CN104203830B - 制铁用赤铁矿的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种由作为可廉价且稳定获得的原料的通过HPAL工艺生产的含有氧化铁的浸出残渣中精制出可用于制铁原料的程度的硫成分低的氧化铁(赤铁矿)的制造方法。该方法是向氧化镍矿中添加氧化剂和硫酸、浸出镍的工艺中的制铁用(高纯度)赤铁矿的制造方法，其特征在于，将浸出镍之后得到的浸出残渣加热处理到600℃以上，优选加热处理到800℃以上、1400℃以下。
Description
技术领域
本发明涉及将通过氧化镍矿的湿式精炼得到的浸出残渣精制成可用于制铁原料的含硫量少的赤铁矿的制造方法。
背景技术
在钢铁冶炼中采用如下方法：将含有氧化铁的铁矿石与焦炭等还原剂一起装入高炉中加热、还原熔融，得到粗钢，并在转炉中精炼该粗钢，得到目标钢。
作为其原料的氧化铁是有限的资源，而且，维持钢的品质所需的优质的铁矿石的获得逐渐变得困难。
另一方面，关于作为不锈钢原料的镍，随着以往一直使用的硫化矿石的资源枯竭倾向，开发了以低品位的氧化矿石为原料的冶炼技术，逐渐实用化。
具体而言，将褐铁矿和/或腐泥土等氧化镍矿石与硫酸一起放入高压釜等加压装置中，在240～260℃左右的高温高压下浸出镍。
对在该硫酸溶液中浸出的镍，添加中和剂来中和剩余的酸，接着进行固液分离而与浸出残渣分离，然后分离杂质，并作为氢氧化物和/或硫化物等形式的中间原料回收，进一步精制该中间原料，作为镍金属和/或镍的氯化物等形式来利用。
在这种被称为高温高压酸浸出(HPAL：High Pressure Acid Leach)的制造工艺中，即使作为回收目标的有价金属是1～2重量％以下的低品位矿石(以下，关于品位，用“％”表示)，也能基本完全地浸出镍。另外，HPAL工艺的特征在于，通过由浸出液制造中间原料而将有价金属浓缩至与以往的原料相同的品位，且可用与以往大致相同的工序来精制。
另外，该HPAL工艺不仅适用于氧化镍矿，而且还可适用于硫化镍矿石和/或硫化铜矿石、氧化铜矿石等多种矿石。
进而，通过HPAL工艺得到的浸出残渣的主要成分是赤铁矿等形式的氧化铁，它们是由于在作为原料的镍和/或铜的氧化或硫化矿石中均含有远远超过镍和/或铜的含量的量的铁而副产的副产物。
这些浸出残渣由于在高温下生成，因此是化学和环境上稳定的氧化物的形态，但没有特别的利用价值，一直以来都是在残渣抛弃场所进行废弃。因此，如何确保伴随冶炼产生的大量浸出残渣的抛弃场所，成为重大的课题。
而且，HPAL工艺的浸出残渣不能直接用于上述制铁原料。其原因是，在HPAL工艺的浸出残渣中，除了氧化铁以外，还含有脉石和/或杂质，特别是含有硫，需要进行废气处理等，因而不适用于一直以来的一般的制铁工艺中所使用的原料。
特别是可用于制铁原料的氧化铁中的硫的品位根据各个制铁厂的设备能力、生产量等的不同而不同，但一般需要抑制在1％以下。
该硫几乎不含有在最初的氧化镍矿中。然而，在浸出残渣中含有1～3％左右的硫是因为，为中和残留在浸出浆料中的游离硫酸而使硫酸与作为中和剂添加的石灰石和/或消石灰反应而生成的硫酸钙(石膏)引起的。
因此认为，作为添加的中和剂，不使用石灰石或消石灰那样的在中和后形成难溶性沉淀物的添加剂，而采用生成溶解性盐的添加剂即可。
例如，作为适于这种用途的中和剂，可举出：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氧化镁等。
但是，这些中和剂的价格高，或生产量受到限制，在如HPAL工艺那样需要大量中和剂的情况下，工业上难以全量供应。
因此，不得不全量或部分地使用上述那样的在中和后形成难溶性沉淀物的钙类中和剂，因而不能避免硫的混入，因此，不能将在HPAL工艺中生成的浸出残渣加工成赤铁矿而将其用作制铁原料。
另一方面，还已知有使用高压釜等加压装置，分离出黄钾铁矾中的硫的方法。
例如，专利文献1中公开了如下方法，其特征在于，在至少1000kPa的氧分压和130～170℃下将含有黄钾铁矾的残留物和含有硫化锌的物质与40～100g/l的游离硫酸一起在高压釜内搅拌，基本上溶解含残留物和硫化锌的浓缩物中的铁成分和锌成分，将溶液导入用于电解锌的浸出循环通路中，从而以赤铁矿的形式沉淀铁，从上述固体物质中分离硫，残留物供于其它用途。
然而，该方法需要高压釜那样的高价设备，因而设备成本增大，且在生产力方面也存在课题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-176081号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明提供一种由通过HPAL工艺生产的含有氧化铁的浸出残渣精制出可用于制铁原料的程度的硫含量低的赤铁矿的制造方法。
解决课题的手段
用于解决上述课题的本发明的第一发明是一种制铁用(高纯度)赤铁矿的制造方法，其是向氧化镍矿中添加氧化剂和硫酸、浸出镍的工艺中的制铁用(高纯度)赤铁矿的制造方法，其特征在于，将浸出该镍之后得到的浸出残渣加热处理到600℃以上。
本发明的第二发明是一种制铁用(高纯度)赤铁矿的制造方法，其是向氧化镍矿中添加氧化剂和硫酸、浸出镍的工艺中的制铁用(高纯度)赤铁矿的制造方法，其特征在于，将浸出该镍之后得到的浸出残渣加热处理到800℃以上、1400℃以下。
发明效果
根据本发明，实现以下所示的工业上显著的效果。
(1)可以容易地得到可用于制铁原料的低硫品位的赤铁矿。
(2)由于使用可廉价且稳定地获得的原料，因此，可低廉地得到低硫品位的赤铁矿。
(3)由于在精炼过程中排出的浸出残渣等废弃物可适用于制铁原料，因此，可大幅降低被废弃的浸出残渣的量，可实现环境风险的降低、废弃成本的减少、且浸出残渣抛弃场所的建设成本的降低等制造成本的削减。
(4)在生产低硫品位的赤铁矿时，不需要特别的设备，其制造工艺的构筑容易。
附图说明
图1是表示高压硫酸浸出含有有价金属和铁的矿物并回收有价金属的回收工艺的流程和伴随回收工艺的低硫品位的赤铁矿的精制工艺的流程的图。
图2是表示加热温度和浸出残渣中的硫品位的关系的图。
具体实施方式
在本发明中，加热在高压硫酸浸出氧化镍矿石等含有有价金属和铁的矿物时得到的浸出残渣，分离硫，制造硫品位低的可用于制铁原料的高纯度的赤铁矿。
图1表示高压硫酸浸出氧化镍矿石等含有有价金属和铁的矿物并回收有价金属的回收工艺的流程和由伴随该工艺得到的浸出残渣制造低硫品位的赤铁矿的本发明制造方法的精制工艺的流程。
予以说明，白色箭头表示有价金属的回收工艺的流程，黑色箭头表示本发明的赤铁矿的精制工艺的流程。
[赤铁矿的精制工艺]
作为本工艺的起始原料的浸出残渣，如图1所示，是对高压硫酸浸出时得到的浸出液进行中和处理而生成的浸出浆料进行固液分离时作为沉淀物而得到的残渣，以含有中和处理时投入的中和剂和剩余酸的反应生成物的状态形成。因此，为了中和残留在浸出浆料中的游离硫酸，通过使作为中和剂添加的石灰石或消石灰与硫酸反应，而含有数％的来自生成的硫酸钙(石膏)的硫。
[浸出残渣的加热]
因此，作为从这种含有数％的硫的浸出残渣中分离硫成分的方法，对浸出残渣赋予一定条件的加热处理。即，如图1所示，焙烧浸出残渣，蒸发硫成分，精制低硫品位的制铁用氧化铁(赤铁矿)。
图2表示加热温度和浸出残渣中的硫品位的关系。
为了使浸出残渣中的硫品位低于1％，加热浸出残渣的温度为600℃以上，优选为800℃以上的温度，这是有效的。进而，当超过800℃时，硫品位急剧下降，更优选。当达到1300℃时，可降低至0.1％以下，进一步优选，但即使超过1400℃也没有大的差异，则从加热能量的增加和需要炉壁材质的耐热性等设备投资方面考虑，不那么优选。因此，加热温度为600℃以上1400℃以下，优选为800℃以上1300℃以下。
加热时间受炉的大小、残渣量等的影响而不同，因此可适宜调节。另外，对于加热时的气氛，通过在大气等氧化性气氛下进行，伴随加热，硫以二氧化硫的形式被从浸出残渣中除去，从而形成高纯度的氧化铁(赤铁矿)。
实施例
以下，使用实施例说明本发明。
实施例1
将镍品位1％、铁品位46～48％的氧化镍矿石调制成30～40重量％的浆料后，与64重量％的硫酸混合，然后向加压装置中装入该浆料，升温至240～250℃并维持1小时，得到浸出了矿石中的镍的浸出液(HPAL)。
浸出后，将该浸出液冷却至约70℃，然后添加消石灰来中和剩余的酸(中和)。将含有中和剩余酸之后的浸出残渣(以下，将该中和后的浸出残渣称为中和残渣)的浆料使用吸滤器和滤瓶进行固液分离，分离成浸出液和中和残渣(固液分离)。
中和残渣的铁品位为49.9％，硫品位为1.5％。
接着，6等分该中和残渣，并分别升温至30℃、200℃、800℃、1000℃、1200℃、1400℃，在加热1小时后进行冷却。
分析冷却后的浸出残渣的硫品位，其结果示于图2。
由图2所示可知，在大约600℃，硫品位降低至1％左右，超过800℃时，硫品位急剧下降，可有效地分离硫。
表1表示加热后的中和残渣的铁品位和硫品位的测定结果。予以说明，铁品位和硫品位通过荧光X射线分析进行测定。
[表1]
综上，通过使用本发明，可以从HPAL浸出残渣中分离硫，从而可以精制出可用于制铁用原料的赤铁矿。
Claims (2)
1.制铁用赤铁矿的精制方法，其是向氧化镍矿中添加氧化剂和硫酸、浸出镍、使用生成硫酸钙的中和剂的工艺中的制铁用赤铁矿的制造方法，其特征在于，将浸出镍之后得到的浸出残渣加热处理到600℃以上。
2.制铁用赤铁矿的精制方法，其是向氧化镍矿中添加氧化剂和硫酸、浸出镍、使用生成硫酸钙的中和剂的工艺中的制铁用赤铁矿的制造方法，其特征在于，将浸出镍之后得到的浸出残渣加热处理到800℃以上、1400℃以下。
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