CN103789554B

CN103789554B - 一种铜镍渣的分步浓差浸出方法

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Publication number: CN103789554B
Application number: CN201410087735.2A
Authority: CN
Inventors: 莫红兵; 刘耀池; 钱江涛
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: CN103789554A

Abstract

本发明公开了一种铜镍渣的分步浓差浸出方法，该方法是将铜镍渣研磨成矿粉后，加入到浓无机酸溶液中浸出一段时间后，加入水将浸出浆料稀释到一定程度，进一步浸出一段时间后，固液分离，分别处理回收浸出液和浸出渣中的有价金属；该方法能将铜镍渣中的铁高效酸浸出，且能有效固液分离，实现高效回收铜镍渣中的有价资源。

Description

一种铜镍渣的分步浓差浸出方法

技术领域

本发明涉及一种铜镍渣的分步浓差浸出方法，属于湿法冶金领域。

背景技术

中国铜产量大于400万t仅次于智利，居世界第二。生产一吨铜产生212t的铜渣,因此，我国铜渣量约1000万t。由于我国的铜矿资源具有共伴生矿多、品味低的特点，因此在这数量巨大的铜渣中,存在着大量可以回收利用的二次资源。另一方面,我国的资源现状十分严峻，有色金属和黑色金属储量相对不足，矿石严重依赖于进口，已成为世界上最大的矿石进口国和有色金属消费国。因此，综合回收利用铜镍渣中的有价资源不仅具有战略意义而且有非常好的市场前景。

铜镍渣的主要组分包括铁橄榄石、磁铁矿、铜锍和镍钴等。目前湿法处理铜镍渣技术主要是氯化浸出法和直接酸化浸出法。文献“铜渣综合利用的研究进展”（冶金能源，2009，28:44-48）利用氯化浸出法来选择性浸出铜镍渣中的有价金属，氯化浸出法一般是先用次氯酸盐产生氯气，再由氯气和铜镍渣反应，从而浸出渣中的有价金属，这种方法产生氯气污染环境，操作安全性差，不利于大规模安全生产；文献“用硫酸从含铜镍渣中浸出铜的实验研究”（湿法冶金，2013，32:358-360）利用铜镍渣直接加硫酸浸出，结果表明铜镍渣中的80%的铜被浸出，铁液有35.14%被浸出，浸出渣达到炼铁的要求，液体进一步分离可以回收铜。直接酸化浸出法就是直接按一定比例加酸和水浸出一段时间，然后固液分离，但是由于铜镍渣中硅含量高，高活性的硅在酸浸出时大量溶出，导致浸出后的固液分离非常困难，并且液相中的硅含量很高，超过一定浓度时，液相就会变成为水凝胶，不能进行后续处理。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是在于提供一种能将铜镍渣中的铁高效酸浸出，且能有效固液分离，实现高效回收铜镍渣中有价资源的分步浓差浸出方法。

本发明提供了一种铜镍渣的分步浓差浸出方法，该方法是将铜镍渣研磨成矿粉后，与无机酸混合，维持温度为40～70℃，无机酸的质量百分比浓度为30～80%的条件下，浸出30～90min，得到酸浸出浆液；在所得酸浸出浆液中加入水将无机酸的质量百分比浓度调节到5～25%，进一步在20～60℃的温度条件下，浸出45～95min后，固液分离，分别处理回收浸出液和浸出渣中的有价金属；所述的铜镍渣主要包括以下组分：Cu>0.15wt%,Ni>0.05wt%，SiO₂<50wt%，Fe>20wt%；所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氟酸中一种或几种。

所述的铜镍渣根据选择的铜镍渣不同可能含有少量或微量的钴。

优选的浸出方法中在所得酸浸出浆液中加入水将无机酸的质量百分比浓度调节到5～20%。

所述的铜镍渣研磨成粒度在40～325目的范围内。

所述的无机酸用量为铜镍渣中铁的理论摩尔量的0.5～1.8倍。

优选的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中一种或几种。

所述的浸出渣通过浮选富集制备铜钴镍的混合精矿；所述的浸出液用于制备氧化铁红，或者制备铁精粉、水玻璃和回收铜钴镍产品。

所述的固液分离包括过滤、离心或浓密。

本发明的铜镍渣的分步浓差浸出方法，包括以下步骤：

（a）将铜镍渣采用磨机研磨，直至粒度达到40～325目；

（b）将步骤（a）中研磨好的铜镍渣粉末，加入到第一级浸出槽，加入铜镍渣中铁理论摩尔量0.5～1.8倍的无机酸，保持矿浆中无机酸的质量百分比浓度为30～80%，在温度为40～70℃条件下浸出30～90min，得到酸浸出浆液；

（c）将步骤（b）中第一级浸出槽得到酸浸出浆液快速打入第二级浸出槽，同时加入水，调节酸浸出浆液中无机酸浓度为5～25%，进一步在温度为20～60℃的条件下，浸出45～95min；

（d）从步骤（c）中出来的浸出浆料，采用分离设备进行固液分离，分离所得浸出渣通过浮选富集制备铜钴镍的混合精矿；分离所得浸出液用于制备氧化铁红，或制备铁精粉、水玻璃和回收铜钴镍产品。

本发明的有益效果：本发明主要解决的现有技术中难题是铜镍渣在酸性浸出时，大量活性硅的溶出，极易导致硅凝胶的产生，使固液分离困难，不能进行后续处理。发明人在铜镍渣酸浸出的研究过程中发现，在适当的温度条件下，先采用浓无机酸对铜镍渣浸出适当时间，再将浓无机酸稀释后进一步浸出适当时间，具有意料不到的效果，一方面能将SiO₂快速析出，避免了高活性硅的大量溶出，有效防止硅凝胶的产生，使浸出浆料能快速有效固液分离，另一方面，铁浸出率高达90%以上，浸出渣中的铜钴镍大量富集，有效实现了铜镍渣中有价金属的回收；其次本发明方法操作简单，易于连续化工业生产，环境友好、操作安全性好。

附图说明

【图1】为本发明铜镍渣的浸出工艺流程图。

【图2】为本发明实施例1的分步浓差浸出方法和对比实施例1直接酸浸法获得的浸出浆料的对比图：A为直接酸浸法获得的浸出浆料；B为分步浓差浸出方法获得的浸出浆料。

具体实施方式

以下实施例旨在对本发明内容作进一步的说明，而不是限制本发明的保护范围。

实施例1

1、磨矿

采用闭路磨矿方案，将铜镍渣经过振动给料器给料，由皮带输送机送入磨机；达到70～75%-80目的粒度要求后，经螺旋输送机及斗式提升机提升至粉料仓，备用；铜镍渣的主要成分含量如表1所示；

2、分步浓差浸出

将粉料仓中已粉磨好的铜废渣称量后加入到第一级浸出槽，同时按比例加入水和硫酸，硫酸的加入量为铜镍渣中铁理论摩尔量的1.1倍，保持浸出时矿浆中硫酸质量百分比浓度为80%，在温度为50℃条件下浸出30min；将第一级浸出完毕的矿浆快速打入第二级搅拌浸出槽，同时按比例加入水，保持矿浆硫酸质量百分比浓度为10%的条件下，进一步在30℃下，浸出95min；

3、固液分离

浸出完毕后，浸出效果如图2中B所示，从图中可以看出，浸出浆料无絮状胶体产生，可以采用常规过滤设备分离，用过滤设备进行固液分离后，固相用水冲洗1次，通过浮选生产铜钴镍的混合精矿；浸出效果数据如表1所示，液相中主要是Fe、Cu、Ni、Co和Si，下一步处理制备氧化铁红（其中Fe的回收率达到90%）、或制备铁精粉、水玻璃和回收铜钴镍产品。

表1为实施例1浸出效果和铁回收效果数据

对比实施例1

1、磨矿

采用闭路磨矿方案，将铜镍渣经过振动给料器给料，由皮带输送机送入磨机；达到70～75%-80目的粒度要求后，经螺旋输送机及斗式提升机提升至粉料仓，备用；

2、浸出

将粉料仓中已粉磨好的铜废渣100kg称量后加入到浸出槽，同时按比例加入水和硫酸，硫酸的加入量为铜镍渣中铁理论摩尔量的1.1倍，保持浸出时矿浆中硫酸酸质量百分比浓度为35%，在温度为50℃条件下浸出80min后矿浆形成凝胶，无法固液分离，如图2中A所示，从图中可以看出胶体凝固，根本无法进行下一步处理。

对比实施例2

1、磨矿

采用闭路磨矿方案，将铜镍渣经过振动给料器给料，由皮带输送机送入磨机；达到70～75%-200目的粒度要求后，经螺旋输送机及斗式提升机提升至粉料仓，备用；

2、浸出

将粉料仓中已粉磨好的铜废渣100kg称量后加入到浸出槽，同时按比例加入水和盐酸，盐酸的加入量为铜镍渣中铁理论的0.9倍，保持浸出时矿浆中盐酸质量百分比浓度为5%，在温度为90℃条件下浸出45min后矿浆形成凝胶，无法固液分离。

对比实施例3

铜镍渣磨碎至-200目，取100g矿粉待用，在300r/min的搅拌条件下，将矿粉缓慢加入到质量百分比浓度为50%的硫酸溶液中进行反应，保持温度在60℃，矿粉的加入速度维持液固质量比为7:1，反应终点的酸浓度控制在pH小于4，反应2小时后，抽滤固液分离，滤渣用水洗2次，烘干后重25g；滤液放置30分钟后大量硅胶颗粒产生，抽滤后产生的硅胶颗粒，所得滤液继续变成混浊，慢慢变成凝胶，进一步处理回收溶液中的有价金属困难。

实施例2

1、磨矿

采用闭路磨矿方案，将铜镍渣经过振动给料器给料，由皮带输送机送入磨机；达到70～75%-200目的粒度要求后，经螺旋输送机及斗式提升机提升至粉料仓，备用。铜镍渣的主要成分含量如表2所示；

2、分步浓差浸出

将粉料仓中已粉磨好的铜废渣称量100kg后加入到第一级浸出槽，同时按比例加入水和盐酸，盐酸的加入量为铜镍渣中铁理论摩尔量的0.9倍，保持浸出时矿浆中盐酸的质量百分比浓度为35%，在温度为70℃条件下浸出30min；将第一级浸出完毕的矿浆快速打入第二级搅拌浸出槽，同时按比例加入水，保持矿浆盐酸质量百分比浓度为5%的条件下，进一步在40℃下，浸出45min；

3、固液分离

浸出完毕后，用浓密设备进行固液分离，固相用水冲洗2次，通过浮选生产铜钴镍的混合精矿；浸出效果数据如表2所示，液相中主要是Fe、Cu、Ni、Co和Si，下一步处理制备氧化铁红（其中Fe的回收率达到91.5%），或者制备铁精粉、水玻璃和回收铜钴镍产品。

表2为实施例2浸出效果和铁回收效果数据

实施例3

1、磨矿

采用闭路磨矿方案，将铜镍渣经过振动给料器给料，由皮带输送机送入磨机；达到80～85%-325目的粒度要求后，经螺旋输送机及斗式提升机提升至粉料仓，备用；铜镍渣的主要成分含量如表3所示；

2、分步浓差浸出

将粉料仓中已粉磨好的铜废渣100kg称量后加入到第一级浸出槽，同时按比例加入水和硝酸，硝酸的加入量为铜镍渣中铁理论摩尔量的1.4倍，保持浸出时矿浆中硝酸质量百分比浓度为50%，在温度为70℃条件下浸出90min；将第一级浸出完毕的矿浆快速打入第二级搅拌浸出槽，同时按比例加入水，保持矿浆硝酸质量百分比浓度为10%的条件下，进一步在50℃下，浸出95min；

3、固液分离

浸出完毕后，用过滤设备进行固液分离，固相用水冲洗2次，固相通过浮选生产铜钴镍的混合精矿；浸出效果数据如表3所示，液相中主要是Fe、Cu、Ni、Co和Si，下一步处理制备氧化铁红（其中Fe的回收率达到92%），或者制备铁精粉、水玻璃和回收铜钴镍产品。

表3为实施例3浸出效果和铁回收效果数据

实施例4

1、磨矿

采用闭路磨矿方案，将铜镍渣经过振动给料器给料，由皮带输送机送入磨机；达到80～85%-40目的粒度要求后，经螺旋输送机及斗式提升机提升至粉料仓，备用；铜镍渣的主要成分含量如表4所示；

2、分步浓差浸出

将粉料仓中已粉磨好的铜废渣100kg称量后加入第一级浸出槽，同时按比例加入水和磷酸，磷酸的加入量为铜镍渣中铁理论摩尔量的1.8倍，保持浸出时矿浆中磷酸质量百分比浓度为60%，在温度为60℃条件下浸出45min；将第一级浸出完毕的矿浆快速打入第二级搅拌浸出槽，同时按比例加入水，保持矿浆磷酸浓度为18%的条件下，进一步在60℃下，浸出75min；

3、固液分离

浸出完毕后，用过滤设备进行固液分离，固相用水冲洗1次，固相通过浮选生产铜钴镍的混合精矿；浸出效果数据如表4所示，液相中主要是Fe、Cu、Ni、Co和Si，下一步处理制备氧化铁红（其中Fe的回收率达到94%，或者制备铁精粉、水玻璃和回收铜钴镍产品）。

表4为实施例4浸出效果和铁回收效果数据

Claims

1.一种铜镍渣的分步浓差浸出方法，其特征在于，将铜镍渣研磨成矿粉后，与无机酸混合，维持温度为40～70℃，无机酸的质量百分比浓度为30～80％的条件下，浸出30～90min，得到酸浸出浆液；在所得酸浸出浆液中加入水将无机酸的质量百分比浓度调节到5～25％，进一步在20～60℃的温度条件下，浸出45～95min后，固液分离，分别处理回收浸出液和浸出渣中的有价金属；所述的铜镍渣主要包括以下组分：Cu>0.15wt％,Ni>0.05wt％，SiO₂<50wt％，Fe>20wt％；所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中一种或几种。

2.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，在所得酸浸出浆液中加入水将无机酸的质量百分比浓度调节到5～20％。

3.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，所述的铜镍渣研磨成粒度在40～325目的范围内。

4.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于，所述的无机酸用量为铜镍渣中铁的理论摩尔量的0.5～1.8倍。

5.根据权利要求1～4任一项所述的浸出方法，其特征在于，所述的浸出渣通过浮选富集制备铜钴镍的混合精矿；所述的浸出液用于制备氧化铁红，或制备铁精粉、水玻璃和回收铜钴镍产品。