CN105177277A - 赤泥和红土镍矿的综合处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种赤泥和红土镍矿的综合处理方法，包括：(1)将赤泥、红土镍矿和还原剂进行混合，以便得到混合物料；(2)将所述混合物料进行焙烧处理；(3)将步骤(2)所得反应产物进行分离处理，以便得到镍铁产品和尾渣。该方法可以实现红土镍矿中镍的有效回收，并且所得镍铁产品具有较高的品质，从而不仅解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决赤泥利用率低和长期堆存的难题。

Description

赤泥和红土镍矿的综合处理方法

技术领域

本发明属于金属冶炼领域，具体而言，本发明涉及一种赤泥和红土镍矿的综合处理方法。

背景技术

镍作为一种重要的战略金属，具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性。世界上可开采的镍资源有两类，一类是硫化矿，另一类是红土镍矿。由于硫化矿提取工艺成熟，60％的镍产量来源于硫化矿。而世界近期可供开发的硫化矿资源已经不多，加之硫化矿资源勘探周期和建设周期均较长，开发和利用相对比较困难，而红土镍矿资源丰富，采矿成本低，选冶工艺趋于成熟，可生产氧化镍、硫镍、镍铁等多种中间产品，矿源靠海，便于运输，因此开发利用红土镍矿具有重要的现实意义。

针对红土镍矿国内学者开发出了还原焙烧磁选工艺，该方法是以煤为还原剂，在一定温度下使红土镍矿中的镍和铁直接还原为金属，然后通过磨矿磁选回收还原后的镍和铁，得到的产品是粉状的镍铁，称为镍铁粉。还原焙烧磁选法处理红土镍矿的工艺具有成本低、节约能源、镍回收率高等特点，为红土镍矿的开发利用开辟了新的途径。在这个工艺中，为了实现高效回收和获得高品质的金属镍铁产品，通常需要添加含碱金属或碱土金属物质作为添加剂，如碳酸钠、硫酸钠等。这些添加剂主要有两方面作用，一是催化煤气化，从而促进铁矿物的还原，提高铁回收率；第二是作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大条件，便于镍铁颗粒的回收，并优化杂质的脱除，提高产品质量。

赤泥是制铝工业将铝土矿经强碱浸出后，所残留的一种红色、粉泥状且高含水量的强碱性固体废料。一般来说，每生产1吨氧化铝将产生1.0～2.5吨赤泥。我国每年赤泥产生量为3000多万吨，迄今为止仍未找到可大量利用赤泥的有效途径，大多采用堆场湿法存放、直接填海、中和后填海或脱水干化后进行简单处理，不仅占用了大量土地，而且带来了一系列严重的环境污染与生态破坏问题。

但从现有文献看，红土镍矿还原熔炼需要配加一部分强碱性添加剂来实现高的镍回收率，例如碳酸钠、氧化钙等，而拜耳法赤泥中含有大量这种碱性物质，从资源回收利用的角度可以尝试将赤泥利用于红土镍矿的还原熔炼中。此外，低铁红土镍矿由于矿中铁的品位低，火法冶炼中不利于镍的富集和长大，从而影响镍的回收率，而赤泥又有一定铁含量，可以弥补这方面的不足。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种赤泥和红土镍矿的综合处理方法，该方法可以实现红土镍矿中镍的有效回收，并且所得镍铁产品具有较高的品质，从而不仅解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决赤泥利用率低和长期堆存的难题。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种赤泥和红土镍矿的综合处理方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将赤泥、红土镍矿和还原剂进行混合，以便得到混合物料；

(2)将所述混合物料进行焙烧处理；

(3)将步骤(2)所得反应产物进行分离处理，以便得到镍铁产品和尾渣。

由此，根据本发明实施例的赤泥和红土镍矿的综合处理方法该方法可以实现红土镍矿中镍的有效回收，并且所得镍铁产品具有较高的品质，从而不仅解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决赤泥利用率低和长期堆存的难题。

另外，根据本发明上述实施例的赤泥和红土镍矿的综合处理方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述红土镍矿中铁含量不高于13wt％。由此，可以保证所得镍铁产品中的镍具有较高品位，从而提高所得镍铁产品的市场价值。

在本发明的一些实施例中，所述赤泥中氧化钠的质量分数大于4％。由此，可以显著提高焙烧处理过程镍的还原效果。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述赤泥、所述红土镍矿和所述还原剂按照质量比为(40～100)：100：(15～30)进行混合。由此，在提高镍的回收率的同时保证所得镍铁产品具有较高的市场价值。

在本发明的一些实施例中，所述赤泥和红土镍矿的综合处理方法进一步包括：(4)在将所述混合物料进行焙烧处理之前，预先对所述混合物料进行成型处理，以便得到混合球团。由此，可以进一步提高焙烧处理过程镍的还原效果。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，进一步包括：将所述混合物料与石灰石进行混合。由此，可以进一步提高焙烧处理过程镍的还原效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的赤泥和红土镍矿的综合处理方法的流程示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的赤泥和红土镍矿的综合处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种赤泥和红土镍矿的综合处理方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将赤泥、红土镍矿和还原剂进行混合，以便得到混合物料；(2)将所述混合物料进行焙烧处理；(3)将步骤(2)所得反应产物进行分离处理，以便得到镍铁产品和尾渣。发明人发现，通过将赤泥、红土镍矿和还原剂混合，一方面，赤泥中的氧化钠可以催化还原煤的气化，从而促进镍的还原，另一方面，赤泥中的氧化钠可以作为焙烧过程中的助熔剂，同时氧化钠可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na₂O+2NiO·SiO₂＝Na₂O·SiO₂+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低焙烧处理温度，并且可以进一步促进金属镍的还原，进而再经分离处理可以得到高品质的镍铁产品，另外发明人通过大量实验意外发现，赤泥中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，与现有技术相比，本方法通过采用工业废弃物赤泥对红土镍矿进行处理，可以实现红土镍矿中镍的有效回收，并且可以显著降低红土镍矿的处理成本，同时实现化害为利，变废为宝，从而不仅解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决赤泥利用率低和长期堆存的难题。

下面参考图1-2对本发明实施例的赤泥和红土镍矿的综合处理方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：将赤泥、红土镍矿和还原剂进行混合

根据本发明的实施例，将赤泥、红土镍矿和还原剂进行混合，从而可以得到混合物料。发明人发现，通过将赤泥、红土镍矿和还原剂混合，一方面，赤泥中的氧化钠可以催化还原煤的气化，从而促进镍的还原，另一方面，赤泥中的氧化钠可以作为焙烧过程中的助熔剂，同时氧化钠可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na₂O+2NiO·SiO₂＝Na₂O·SiO₂+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低焙烧处理温度，并且可以进一步促进金属镍的还原，进而再经分离处理可以得到高品质的镍铁产品，另外发明人通过大量实验意外发现，赤泥中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，与现有技术相比，本方法通过采用工业废弃物赤泥对红土镍矿进行处理，可以实现红土镍矿中镍的有效回收，并且可以显著降低红土镍矿的处理成本，同时实现化害为利，变废为宝，从而不仅解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决赤泥利用率低和长期堆存的难题。

根据本发明的一个实施例，赤泥、红土镍矿和还原剂的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，赤泥、红土镍矿和还原剂可以按照质量比为(40～100)：100：(15～30)进行混合。发明人发现，赤泥的量不宜过高和过低，若赤泥配入量过低时，相当于外配的氧化钠和铁的量不够，会严重降低镍的回收，而赤泥配入量过高时，赤泥中的铁会部分进入最终产品，导致最终镍铁产品中镍品位降低，从而降低镍铁产品的经济价值。并且发明人通过大量实验意外发现，将赤泥、红土镍矿和还原剂按照质量比为(40～100)：100：(15～30)进行混合时，可以充分发挥赤泥中氧化钠的助熔作用，而且保证所得镍铁产品具有较高的市场价值。

根据本发明的再一个实施例，还原剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，还原剂可以为含碳还原剂，例如可以为粉煤。由此，可以显著降低原料成本。

根据本发明的又一个实施例，红土镍矿中铁含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，红土镍矿中铁含量可以不高于13wt％。发明人发现，若红土镍矿中铁含量过高，加上赤泥中含有的铁，使得所得镍铁产品中铁品位较高，从而降低镍铁产品的市场价值。由此，选用铁含量不高于13wt％的红土镍矿，可以保证所得镍铁产品中镍具有较高的品位，从而提高所得镍铁产品的市场价值。

根据本发明的又一个实施例，赤泥中氧化钠的含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，赤泥中氧化钠的质量分数可以大于4％。发明人发现，若赤泥中氧化钠含量过低，而为了保证氧化钠的助熔效果，必须保证赤泥量较高，而赤泥过多，使得铁含量较高，从而导致所得镍铁产品中镍的品位较低。由此，通过采用氧化钠质量分数大于4％的赤泥，可以明显提高镍铁产品中镍品位。

根据本发明的又一个实施例，该步骤中，可以进一步将混合物料与石灰石进行混合。具体的，可以通过补给石灰石作为助熔剂，从而弥补赤泥中氧化钠的不足。

S200：将混合物料进行焙烧处理

根据本发明的实施例，将上述得到的混合物料进行焙烧处理。发明人发现，通过将赤泥、红土镍矿和还原剂混合进行焙烧处理，一方面，赤泥中的氧化钠可以催化还原煤的气化，从而促进镍的还原，另一方面，赤泥中的氧化钠可以作为焙烧过程中的助熔剂，同时氧化钠可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na₂O+2NiO·SiO₂＝Na₂O·SiO₂+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低焙烧处理温度，并且可以进一步促进金属镍的还原，进而再经分离处理可以得到高品质的镍铁产品，另外发明人通过大量实验意外发现，赤泥中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质。

S300：对S200所得反应产物进行分离处理

根据本发明的实施例，对步骤S200所得反应产物进行分离处理，从而可以得到镍铁产品和尾渣。该步骤中，具体的，可以对步骤S200得到的反应产物进行水淬后进行多段磨矿和磁选，从而实现铁产品和尾渣的分离。

根据本发明实施例的赤泥和红土镍矿的综合处理方法通过将赤泥、红土镍矿和还原剂混合，一方面，赤泥中的氧化钠可以催化还原煤的气化，从而促进镍的还原，另一方面，赤泥中的氧化钠可以作为焙烧过程中的助熔剂，同时氧化钠可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na₂O+2NiO·SiO₂＝Na₂O·SiO₂+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低焙烧处理温度，并且可以进一步促进镍的还原，进而再经分离处理可以得到高品质的镍铁产品，另外发明人通过大量实验意外发现，赤泥中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，与现有技术相比，本方法通过采用工业废弃物赤泥对红土镍矿进行处理，可以实现红土镍矿中镍的有效回收，并且可以显著降低红土镍矿的处理成本，同时实现化害为利，变废为宝，从而不仅解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决赤泥利用率低和长期堆存的难题。

参考图2，根据本发明实施例的赤泥和红土镍矿的综合处理方法进一步包括：

S400：在将混合物料进行焙烧处理之前，预先对混合物料进行成型处理

根据本发明的实施例，在将混合物料进行焙烧处理之前，预先对混合物料进行成型处理，从而可以得到混合球团。由此，可以显著提高焙烧处理过程中混合物料中镍的还原效果，进而经分离处理可以得到镍品位不低于5wt％的镍铁产品。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

将赤泥(干基重)、红土镍矿和粉煤按照质量比为100：100：30进行配料，其中，赤泥中氧化钠质量分数为5.87％，铁含量为31.31wt％，红土镍矿中铁含量为10.71wt％，然后将所得混合配料混匀，得到混合物料，接着对混合物料进行成型处理，得到混合球团，然后将混合球团进行还原焙烧处理，接着将所得焙烧产物水淬后进行两段磨矿和两段磁选，最终得到镍铁产品和尾渣，其中，镍铁产品中镍含量为5.21wt％，铁含量为59.16wt％。

实施例2

将赤泥(干基重)、红土镍矿、粉煤和石灰石按照质量比为50：100：22：35进行配料，其中，赤泥中氧化钠质量分数为5.87％，铁含量为34.29wt％，红土镍矿中铁含量为12.71wt％，然后将所得混合配料混匀，得到混合物料，接着对混合物料进行成型处理，得到混合球团，然后将混合球团进行还原焙烧处理，接着将所得焙烧产物水淬后进行两段磨矿和两段磁选，最终得到镍铁产品和尾渣，其中，镍铁产品中镍含量为6.45wt％，铁含量为65.23wt％。

实施例3

将赤泥(干基重)、红土镍矿和粉煤按照质量比为70：100：24进行配料，其中，赤泥中氧化钠质量分数为5.87％，铁含量为29.86wt％，红土镍矿中铁含量为8.25wt％，然后将所得混合配料混匀，得到混合物料，接着对混合物料进行成型处理，得到混合球团，然后将混合球团进行还原焙烧处理，接着将所得焙烧产物水淬后进行两段磨矿和两段磁选，最终得到镍铁产品和尾渣，其中，镍铁产品中镍含量为7.05wt％，铁含量为55.48wt％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种赤泥和红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，包括：

(1)将赤泥、红土镍矿和还原剂进行混合，以便得到混合物料；

(2)将所述混合物料进行焙烧处理；

(3)将步骤(2)所得反应产物进行分离处理，以便得到镍铁产品和尾渣。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述红土镍矿中铁含量不高于13wt％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述赤泥中氧化钠的质量分数大于4％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述赤泥、所述红土镍矿和所述还原剂按照质量比为(40～100)：100：(15～30)进行混合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(4)在将所述混合物料进行焙烧处理之前，预先对所述混合物料进行成型处理，以便得到混合球团。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，进一步包括：将所述混合物料与石灰石进行混合。