CN104263909B - 从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺。包括以下步骤：A、将氧化镍矿和焦粉分别破碎、球磨；B、氧化镍矿氯化焙烧；C、制备经氯化焙烧后的氧化镍矿水浸出液；D、生产含镍钴铁化合物的混合物产品。本发明生产出含镍钴铁化合物的混合物产品含硫低，镍的品位高，可供生产不锈钢使用。与传统的氧化镍矿湿法处理工艺相比较，本发明的从氧化镍矿回收镍钴铁的方法是一项资源综合利用效率高，能耗低，对环境友好而且易于实施的工艺。

Description

从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺
技术领域
本发明涉及湿法冶金，具体而言，涉及从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺。
背景技术
氧化镍矿通常是一种含有多种金属元素的共生矿物。含有铁、镍、钴、锰、铝和镁等。为了回收利用这些有价金属元素，人们采用了火法冶金和湿法冶金等方法。
传统的氧化镍矿火法冶金处理技术有回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼生产镍铁；烧结-鼓风炉硫化熔炼生产低冰镍；以及烧结-高炉还原熔炼生产镍生铁。回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼是处理氧化镍矿的经典工艺，该方法具有工艺适应性强、流程简短、镍回收率高等特点。鼓风炉硫化熔炼可产出含镍8～15％的低冰镍产品。烧结-高炉还原熔炼是在借鉴高炉炼铁工艺的基础上开发出的氧化镍矿处理方法，生产含镍2～5％的镍生铁。
由于在氧化镍矿中每种有价金属元素含量相对较少，所以采用火法冶金冶炼的能耗较高，这是氧化镍矿火法冶炼的主要缺点。于是，人们采用湿法冶金的方法，选择性地提取其中的有价金属。近年来，氧化镍矿硫酸湿法提取技术获得迅速发展。
常用的氧化镍矿硫酸湿法提取技术有：硫酸加压浸出、硫酸常压浸出、硫酸堆浸以及还原焙烧--氨浸等。硫酸加压浸出处理氧化镍矿，镍、钴浸出率可以达到95％左右。还原焙烧-氨浸工艺具有试剂NH3可循环使用，能耗量小，能综合回收镍、钴、铁等优点，而镍、钴浸出率偏低是其主要缺点。硫酸常压浸出氧化镍矿，所得到的浸出液中通常含有10～30g/L的铁、3～5g/L的镍、0.1～0.3g/L的钴、30～40g/L的镁。上述工艺的重点是回收利用溶液中的镍和钴，而把有价元素铁、镁等均作为杂质元素处理废弃。另外，在该工艺的用氧化钙或氢氧化钙预先中和去除铁和铝过程中，由于与铁和铝的吸附共沉淀，以及局部碱度过高，经常导致宝贵的镍和钴大量损失。
在先申请的氧化镍矿焙烧浸出回收镍钴锰铁的方法(申请号201210446215.7)，先将氧化镍矿进行球磨得矿粉，然后向矿粉中加入矿粉添加剂，成球焙烧后再使用水或者稀盐酸对焙烧矿料进行浸出处理，得到氧化镍矿的浸出液，向浸出液中加入氧化剂进行处理获得钴氧化物和锰氧化物的共沉淀，向滤液中加入氧化钙或氢氧化钠进行处理，获得含镍和铁的混合物沉淀。这种方法可有效地利用矿产资源，实现了氧化镍矿浸出液中镍、钴、锰和铁共4种元素的回收利用，节约了生产成本。但是，由于这种生产方法加的碳还原剂较多，烧结温度过高1100——1300℃，超过了氧化镍的沸点973℃，易挥发和发生氯化离析，挥发出的金属氯化物被碳还原成金属不溶于水，很难用水浸出。
中国博士论文数据库20101231发布的李金辉等研究的氯盐体系提取红土矿中镍钴的工艺及基础研究的论文，公开了一种红土镍矿中温氯化焙烧实验研究，虽然实验取得了较好的氯化效果，但浸出时还得用PH为1的酸化水，不能直接用清水浸出。
发明内容
本发明的为了克服现有技术中存在的不足，提供一种从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的方法。本发明把镍、钴和铁三种元素作为有价元素回收利用，特别是能够提高镍、钴和铁的回收率。
本发明的发明目的是采用以下技术方案实现的：
一种从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺，包括以下步骤：
A、准备原料氧化镍矿和焦粉
氧化镍矿和焦粉运至原料堆场，将氧化镍矿和焦粉分别破碎、球磨；
B、氧化镍矿氯化焙烧
在A步骤制备后的氧化镍矿中，拌入氯化剂和焦粉并搅拌均匀。再将拌入氯化剂和焦粉的氧化镍矿进行氯化焙烧，焙烧后冷却，从而使氧化镍矿中的镍、钴、铁转化为水溶性氯化物；
C、制备经氯化焙烧的氧化镍矿清水浸出液
将所述经氯化焙烧的氧化镍矿放入浸出槽中，加水进行浸出处理；浸出完毕后用压滤机压滤，使固液分离；
D、生产含氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁的混合物产品
在C步骤中获得的浸出液中加入中和剂氧化钙或者氢氧化钙，搅拌进行中和处理，使镍、钴、铁化合物共沉淀，用板框压滤机压滤，产出含有氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁的混合物。
本发明与现有技术相比，取得了以下有益效果：
1、由于氧化镍矿的金属元素经中温氯化焙烧，生成可溶于水的金属氯化物，实现了氧化镍矿清水浸出液中镍钴铁三种元素的回收利用。
2、由于本发明加入了氯化钠使得复配盐具有更低的共熔点温度，可以使氯化剂在较低温度下熔化渗入矿料内部，并且能够在较宽温度范围内产生氯化氢气体，避免了集中释放而无法有效氯化有价金属，提高了氯离子的利用率。
3、本发明由于加入了合适的碳元素，氯化率得到了提高，因为红土镍矿属于复杂的化合物，直接加固体氯化剂进行氯化，是难于氯化的，为了提高氯化率，必须降低氯化反应产生的O2的逸度，实践证明，在氯化过程中加入还原剂C，使之与O2结合生成稳定的化合物，提高红土镍矿的氯化率，防止了镍钴向氧化的方向发展。
因此，与传统的氧化镍矿湿法处理工艺相比较，本发明使用了氯化焙烧法一步法生产工艺，从而缩短了工艺流程，减少了设备投资，为后道工序提供了便利，可以使用水不用酸进行浸出，降低了成本，生产环境友好，镍的回收率高。
具体实施方式
以下通过具体实施方式和实施例详细说明本发明。
一种从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺，包括以下步骤：
A、准备原料氧化镍矿和焦粉
将氧化镍矿和焦粉运至原料堆场分别破碎、球磨，粒度均为100目-120目；
B、氧化镍矿氯化焙烧
按氧化镍矿重量比拌入20％～25％氯化剂和2％焦粉，并搅拌均匀。所使用的氯化剂为结晶氯化铝、无水氯化亚铁、氯化铵、氯化钠、氯化镁其中的一种或者任意几种的任意混合比例的混合物。将拌入氯化剂和焦粉的氧化镍矿在800～900℃温度下进行氯化焙烧1～4小时，焙烧后冷却至100～200℃；
C、制备经氯化焙烧的氧化镍矿清水浸出液
将所述的经氯化焙烧并冷却的氧化镍矿放入浸出槽中，加入清水进行浸出处理并搅拌，使用的清水与所述的氧化镍矿的重量之比为3∶1；控制浸出温度80～100℃、浸出时间40～70分钟；浸出完毕后用板框压滤机压滤，固液分离，得到浸出液和滤渣。
D、生产含氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁的混合物产品
在浸出液中加入中和剂氧化钙或氢氧化钙，在温度60～80℃的条件下搅拌进行中和处理，反应时间60～80分钟，终点PH＝7～9。使含氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁的混合物共沉淀，再用板框压滤机压滤，产出含有氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁的混合物。
以下用非限定性实施例对本发明的工艺作进一步的说明，以有助于理解本发明及其优点。
实施例1
氧化镍矿的成分中含有(重量％)：Ni 1.45％、Fe 14.5％、CO 0.08％、MgO18.5％、SiO 35.7％、CaO 0.3％、Al2O3 6.08％、Cr 1.02％。
将氧化镍矿和焦粉分别破碎、球磨，球磨后的细度为100目。
氯化焙烧条件：按氧化镍矿重量加入10％氯化铵、10％氯化钠和2％焦粉并搅拌均匀，焙烧温度800℃，焙烧时间1小时，冷却至150℃。
浸出条件：清水与氧化镍矿粉的重量比3∶1，浸出温度85℃、浸出时间60分钟，搅拌线速度4.5m/s。浸出率：镍90％、钴85％、铁15％。
镍钴铁化合物的混合物共沉淀条件：加入氢氧化钙浆液，中和沉淀温度60℃、反应时问60分钟，控制终点PH＝8.5，得到含镍钴铁化合物的混合物。
实施例2
所用氧化镍矿组成含有(重量％)：Ni 1.65％、Fe 16.3％、Co 0.07％、MgO15.8％、SiO2：41.2％、CaO 0.2％、Al2O3 5.28％、Cr 0.92％。
将氧化镍矿和焦粉分别破碎、球磨，球磨后的细度为100目。
氯化焙烧条件：按氧化镍矿重量比加入20％氯化铝、5％氯化钠和2％焦粉并搅拌均匀，焙烧温度850℃，焙烧时间2小时，冷却至200℃。
浸出条件：清水与氧化镍矿粉的重量比3∶1，浸出温度85℃，浸出时间60分钟，搅拌线速度5m/s。浸出率：镍88％、钴76％、铁54％。
镍钴铁化合物的混合物共沉淀条件：加入氢氧化钙浆液，中和沉淀温度60℃、反应时间60分钟，控制终点PH＝7.5，得到含镍钴铁化合物的混合物。
实施例3
所用氧化镍矿组成(重量％)中：Ni 1.82％、Fe 13.5％、CO 0.08％、MgO 16.5％、SiO2 38.2％、CaO 0.32％、Al2O3 4.57％、Cr 1.15％。
将氧化镍矿和焦粉分别破碎、球磨，球磨后的细度为120目。
氯化焙烧条件：按氧化镍矿重量比加入10％氯化钠，10％氯化镁和2％焦粉，焙烧温度900℃，焙烧时间3小时，冷却至150℃。
浸出条件：清水与氧化镍矿粉的重量比3∶1，浸出温度90℃，浸出时间45分钟，搅拌线速度5m/s。浸出率：镍80％、钴66.5％、铁56％。
镍钴铁化合物的混合物共沉淀条件：加入氢氧化钙浆液，中和沉淀温度70℃、反应时间75分钟，控制终点pH＝9，得到含镍钴铁化合物的混合物。
实施例4
所用氧化镍矿组成(重量％)中：Ni 1.95％、Fe 13.8％、CO 0.09％、MgO 14.8％、SiO239.8％、CaO 0.12％、Al2O3 5.6％、Cr 0.96％。
将氧化镍矿和焦粉分别破碎、球磨，球磨后的细度为120目。
氯化焙烧条件：按氧化镍矿重量比加入20％无水氯化亚铁、2％氯化钠和2％焦粉并搅拌均匀，焙烧温度850℃，焙烧时间4小时，冷却至100℃。
浸出条件：清水与氧化镍矿粉的重量比3∶1，浸出温度90℃，浸出时间60分钟，搅拌线速度5m/s。浸出率：镍79％、钴63％、铁47％。
镍钴铁化合物的混合物共沉淀条件：加入氢氧化钙浆液，中和沉淀温度75℃、反应时间80分钟，控制终点PH＝9，得到含镍钴铁化合物的混合物。

Claims (3)

1.一种从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺，包括以下步骤：
A、准备原料氧化镍矿和焦粉：
氧化镍矿和焦粉运至原料堆场，将氧化镍矿和焦粉分别破碎、球磨；
B、氧化镍矿氯化焙烧：
氧化镍矿中拌入氯化剂和焦粉并搅拌均匀，进行氯化焙烧，焙烧后冷却，从而使氧化镍矿中的镍、钴、铁转化为水溶性氯化物；所述B步骤中，按氧化镍矿重量比拌入20％～25％氯化剂和2％焦粉，并搅拌均匀，所使用的氯化剂为结晶氯化铝、无水氯化亚铁、氯化铵、氯化钠、氯化镁其中的一种或任意几种的任意混合比例的混合物；将拌入氯化剂的氧化镍矿在900℃温度下进行氯化焙烧1～4小时，焙烧后冷却至100～200℃；
C、制备经氯化焙烧的氧化镍矿水浸出液：
将所述经氯化焙烧的氧化镍矿放入浸出槽中，加入水进行浸出处理；浸出完毕后用压滤机压滤，使固液分离；所述C步骤中，将所述的经氯化焙烧并冷却的氧化镍矿放入浸出槽中，加水进行浸出处理并搅拌，使用的水与矿粉的重量之比为3∶1；控制浸出温度80～100℃、浸出时间40～70分钟；浸出完毕后用板框压滤机压滤，固液分离，得到浸出液和滤渣；
D、生产含氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁的混合物产品：
在C步骤中获得的浸出液中加入中和剂氧化钙或者氢氧化钙，搅拌进行中和处理，使镍、钴、铁化合物共沉淀，用板框压滤机压滤，产出含有氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺，其特征在于：所述A步骤中，将氧化镍矿破碎、球磨，粒度为120目。
3.根据权利要求1所述的一种从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺，其特征在于：所述D步骤中，在C步骤中获得的浸出液中加入中和剂氧化钙或者氢氧化钙，在温度60～80℃的条件下搅拌进行中和处理，反应时间60～80分钟，终点PH＝7～9；使含氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁的混合物共沉淀，再用板框压滤机压滤，产出含有氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁的混合物。
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