CN103339270B - 镍红土矿浸出液的直接纯化 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镍红土矿浸出液的直接纯化方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种镍红土矿浸出液的直接纯化方法。
背景技术
镍红土矿处理中巨大的障碍是下游的纯化。目前可选择的方法昂贵、复杂、并常常必须解决尾矿中高的镍损失。昂贵的下游处理是造成新镍红土矿工艺挣扎求存的因素之一。下游纯化的主要问题之一是在沉淀之前从溶液中预先去除铁和铝。
WO2008/022381描述了一种制造低铁含量的金属镍产品的方法，该方法包括：使含镍和铁的酸性产物液体进行离子交换过程，其中离子交换树脂从该产物液体中选择性吸附镍和部分铁；用酸溶液从所述树脂洗脱镍和铁；中和洗脱液以产生大量铁沉淀；烧结氢氧化镍以将其转化成氧化镍并且在还原剂存在下使其熔解以产生熔融镍相；并且通过氧化精炼熔融镍相异产生具有低铁含量的金属铁产物。
US3998924揭示了用2-甲基吡啶胺螯合物交换树脂从酸性水冶浸出液中回收非铁过渡金属如铜和镍，其通过在树脂加载循环过程中用水溶性还原剂原位还原浸出液中存在的Fe+3而改进。
发明内容
只要使贱金属如镍和钴适当地溶解，所提出的方法适用于任何现今可用的或在将来可开发出的浸提工艺。
所提出的方法需要干净的浸出液来工作。如果使用HPAL（高压酸浸）、常压浸提或其他浸提工艺，则需要预先去除固体。如果是堆浸（heapleaching）或其他类似的已形成不含固体的浸出液的浸提方法，则不需要该阶段。这些操作是本领域技术人员广泛已知的。
附图说明
下面将基于按附图中所示执行的实施例进一步更详细地描述本发明。该图示出：
图1–作为本发明的目标的镍红土矿浸出液直接纯化方法的框图。
具体实施方式
浸出溶液需要在1.0至3.0的pH范围内，优选1.5至2.0。需要该pH范围以避免铁的水解。如果需要，pH可用石灰、石灰石、MgO或任意其他可选的中和剂来调节。
经pH调节后的溶液通过具有双吡啶甲基胺官能团的离子交换树脂，如DowChemicalM-4195、LanxessTP220或任意其他具有该官能团的离子交换树脂。相对于铁离子或亚铁离子和常见于镍红土矿浸出液中的其他杂质该官能团具有选择性地吸附镍和铜的能力。浸出液，也被称为浸提母液或PLS，可在0℃至100℃、并优选20℃至70℃之间的任意温度下供入系统中。
离子交换树脂可在常规的固定床系统（也被称为超前-滞后）中，在逆流连续系统（clX），或其他任意可开发出的新设备中应用，优选第二种。不依赖于设备，离子交换过程具有四个主要阶段，即装载、选择性铁洗脱、洗脱和预处理（preconditioning）。
铜强力地结合在树脂上，只能用氢氧化铵溶液洗脱。硫酸铵或氯化铵也可加入到系统来减少树脂的收缩，优选在0.1至5摩尔浓度的浓度下。该溶液需要在pH范围7至14之间，优选8至10之间供料。有两个主要的选择来解决该问题。在不同的系统中，使用相同的离子交换树脂，或另一种相对于所存在的其他元素优选加载铜的离子交换树脂作为铜保护手段。可采用简单的超前-滞后系统、clX或任意其他适用于该任务的设备。另一种选择是在主clX系统内部添加铜洗脱阶段，利用相同的所讨论的条件。可采用与加载相同的温度范围，1BV/h至30BV/h，优选5BV/h至15BV/h的流量。需要1BV至50BV的范围来供料以适当地去除铜，优选2BV至10BV。
离子交换操作主要的阶段是加载。在该阶段，镍比其他元素更优先地加载。大部分镍和铁离子加载在树脂上。在上述温度范围供料的溶液也可在5BV/h至50BV/h，优选15BV/h至25BV/h（树脂床体积每小时）的流量下供料。一个树脂床体积是在一个柱内部的树脂体积并通常用于体积流量描述。一个柱可在用尽（exhaustion）之前接受至多50BV的溶液，但优选10BV至30BV的范围。在优选的条件下不加载钴。
一些铁加载在树脂中并可通过两种方法选择性地去除：稀硫酸或硫酸镍溶液。第一种方法使用质量浓度为0.01%至10%，优选0.25%至2.5%的稀硫酸溶液（或任意其他无机酸）。需要5BV至50BV的范围来从树脂适当地去除铁，优选10BV至20BV。流量为5BV/h至20BV/h，优选10BV/h至15BV/h。温度范围与加载中的相同。第二种方法使用硫酸镍溶液来置换铁并适当地在树脂中加载镍。该硫酸镍溶液（或用相匹配的来自无机酸的阴离子）在1至6、优选1.5至3的pH范围可具有1g/L至400g/L的浓度（如果阴离子改变则成比例地改变），优选20g/L至120g/L。流量、停留时间和温度在与所述另一种方法（稀硫酸）所确定的相同的范围运行。
镍的洗脱采用浓度在5%至30%范围内、优选10%至20%的硫酸溶液。可采用与选择性铁洗脱相同的温度、流量和停留时间。
可优选地通过使用酸阻滞树脂或酸膜处理镍的洗出液来去除多余的酸。也可采用其他的方法，如用MgO中和酸或本领域技术人员已知的任意其他方法。可随后通过任意已知的方法回收镍，如氢氧化物或硫化物沉淀以及电解提取（electrowinning）。
贫液可部分送回至浸提。高铁含量可有助于减少总的铁浸提和酸的消耗。
为回收钴，可使用本领域任意已知的方法，如硫化物沉淀或氢氧化物沉淀。需要首先将铁去除，同样通过常规的方法。也可在该阶段之前使用酸膜或酸阻滞离子交换树脂来回收酸。可在填充柱或增加空气-溶液接触的任意其他设备中通过使空气与溶液接触来去除锰。本领域技术人员也可采用文献中已知的其他方法。
如果只使用MgO作为中和剂，还可能再循环Mg和S。最终的流出液会富含可富含MgSO4，其可通过加压结晶化或常规蒸发进行结晶。MgSO4固体可与煤或任意其他还原剂一起送至炉中来产生MgO和SO2。MgO可用作中和剂而SO2可送至制酸设备。
本方法的一些优点如下：
●增加了有价值金属如镍和钴的提取；
●更好的矿床开采；
●降低了酸的消耗；
●降低了中和剂的消耗；
●更好的矿浆沉降性能；
●减少了絮凝剂的消耗；
●不需要腐泥土/褐铁矿的分离；
●更好地利用高压釜游离酸度。
Claims (8)
1.一种镍红土矿浸出液的直接纯化方法，其中包括如下步骤：
(i)调节浸提溶液的pH至1.0～3.0；
(ii)采用离子交换树脂相对于铁离子和亚铁离子选择性地吸附镍和铜，以及加载了一些铁，其中在5BV/h至50BV/h的流量和0℃至100℃的温度范围下，通过使用质量浓度为0.25％至2.5％的稀硫酸溶液或通过使用在1至6的pH范围下浓度为20g/L至120g/L的硫酸镍溶液来从所述树脂中去除铁；
(iii)用浓度为10％至20％的硫酸溶液洗脱镍；
(iv)回收镍。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述浸提溶液的pH调节至1.5～2.0。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述离子交换树脂是具有二甲基吡啶胺官能团的离子交换树脂。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述浸提溶液在0℃至100℃，并在5BV/h至50BV/h(树脂床体积每小时)的流量下供入系统中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中将所述浸提溶液在20℃至70℃的温度下供入系统中。
6.根据权利要求4所述的方法，其中将所述浸提溶液在15BV/h至25BV/h(树脂床体积每小时)的流量下供入系统中。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在常规固定床系统中在逆流连续系统(clX)下采用所述离子交换树脂。
8.根据权利要求1或2所述的方法，包括在所述调节pH步骤之前去除固体的步骤。
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