CN102220483A - 一种二段焙烧处理红土镍矿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二段焙烧处理红土镍矿的方法，所述方法包括以下步骤：（a）将红土镍矿与足量的浓硫酸混合，然后将混合物在150～300℃下进行第一阶段焙烧处理；（b）将（a）步骤得到的物料与含硫的物质混合，然后将混合物在450～800℃以下进行第二阶段焙烧处理；（c）将（b）步骤得到的物料经粉碎后用水浸出，浸出的浆料经固液分离后，含镍溶液可送去作进一步的精炼处理。本发明的方法通过二段焙烧的方式处理红土镍矿既提高镍的回收率，又降低了铁的浸出率，在浸出阶段，镍铁就可获得较好的分离效果。

Description

一种二段焙烧处理红土镍矿的方法
技术领域
本发明涉及一种含镍矿石的处理方法，更具体的说是一种二段焙烧处理红土镍矿的方法。
背景技术
红土镍矿主要分为三种有开采价值的矿物组份：表面的褐铁矿层、基岩上面的腐泥土层、以及褐铁矿与腐泥土之间的过渡层。褐铁矿中的含镍矿物是针铁矿和／或赤铁矿；腐泥土中的含镍矿物主要是含硅镁很高的矿物，如蛇纹石、硅镁镍矿、绿泥石、绿脱石和蒙脱石等。过渡带中的矿石既含有褐铁矿又含有腐泥土。
工业上，处理红土镍矿的方法有火法和湿法2类工艺。
火法工艺是矿石经干燥后进行高温还原焙烧，然后在电炉内进行熔炼，产出镍铁或高冰镍。火法工艺金属镍的回收率较高，但不能综合回收矿石中的钴。由于矿石需要干燥、焙烧及在高温下熔炼，设备投入大、能耗高，产品只能用于不锈钢行业。
CARON法工艺用于处理红土矿，矿石先经烘干、焙烧、还原，接着氨浸，然后用溶剂萃取的方法，镍、钴都能回收，最后进一步精炼。同火法熔炼一样，CARON法的烘干和还原焙烧也要消耗大量的能源。目前已很少有新建的工厂采用该工艺。
另一种处理红土镍矿的方法是高压酸浸HPAL工艺，这种方法使用硫酸在高温和高压下进行浸出，矿石中含镍的矿物几乎完全溶解．溶解的铁在所采用的高温下迅速沉淀为赤铁矿(Fe2O3)渣，镍溶在溶液中，在冷却之后通过固液分离，分离出含铁的浸出渣，获得的浸出液含铁很少，镍和铁在浸出阶段就获得了较好的分离。
HPAL工艺的一个缺点是它需要复杂的高温高压釜以及相关的设备，其安装与维护都很昂贵。此外，HPAL工艺消耗的硫酸比按化学计量溶解矿石中的非铁金属成分所需的硫酸更多，因为在高温下多数金属均以硫酸氢根离子的形式与硫酸结合，硫酸(H2SO4)在高温下只离解释放出一个氢离子，在浸出液冷却及中和过程，硫酸氢根离子会分解为硫酸根(SO4 2-)和另一个氢离子，因此，浸出过程硫酸没有得到充分利用，导致需要用额外的中和剂去中和这部份硫酸。
HPAL工艺的另一个问题是它主要用于处理褐铁矿类的原料，因为腐泥土中存在大量的镁，会导致硫酸消耗量大增，同时在高温下硫酸氢盐的问题会更加恶化。
美国专利US 3244513公开了一种硫酸化焙烧处理褐铁型红土镍矿的方法：红土镍矿与浓硫酸混合，然后将混合物在约500至725℃的温度下进行硫酸化焙烧，以使镍，钴，镁先于铁发生硫酸盐化。然后用水浸取就可获得含镍和钴的溶液，过程铁的浸出率很低。该方法的优点在于它不需要使用昂贵的高压釜进行浸出。然而，已知浓硫酸的沸点仅为338℃，在温度超过338℃的情况下，浓硫酸会迅速挥发损失，致使焙烧过程金属硫酸盐化的效率很低。
美国专利US 4125588的方法与美国专利US 3244513中所描述的方法相似，不同之处是：先将干燥过的矿石与浓硫酸的混合，然后再加入少量的水，以浓硫酸的稀释热来引发矿石的硫酸化，最后再另外加入水对混合物进行浸出，这样的处理就不需要预先焙烧，硫酸化过程的温度也不会高于浓硫酸的沸点。
类似地，邱沙等作者在中国的《稀有金属》杂志2010年第34卷第3期上发表了一篇红土镍矿硫酸化焙烧—水浸实验的研究论文，进行了红土镍矿的低温硫酸化焙烧试验，在温度250℃，焙烧时间2.5小时，水浸温度60℃，水浸时间1小时，水浸固液比 1：8，酸矿比0.5 :1 (ml：g)，的条件下进行，据称，镍的浸出率可达到76.27%，钴的浸出率可达到 55.88 %。
但是，已知铁的硫酸盐分解温度大约为450 ℃，在低温下进行的红土镍矿硫酸化处理过程硫酸铁不会分解，因此，最终并不能减少铁的浸出，镍和铁不能获得有效地分离，另外镍钴的浸出率也不够理想。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的问题，提供一种二段焙烧处理红土镍矿的方法，本方法在常压下进行，可获得高的镍提取率以及非常低的铁提取率，在浸出阶段就可获得较好的镍铁分离效果。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种二段焙烧处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（a）、将红土镍矿与足量的浓硫酸混合，然后将混合物在150～300℃下进行第一阶段焙烧处理；
（b）、将（a）步骤得到的物料与含硫的物质混合，或者在通入含有二氧化硫和/或三氧化硫的空气的情况下，在450～800℃下进行第二阶段焙烧处理；
（c）、将（b）步骤得到的物料经粉碎后用水浸出，浸出的浆料经固液分离后，含镍溶液可送去作进一步的精炼处理。
根据上述方法，其特征在于，在所述步骤（a）中，红土镍矿与浓硫酸的混合的质量比是1：0.2～1.5，焙烧时间是0.2～10小时。
根据上述方法，其特征在于，在所述步骤（b）中，所述的含硫物质是以下物质之一或它们的混合物：硫磺、硫化铁、硫酸铁、硫酸亚铁以及含有硫磺、硫化铁、硫酸铁、硫酸亚铁的矿物或物料，并且，混合的比例是：（a）步骤获得的物料与含硫物质中硫元素的质量比为1：0.1～0.5，焙烧时间是0.2～3小时。
根据上述方法，其特征在于，在所述步骤（c）中水浸出的温度为20～90℃，固液质量比为1：3～8，时间为0.5～3小时。
本发明的有益效果：本发明的方法通过2段焙烧的方式处理红土镍矿既提高镍的回收率，又降低了铁的浸出率，在浸出阶段，镍铁就可获得较好的分离效果。
具体实施方式
实施例1
一种经粉碎筛分后的印度尼西亚产的红土镍矿，成份如下：
粒级：100～500目 99.1%
Ni：1.78%
Co：0.08%
Fe：20.06%
Mg：12.24%
将1000g矿样与350mL密度1.83g/ml的浓硫酸混合拌匀（矿酸的质量比为1:0.6），获得的膏状物装入箱式电阻炉，升温至200℃并保持恒温状态，焙烧2小时后获得1406g固体物，将固体物与300g黄铁矿（FeS2，含S 47%）混合磨细（矿石物料与含硫物质中硫元素的质量比，即矿硫质量比为1:0.1），装入箱式电阻炉在700℃下焙烧45分钟，冷却后将焙烧物磨细转入烧杯中加自来水4500g（固液比为1:3，质量比），置于90℃的恒温水浴中搅拌浸出30分钟，过滤，用适量的水洗涤滤渣，将滤渣烘干后取样分析，经处理后，以渣计镍的提取率达到87.4%，钴的提取率为75%，以液计铁的提取率仅为2.3%。
实施例2
一种经粉碎筛分后的印度尼西亚产的红土镍矿，成份如下：
粒级：100～325目 90.5%
Ni：1.42%
Co：0.05%
Fe：22.25%
Mg：10.33%
将300g矿样与60g密度1.84g/ml的浓硫酸混合拌匀（矿酸的质量比为1:0.6），获得的膏状物装入箱式电阻炉，升温至250℃并保持恒温状态，焙烧1小时后获得320g固体物，将固体物与160g硫磺混合磨细（矿硫质量比为1:0.5），装入箱式电阻炉在450℃下焙烧3小时，冷却后将焙烧物磨细转入烧杯中加自来水3000g（固液比为1:8，质量比），在20℃的温度下搅拌浸出3小时，过滤，用适量的水洗涤滤渣，将滤渣烘干后取样分析，经处理后，以渣计镍的提取率达到78.9%，钴的提取率为65%，以渣计铁的提取率仅为1.1%。
实施例3
矿样与实施例1相同，将100g矿样与83mL密度1.84g/ml的浓硫酸混合拌匀（矿酸的质量比为1:1.5），获得的膏状物装入玻璃皿中置于恒温箱内，升温至150℃并保持恒温状态，烘烤10小时后获得221g固体物，将固体物与188g分析纯硫酸铁、混合磨细（矿硫质量比为1:0.2），装入箱式电阻炉在750℃下焙烧2小时，冷却后将焙烧物磨细转入烧杯中加自来水1700g（固液比为1:5，质量比），在60℃的恒温条件下搅拌浸出3小时，过滤，用适量的水洗涤滤渣，将滤渣烘干后取样分析，经处理后，以渣计镍的提取率达到90.5%，钴的提取率为78%，以液计铁的提取率仅为3.5%。
实施例4
矿样与实施例1相同，将200g矿样与100mL密度1.84g/ml的浓硫酸混合拌匀（矿酸的质量比为1:0.9），获得的膏状物装入箱式电阻炉，升温至300℃并保持恒温状态，焙烧0.2小时，后获得340g固体物，将固体物与1000g七水硫酸亚铁混合磨细（矿硫质量比为1:0.3），装入箱式电阻炉在800℃下焙烧3小时，冷却后将焙烧物磨细转入烧杯中加自来水4000g（固液比为1:3，质量比），在80℃的恒温条件下搅拌浸出1小时，过滤，用适量的水洗涤滤渣，将滤渣烘干后取样分析，经处理后，以渣计镍的提取率达到85.6%，钴的提取率为67%，以渣计铁的提取率仅为3.2%。
实施例5
矿样与实施例1相同，将100g矿样与50mL密度1.84g/ml的浓硫酸混合拌匀（矿酸的质量比为1:0.9），获得的膏状物装入箱式电阻炉，升温至300℃并保持恒温状态，焙烧2小时后，将焙烧物装入烧舟，在管式电炉内升温至750℃，通入含SO2/SO3的空气，保持恒温30分钟后将焙烧物取出，冷却后将焙烧物磨细转入烧杯中加自来水350g（固液比为1:5，质量比），在80℃的恒温条件下搅拌浸出1小时，过滤，用适量的水洗涤滤渣，将滤渣烘干后取样分析，经处理后，以渣计镍的提取率达到89.6%，钴的提取率为75%，以渣计铁的提取率仅为1.8%。

Claims (4)

1.一种二段焙烧处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（a）、将红土镍矿与足量的浓硫酸混合，然后将混合物在150～300℃下进行第一阶段焙烧处理；
（b）、将（a）步骤得到的物料与含硫的物质混合，或者在通入含有二氧化硫和/或三氧化硫的空气的情况下，在450～800℃下进行第二阶段焙烧处理；
（c）、将（b）步骤得到的物料经粉碎后用水浸出，浸出的浆料经固液分离后，含镍溶液可送去作进一步的精炼处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a）中红土镍矿与浓硫酸的混合的质量比是1：0.2～1.5，焙烧的时间是0.2～10小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤（b）中，所述的含硫物质是以下物质之一或它们的混合物：硫磺、硫化铁、硫酸铁、硫酸亚铁以及含有硫磺、硫化铁、硫酸铁、硫酸亚铁的矿物或物料，并且，混合的比例是：（a）步骤获得的物料与含硫物质中硫元素的质量比为1：0.1～0.5，焙烧的时间是0.2～3小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤（c）中水浸出的温度为20～90℃，固液质量比为1：3～8，时间为0.5～3小时。
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