，溶出温度为常温～100℃，涉及的化学反应为：
Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O
氢氧化镍以沉淀形式析出。过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品。滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品。滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣。
d.还原
将制得的氢氧化镍用氢气或一氧化碳或炭还原，制备镍粉产品。还原温度为200～800℃，还原时间为1～3h。涉及的化学反应为：
Ni(OH)2+H2＝Ni+2H2O
Ni(OH)2+C＝Ni+CO+H2O
Ni(OH)2+CO＝Ni+CO2+H2O
也可以将制得的氢氧化镍溶于硫酸，生成硫酸镍后进行电沉积制备金属镍。涉及的化学反应为：
Figure BSA00000411638700061
附图说明
红土镍矿绿色化综合利用工艺流程图。
具体实施方案
实施例1
所用红土镍矿组成主要为Ni 0.71％、Fe 10.69％、Al2O35.42％、MgO 28.09％、SiO237.85％，烧失量10.15％。
将红土镍矿破碎，磨细至80μm下，与浓度为60％的硫酸按质量比1∶1.1混合均匀，升温至300℃，恒温2h，然后升高温度至360℃，反应产生的烟气用硫酸吸收，再返回用于焙烧。
将焙烧好的熟料加入到水中，溶出1h后，过滤，滤渣主要含二氧化硅，进一步除杂后可以作为产品。滤液主要含Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Al3+、SO4 2-。根据滤液中所含Fe2+的量，按化学计量过量10％加入双氧水，反应2h后，向溶液中加入碳酸钠造矾，控制温度为80℃、pH值升至2.8。当铁浓度小于0.05g/L时，过滤，滤渣主要为铁矾；滤液主要含Mg2+、Ni2+、Al3+和SO4 2-。向滤液中加入碳酸钠，控制温度为80℃，pH值升至4.0。当铝浓度小于0.05g/L时，过滤，滤渣主要为氢氧化铝和少量氢氧化镍，滤液主要含Mg2+、Na+、Ni2+和SO4 2-。
向溶液中加入硫化钠，生成硫化镍沉淀。过滤，滤渣主要含硫化镍，烘干为产品，滤液主要为Mg2+、Na+和SO4 2-。
向溶液中加入氢氧化钠，温度为40℃，控制pH值至12。过滤，滤渣为氢氧化镁，烘干得到氢氧化镁产品，滤液主要含Na+和SO4 2-。蒸发结晶，得到固体硫酸钠。
将固体硫酸钠和煤混合，加热至400℃以上，得到硫化钠固体、一氧化碳和二氧化碳气体。将固体物料溶于水，过滤蒸干，得到硫化钠产品，用于沉镍。
将铁矾放到水中，搅拌，加碱调pH值大于12，铁矾水解。过滤，滤渣为氧化铁，滤液为硫酸钠溶液。滤渣烘干脱水得氧化铁产品，滤液蒸发结晶得到硫酸钠用于制备硫化钠。
将氢氧化铝用碱溶，时间1h，溶出温度为常温～100℃，吸附的氢氧化镍以沉淀形式析出。过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品。滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品。滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣。
实施例2
所用红土镍矿主要组成为Ni 1.52％、Fe 11.02％、MgO 28.39％、Al2O34.32％、SiO238.13％，烧失量11.21％。
将红土镍矿破碎，磨细至80μm下，与80％浓硫酸按质量比1∶1.0混合均匀，升温至280℃，恒温2.5h，然后升高温度至400℃，反应产生的烟气用硫酸吸收，再返回用于焙烧。
将焙烧好的熟料加入到水中，溶出1h后，过滤，滤渣主要含二氧化硅，进一步除杂后可以作为产品。滤液主要含Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Al3+、SO4 2-。根据滤液中所含Fe2+的量，按化学计量过量10％加入双氧水，反应2h后，向溶液中加入碳酸氢钠造矾，控制温度为90℃、pH值升至3.5。当铁浓度为0.02g/L时，过滤，滤渣主要为铁矾，滤液主要含Mg2+、Ni2+、Al3+和SO4 2-。向溶液中加入碳酸氢钠沉铝、镍，控制温度为90℃，pH值升至6.2，过滤，滤渣为氢氧化铝和氢氧化镍的混合物，滤液主要含Mg2+、Ni2+、Na+和SO4 2-。
向溶液中加入碳酸钠，温度为60℃，控制pH值至11。生成碳酸镁沉淀和硫酸钠。过滤，滤渣为碳酸镁，烘干得到碳酸镁产品，滤液主要含Na+和SO4 2-。蒸发结晶，得到固体硫酸钠。
将固体硫酸钠和煤混合，加热至600℃，得到硫化钠产品。
将铁矾放到水中，搅拌，加碱调pH值大于12，控制温度在60℃以上，铁矾水解。过滤，滤渣为氧化铁，滤液为硫酸钠溶液。滤渣烘干脱水得氧化铁产品，滤液蒸发结晶得到硫酸钠用于制备硫化钠。
将氢氧化铝和氢氧化镍的混合物用碱溶，时间1.5h，溶出温度为常温～100℃，氢氧化镍以沉淀形式析出。过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品。滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品。滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣。
实施例3
所用红土镍矿主要组成为Ni 2.01％、Fe 11.17％、Al2O34.97％、MgO 32.83％、SiO229.18％，烧失量10.45％。
将红土镍矿破碎，磨细至80μm以下，与浓度为70％的硫酸按质量比1∶1.3混合均匀，升温至260℃，恒温3h，然后升高温度至450℃，反应产生的烟气用硫酸吸收，再返回用于焙烧。
将焙烧好的熟料加入到水中，溶出2h后，过滤，滤渣主要含二氧化硅，处理后作为产品。滤液主要含Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Al3+、SO4 2-。根据溶液中所含Fe2+的量按化学计量过量5％加入氯酸钠，反应2h后，向溶液中加入氢氧化钠，控制温度为90℃，pH值升至3.5。当铁浓度小于0.02g/L时，过滤，滤渣主要为铁矾，滤液主要含Mg2+、Ni2+、Al3+和SO4 2-。向溶液中加入氢氧化钠，控制温度为90℃，pH值升至4.5。当铝浓度小于0.03g/L时，过滤，滤渣主要为氢氧化铝和少量氢氧化镍，滤液主要含Mg2+、Ni2+、Na+和SO4 2-。
向溶液中加入硫化钠，生成硫化镍沉淀。过滤，滤渣主要含硫化镍，滤液主要为Na+、Mg2+和SO4 2-。
向溶液中加入碳酸氢钠，温度为50℃，控制pH值至11。生成碱式碳酸镁沉淀及硫酸钠，过滤，滤渣为碱式碳酸镁，烘干得到碱式碳酸镁产品，滤液主要含Na+和SO4 2-。蒸发结晶，得到固体硫酸钠。
将固体硫酸钠和煤混合，加热至900℃，得到硫化钠产品，用于沉镍。
将铁矾放到水中，搅拌，加碱调pH值大于12，控制温度在60℃以上，铁矾水解。过滤，滤渣为氧化铁，滤液为硫酸钠溶液。滤渣烘干脱水得氧化铁产品，滤液蒸发结晶得到硫酸钠用于制备硫化钠。
将氢氧化铝用碱溶，时间2h，溶出温度为常温～100℃，吸附的氢氧化镍以沉淀形式析出。过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品。滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品。滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣。
实施例4
所用红土镍矿主要组成为Ni 2.48％、Fe 14.39％、MgO 8.83％、SiO20.12％、Al2O33.82％，烧失量11.07％。
将红土镍矿破碎，磨细至80μm以下，与浓硫酸按质量比1∶1.4混合均匀，升温至260℃，恒温3h，然后升高温度至400℃，反应产生的烟气用硫酸吸收，再返回用于焙烧。
将焙烧好的熟料加入到水中，溶出1.5h后，过滤，滤渣主要含二氧化硅，经处理后作为产品。滤液主要含Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Al3+、SO4 2-。向溶液中通入氧气，反应2h后，向溶液中加入碳酸氢铵，控制温度为90℃，pH值升至3.2。当铁浓度小于0.02g/L时，过滤，滤渣主要为铁矾，滤液主要含Mg2+、Al3+、Ni2+和SO4 2-。向溶液中加入碳酸氢钠，控制温度为90℃，pH值升至6.1。过滤，滤渣主要为氢氧化铝和氢氧化镍的混合物，滤液主要含Mg2+、Na+和SO4 2-。
向滤液中加入碳酸氢铵，升温到60℃，控制pH值至9.0。生成碱式碳酸镁沉淀和硫酸铵，过滤，滤渣为碱式碳酸镁，烘干为产品，滤液主要含NH4 +和SO4 2-。蒸发结晶，得到硫酸铵产品。
将铁矾放到水中，搅拌，加碱调pH值大于12，控制温度在60℃以上，铁矾水解。过滤，滤渣为氧化铁，滤液为硫酸钠溶液。滤渣烘干脱水得氧化铁产品，滤液蒸发结晶得到硫酸钠用于制备硫化钠。
将氢氧化铝和氢氧化镍的混合物用碱溶，时间2.5h，溶出温度为常温～100℃，氢氧化镍以沉淀形式析出。过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品。滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品。滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣。
实施例5
所用红土镍矿主要组成为Ni 0.76％、Fe 14.31％、MgO 18.83％、SiO240.12％、Al2O35.03％，烧失量10.27％。
将红土镍矿破碎，磨细至80μm以下，与浓度为5O％的硫酸按质量比1∶1.4混合均匀，升温至300℃，恒温3.5h，然后升高温度至500℃，反应产生的烟气用硫酸吸收，再返回用于焙烧。
将焙烧好的熟料加入到水中，溶出2h后，过滤，滤渣主要含二氧化硅，经处理后作为产品。滤液主要含Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Al3+、SO4 2-。根据所含Fe2+的量，按化学计量过量20％加入双氧水，反应2h后，向溶液中加入碳酸铵，控制温度为90℃、pH值升至3.5。铁浓度达到0.02g/L时，过滤，滤渣主要为铁矾，滤液主要含Mg2+、Ni2+、Al3+和SO4 2-。向溶液中加入碳酸钠沉铝、镍，控制温度为90℃，pH值升至6.2。过滤，滤渣主要为氢氧化铝和氢氧化镍，滤液主要含Mg2+、Na+和SO4 2-。
向溶液中加入碳酸铵，升温至70℃，控制pH值至9.0。生成碳酸镁沉淀和硫酸铵，过滤，滤渣为碳酸镁，脱水得到碳酸镁产品，滤液主要含NH4 +和SO4 2-。蒸发结晶，得到硫酸铵产品。
将铁矾放到水中，搅拌，加碱调pH值大于12，控制温度在60℃以上，铁矾水解。过滤，滤渣为氧化铁，滤液为硫酸钠溶液。滤渣烘干脱水得氧化铁产品，滤液蒸发结晶得到硫酸钠用于制备硫化钠。
将氢氧化铝和氢氧化镍的混合物用碱溶，时间3h，溶出温度为常温～100℃，氢氧化镍以沉淀形式析出。过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品。滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品。滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣。
实施例6
所用红土镍矿主要组成为Ni1.03％、Fe 8.79％、MgO 19.73％、SiO239.06％、Al2O33.95％，烧失量7.78％。
将红土镍矿破碎，磨细至80μm以下，与浓度为80％的硫酸按质量比1∶1.2混合均匀，升温至280℃，恒温3h，然后升高温度至550℃，反应产生的烟气用硫酸吸收，再返回用于焙烧。
将焙烧好的熟料加入到水中，溶出1.5h后，过滤，滤渣主要含二氧化硅，经处理后作为产品。滤液主要含Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Al3+、SO4 2-。向溶液中通入空气，反应2.5h后，向溶液中加入氨水，控制温度为80℃、pH值升至3.0。铁浓度达到0.05g/L时，过滤，滤渣主要为铁矾，滤液主要含Mg2+、Ni2+、Al3+和SO4 2-。向溶液中加入氢氧化钠，控制温度为80℃，pH值升至6.0。过滤，滤渣为氢氧化铝和氢氧化镍的混合物，滤液主要含Mg2+、Na+和SO4 2-。
向溶液中加入碳酸铵，升温至70℃，控制pH值至9。生成碳酸镁沉淀和硫酸铵，过滤，滤渣为碳酸镁，脱水得到碳酸镁产品，滤液主要含NH4 +和SO4 2-。浓缩结晶，得到硫酸铵产品。
将铁矾放到水中，搅拌，加碱调pH值大于12，控制温度在60℃以上，铁矾水解。过滤，滤渣为氧化铁，滤液为硫酸钠溶液。滤渣烘干脱水得氧化铁产品，滤液蒸发结晶得到硫酸钠用于制备硫化钠。
将氢氧化铝和氢氧化镍的混合物用碱溶，时间3h，溶出温度为常温～100℃，氢氧化镍以沉淀形式析出。过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品。滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品。滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣。

Claims (1)

1.一种综合利用红土镍矿的方法，包括以下步骤：
1.磨细
将红土镍矿破碎，研磨至80μm以下；
2.混料
将磨细的红土镍矿粉料与质量浓度为60％～80％的硫酸按实际酸质量与矿质量比1～1.2∶1混合均匀；
3.焙烧
将步骤2得到的混合料加热至300℃～450℃，保温时间3～4.5h，过剩的硫酸以气体形式排出，用硫酸或碱性物质吸收；
4.溶出
将步骤3得到的焙烧熟料用水溶出，水的质量和熟料的质量比为2～3∶1，搅拌，加热，温度为50℃～70℃，时间1～2h；
5.过滤
将步骤4溶出物料过滤分离，得到滤液和滤渣，滤液主要含Mg2+、Ni2+、Fe3+、Fe2+、Al3+和8O4 2-，滤渣主要为二氧化硅，经处理得二氧化硅产品；
6.除铁
向步骤5得到的滤液中加入氧化剂，将Fe2+氧化成Fe3+，氧化剂的加入量依Fe2+的含量而定，温度控制在40℃以下，时间为2～4h，当Fe2+氧化完成后，向溶液中加入能产生一价或二价阳离子的物质，加入量根据溶液中的铁量而定，温度保持在70℃以上，pH值为1～3.8，当溶液中铁含量小于0.6g/L时，过滤，滤渣主要为铁矾，滤液主要含Mg2+、Ni2+、Al3+和8O4 2-；
7.回收铁
将铁矾用碱调pH值到12以上，时间1～3h，温度为60℃以上，发生水解反应，过滤得氧化铁，烘干成氧化铁产品，滤液为Me2SO4或/和MSO4，其中Me表示一价原子，M表示二价原子，蒸发结晶回收；
下面利用两种方法沉铝、镍和镁
8.方法一
(1)沉铝、镍
向步骤6得到的滤液中加入碱，温度保持在60℃以上，时间1～3h，pH值为4.0～6.0，当溶液中铝含量小于0.6g/L时，过滤，滤渣主要为氢氧化铝和少量氢氧化镍的混合物，滤液主要含Mg2+、Ni2+和SO4 2-；向滤液中加入硫化钠生成硫化镍沉淀，过滤，滤渣为硫化镍产品，滤液主要含Mg2+和SO4 2-；
(2)沉镁
向步骤7得到的滤液中加入碳酸氢钠或碳酸钠或氢氧化钠，可以单独加入一种，也可以混合加入两种或三种，pH值为9～13，温度40℃以上，生成碳酸镁或氢氧化镁或其混合物沉淀和硫酸钠；
(3)过滤
将步骤8.2得到的物料过滤，滤渣为碳酸镁或氢氧化镁或其混合物，滤液主要含硫酸钠；
(4)制备镁产品
将步骤8.3得到的碳酸镁或氢氧化镁或其混合物滤渣洗涤、干燥得到碳酸镁或氢氧化镁或其混合物产品，将其加热分解制备氧化镁产品；
(5)回收铝、镍
将步骤8.1得到的氢氧化铝用碱溶，时间1～3h，溶出温度为常温～100℃，吸附的氢氧化镍以沉淀形式析出；过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品；滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品；滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣；
(6)制备硫化钠
将步骤8.2得到的固体硫酸钠用煤粉或一氧化碳、氢气还原，制备硫化钠，反应温度为700℃～900℃，时间4～5h，反应结束后，将产物溶解于水，过滤，蒸发结晶得到固体硫化钠产品；
9.方法二
(1)沉铝、镍
向步骤7得到的滤液中加入碱，pH值调至6.0～8.0，生成氢氧化铝和氢氧化镍沉淀，过滤，滤渣为氢氧化铝和氢氧化镍的混合物，滤液主要含Mg2+、SO4 2-；
(2)沉镁
向步骤9.1得到的滤液中加入氨水或碳酸氢氨或碳酸铵或其混合物，生成氢氧化镁或碳酸镁或其混合物沉淀，以及含NH4 +与SO4 2-的溶液；
(3)过滤
把步骤9.2得到的物料过滤，滤渣为氢氧化镁或碳酸镁或其混合物，滤液主要含NH4 +和SO4 2-；
(4)制备镁产品
将步骤9.3得到的滤渣洗涤、脱水，得到氢氧化镁或碳酸镁或其混合物产品，将其加热分解制备氧化镁产品；
(5)结晶
将步骤9.3得到的滤液蒸发结晶，得到硫酸铵产品；
(6)回收铝、镍
将步骤9.1得到的氢氧化铝和氢氧化镍的混合物用碱溶，时间1～3h，溶出温度为常温～100℃，吸附的氢氧化镍以沉淀形式析出；过滤，滤渣为氢氧化镍，脱水得氢氧化镍产品；滤液为铝酸钠，加氢氧化铝晶种，析出氢氧化铝晶体，过滤后煅烧成氧化铝产品；滤液作为母液用于溶出氢氧化铝滤渣。
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