CN105970002A - 利用尾气回收红土镍矿中镍的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用尾气回收红土镍矿镍的方法，包括：破碎并研磨蛇纹石状镍矿石，并与磁性镍尾矿搅拌成混合矿；将盐酸溶液与混合矿搅拌均匀后，对混合矿进行改性；将盐酸溶液与生石灰粉混合搅拌均匀制成泥状添加剂；将改性后的混合矿、泥状添加剂和碳质还原剂混合均匀，并压制成半成品块；将半成品块氯化焙烧后，进行水淬，水淬后将矿粉研磨，并分离出镍铁精粉和磁性镍尾矿。本发明利用氯化焙烧产生的尾气对蛇纹石状镍矿和磁性镍尾矿进行改性，提高氯化焙烧结合磁选工艺处理红土镍矿的镍回收率，解决传统氯化焙烧结合磁选工艺处理蛇纹石状矿石和磁性镍尾矿的镍回收率较低，且所产生的尾气、废液破坏生态环境的问题。

Description

利用尾气回收红土镍矿中镍的方法
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其是涉及一种利用尾气回收红土镍矿中镍的方法。
背景技术
氯化焙烧是指将矿物原料与氯化剂混合，在一定的温度和气氛下进行焙烧，有价金属转变为气相或凝聚相的金属氯化物与物料其他组分分离的过程。利用氯化焙烧结合磁选的方法可有效地将红土镍矿中的镍、铁元素富集并与无磁性的脉石分离，获得镍铁精粉，是一种能耗低、适应性强的红土镍矿精炼工艺。
红土镍矿又称氧化型镍矿，大多数具有工业意义的红土镍矿床均发育于橄榄岩基岩之上，是在热带或亚热带地区经过大规模的长期化学风化，由铁、铝、硅等含水氧化物组成的矿石。化学风化的红土镍矿为疏松粘土状镍矿石，未化学风化的红土镍矿为蛇纹石状镍矿石，多数红土镍矿为粘土状镍矿石和蛇纹石状镍矿石的混合矿。
由于粘土状镍矿石经过长期化学风化，镍矿石中大部分晶格结构已经被破坏，镍、铁等金属元素主要以氧化物的形式存在，通过氯化焙烧可以较容易被还原并富集为单质金属微粒，并通过重磁选的方法与脉石分离得到镍铁精矿，镍元素的回收率也较高。
蛇纹石状镍矿石为层状结构，每个复合层呈正八面体，镍以类质同象的形式取代部分镁离子存在于蛇纹石晶格的八面体顶点处，当蛇纹石被加热到600-700℃时，会脱去结晶水生成镁橄榄石与非晶质二氧化硅，进一步升高温度部分镁橄榄石与二氧化硅结合生成顽火辉石。顽火辉石为斜方辉石族，是一种复杂的铁镁硅酸盐固溶体，而氯化离析反应的温度(约900℃-1200℃)恰好能使部分蛇纹石生成顽火辉石。在实际生产中，采用传统氯化焙烧结合磁选的方法，蛇纹石状镍矿石的镍、铁元素由于被生成的顽火辉石包裹，回收率要大幅低于粘土状镍矿石的镍回收率。
红土镍矿采用氯化焙烧结合强磁磁选(磁感应强度大于3000高斯)的方法分离出磁性矿和非磁性尾矿后，为进一步去除磁性矿中的脉石并提高磁性矿中镍元素的含量，可以采用弱磁磁选(磁感应强度小于1500高斯)的方法分离出镍铁精粉(镍元素含量超过4％)和磁性镍尾矿。这种磁性镍尾矿虽然具有一定的磁性，但其镍元素含量只与未加工的红土镍矿含量相当，其主要成分正是红土镍矿经过高温焙烧后形成的顽火辉石，如将磁性尾矿再采用传统氯化焙烧结合磁选的方法，铁、镍元素很难从顽火辉石内分离出来，因此，磁性镍尾矿中的镍回收率比蛇纹石状镍矿的镍回收率更低。
此外，传统的氯化焙烧结合磁选的方法在焙烧过程中会产生含有大量盐酸(HCl)的尾气，盐酸是强酸，有极强的酸性和腐蚀性，如果直接排放到大气中会对周围环境造成严重破坏，传统的办法是利用石灰水吸收盐酸，生成中性盐溶液后排走，但长期排放含盐溶液同样会造成周边水体的盐碱化，对环境造成破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：利用氯化焙烧产生的尾气对蛇纹石状镍矿和磁性镍尾矿进行改性，提高氯化焙烧结合磁选工艺处理红土镍矿的镍回收率，并解决所产生的尾气、废液破坏生态环境的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种利用尾气回收红土镍矿镍的方法，包括：
破碎并研磨蛇纹石状镍矿石，并与磁性镍尾矿搅拌成混合矿。
利用水吸收氯化焙烧所产生尾气中的盐酸，生成盐酸溶液；
将盐酸溶液与混合矿搅拌均匀后，对混合矿进行改性；
将盐酸溶液与生石灰粉混合搅拌均匀制成泥状添加剂；
将改性后的混合矿、泥状添加剂和碳质还原剂混合均匀，并压制成半成品块；
将半成品块氯化焙烧后，进行水淬，水淬后将矿粉研磨，并分离出镍铁精粉和磁性镍尾矿。
本发明的有益效果在于：区别于现有技术，本发明利用氯化焙烧产生的尾气对蛇纹石状镍矿和磁性镍尾矿进行改性，提高氯化焙烧结合磁选工艺处理红土镍矿的镍回收率，解决传统氯化焙烧结合磁选工艺处理蛇纹石状矿石和磁性镍尾矿的镍回收率较低，且所产生的尾气、废液破坏生态环境的问题。
附图说明
图1为本发明方法具体实施例的流程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：利用氯化焙烧产生的尾气对蛇纹石状镍矿和磁性镍尾矿进行改性，提高氯化焙烧结合磁选工艺处理红土镍矿的镍回收率。
请参照图1，本发明提供一种利用尾气回收红土镍矿镍的方法，所采用的技术方案包括如下步骤：
步骤1：将蛇纹石状镍矿石破碎并研磨至-50目以下后，与磁性镍尾矿搅拌成混合矿。
步骤2：将氯化焙烧所产生的尾气送入烟气吸收塔中，利用水吸收尾气中的盐酸，当盐酸溶液的浓度达到10％～30％范围内，取出盐酸与混合矿按照质量比为1：4～1：8的范围内搅拌均匀后，静置1小时以上，对混合矿进行改性。
其中，碳(C)与氧气(O2)在燃烧时可生成CO或CO2，其中，CO与氯化物、水蒸气的高温下可以提取出所需的金属(如Ne、Mg、Fe、Ca等)以及Hcl气体、CO2。
步骤3：将剩余盐酸溶液与生石灰粉按照质量比为1：2～1：5的范围内混合搅拌均匀制成泥状添加剂。
步骤4：将加入盐酸溶液的混合矿、相当于混合矿质量10％～30％泥状添加剂和相当于混合矿质量6％～8％的碳质还原剂混合均匀，也可按照该比例与配好氯化剂和碳质还原剂的粘土状镍矿粉混合，用矿粉压砖机压制成边长为10cm～30cm的方形多孔砖，或用矿粉压球机制成直径2cm～5cm的球团。
步骤5：将方形多孔砖或球团放入还原气氛烧结炉中氯化焙烧30-90分钟后，倒入水池中进行水淬，水淬后将矿粉研磨至-50目以下，先用强磁磁选机(磁感应强度大于3000高斯)将矿粉分成磁性矿和非磁性尾矿，再用弱磁磁选机将矿粉分成镍铁精粉和磁性尾矿。
步骤6：将磁性尾矿送回至步骤1与蛇纹石状镍矿石制成新的混合矿。
上述步骤中涉及到的化学方程式如下：
氯化焙烧过程中生成盐酸的反应方程式：
金属氧化物氯化过程反应方程式：
产生氢气过程反应方程式：
金属氯化物还原为金属单质过程反应方程式：
其中，使用少量盐酸对混合镍矿进行改性的原理是利用盐酸的强酸性部分夺取组成蛇纹石和顽火辉石里较为活泼的镁、钙等离子，破坏混合镍矿中蛇纹石和顽火辉石较稳定的晶格结构。如果采用大量盐酸浸泡混合镍矿，则会造成铁、亚铁、镍等较不活泼的元素被过量的盐酸浸出而随浸泡液流失，造成浸泡后的混合矿中铁、镍等元素含量的下降，最终造成镍回收率的下降。主要的离子方程式为：
Mg2++2HCl＝2H++MgCl2
Ca2++2HCl＝2H++CaCl2
Fe3++3HCl＝3H++FeCl3
Fe2++2HCl＝2H++FeCl2
Ni2++2HCl＝2H++NiCl2
2H++SiO3 2-＝H2O+SiO2
向剩余盐酸溶液中加入过量的生石灰粉，一方面利用生石灰中和盐酸，生成的氯化钙就是一种氯盐，可在氯化焙烧过程中作为氯化剂使用；另一方面，过量的生石灰在高温下会优先与镍矿中的二氧化硅生成硅酸钙，以减少二氧化硅与镍矿中较不活泼的镍元素的氧化物生成硅酸镍，提高镍的回收率。
应当说明的是，本发明既可用于处理蛇纹石状镍矿石，也可用于处理粘土状镍矿石和蛇纹石状镍矿石的混合镍矿石。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，包括：
破碎并研磨蛇纹石状镍矿石，并与磁性镍尾矿搅拌成混合矿；
利用水吸收氯化焙烧所产生尾气中的盐酸，生成盐酸溶液；
将盐酸溶液与混合矿搅拌均匀后，对混合矿进行改性；
将盐酸溶液与生石灰粉混合搅拌均匀制成泥状添加剂；
将改性后的混合矿、泥状添加剂和碳质还原剂混合均匀，并压制成半成品块；
将半成品块氯化焙烧后，进行水淬，水淬后将矿粉研磨，并分离出镍铁精粉和磁性镍尾矿。
2.根据权利要求1所述利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，破碎蛇纹石状镍矿石后，研磨至-50目以下。
3.根据权利要求1所述利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，将氯化焙烧所产生的尾气送入烟气吸收塔中，利用水吸收尾气中的盐酸，并将盐酸溶液的浓度调制成10％～30％。
4.根据权利要求1所述利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，盐酸与混合矿按照质量比为1：4～1：8的范围内搅拌均匀后，静置1小时以上，对混合矿进行改性。
5.根据权利要求1所述利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，盐酸溶液与生石灰粉按照质量比为1：2～1：5的范围内混合搅拌均匀，以制成泥状添加剂。
6.根据权利要求1所述利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，改性后的混合矿、泥状添加剂和碳质还原剂按照质量比1：(10％～30％)：(6％～8％)混合均匀后，用矿粉压砖机压制成边长为10cm～30cm的方形多孔砖，或用矿粉压球机制成直径2cm～5cm的球团。
7.根据权利要求6所述利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，改性后的混合矿与氯化剂-碳质还原剂制成粘土状镍矿粉混合均匀，其中粘土状镍矿粉包括氯化剂和碳质还原剂，其质量比为(10％～30％)：(6％～8％)，再用矿粉压砖机压制成边长为10cm～30cm的方形多孔砖，或用矿粉压球机制成直径2cm～5cm的球团。
8.根据权利要求6或7所述利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，将方形多孔砖或球团放入还原气氛烧结炉中氯化焙烧30-90分钟后，倒入水池中进行水淬，水淬后将矿粉研磨至-50目以下，先用强磁磁选机将矿粉分成磁性矿和非磁性尾矿，再用弱磁磁选机将矿粉分成镍铁精粉和磁性尾矿。
9.根据权利要求8所述利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，所述强磁磁选机的磁感应强度大于3000高斯。
10.根据权利要求8所述利用尾气回收红土镍矿中镍的方法，其特征在于，回收磁性尾矿，并与蛇纹石状镍矿石制成新的混合矿。
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