CN107012324A

CN107012324A - 一种从铜镍硫化矿中回收主伴生元素的方法及其系统

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Publication number: CN107012324A
Application number: CN201710229424.9A
Authority: CN
Inventors: 赵中伟; 李永立
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2017-08-04
Anticipated expiration: 2037-04-10
Also published as: CN107012324B

Abstract

本发明提供了一种从铜镍硫化矿中回收主伴生元素的方法及其系统，该方法包括：1)向反应底液中持续加入低冰镍和浸出反应液，选择性浸出，收集硫化氢气体、第一浸出液和第一次浸出渣，其中，浸出反应液为质量分数60％‑95％的硫酸；2)向第一次浸出渣中加水溶解，收集第二浸出液和第二浸出渣；3)对第二浸出液除铁，收集除铁后液和除铁渣，除铁后液用于镍和钴的提取，除铁渣用于炼铁；和/或，将第二浸出渣送铜冶炼装置冶炼，分别得到铜和贵金属。本发明提出的方法可以实现镍铜的深度分离，有效地实现镍、铜、钴、贵金属和硫的回收。本发明工艺简单、流程短、效率高，是一种清洁高效的元素回收工艺，易于大规模工业生产。

Description

一种从铜镍硫化矿中回收主伴生元素的方法及其系统

技术领域

本发明涉及有色金属冶金技术领域，更具体地，涉及一种从铜镍硫化矿中回收主伴生元素的方法及其系统。

背景技术

镍是一种重要的战略金属，广泛应用于国防、航空航天、交通运输、石油化工、能源等领域。相当数量的镍矿是硫化矿，伴生有铜、钴和贵金属(金、银和铂族金属)等，如甘肃金川铜镍矿以及新疆喀拉通克铜镍矿。因此在提取镍、铜的同时还需要考虑钴和贵金属的回收。

传统的铜镍硫化矿的冶炼工艺首先是通过造锍熔炼，使铁、镍、钴和铜以硫化物形式富集而形成低冰镍，伴生的贵金属也被富集；然后将低冰镍进行转炉吹炼，将大部分的铁以及硫除去，形成高冰镍。吹炼过程中，往往造成钴的氧化损失(约损失40-60％，难以回收)，而生成的二氧化硫通过制酸系统得到工业硫酸(硫酸因用途和运输半径的问题而大量积存)。之后，吹炼得到的高冰镍的处理方法大致分为三类。

其一是，高冰镍经缓冷后进行磨浮分离，分别得到低铜硫化镍精矿、低镍硫化铜精矿和一次合金。一次合金还需再次硫化-磨浮分离出相应的低铜硫化镍精矿、低镍硫化铜精矿以及二次合金。二次合金用于贵金属的回收，低铜硫化镍精矿用于提取镍，但由于磨浮分离不彻底，后续还需要除去携带的杂质铜，硫化铜精矿用于提铜，自然也有镍作为杂质被携带的问题，造成冶炼工序相当繁琐。

其二，高冰镍还可采用酸选择性浸出工艺，主要分为：低酸加压氧浸或高酸常压浸出。低酸加压氧浸已在我国的阜康冶炼厂应用。据报道，阜康冶炼厂采用低酸两段逆流浸出，首先是一段常压浸出(浸出终液的pH≥6.2)，其次是一段加压氧浸，通过精确控制氧气分压使硫化镍氧化浸出，而使铜不浸出(最终得到浸出液的pH为1.8-2.8，氧压0.05-0.06MPa)。通过两段逆流浸出后获得Cu、Fe≤0.01g/L的硫酸镍溶液，而原料中的铜、贵金属、铁和硫几乎全部以及40％左右的钴留在含镍2％-3％的终渣里。而高酸常压浸出最早在克里斯蒂安松精炼厂应用，该工艺用高浓度的盐酸(275g/L)做浸出剂，得到的浸出富液含镍约120g/L、盐酸160g/L，还有铁、钴、铜各2g/L。大约3％的铜被浸出，大部分留在渣中。然后经过溶剂萃取分离铁、钴、铜后，经蒸发浓缩使氯化镍结晶析出。另外，彭少方等研究了高冰镍硫酸浸出的动力学，并也提及采用间歇式二级逆向浸出。高冰镍的主要成份Ni₂S₃在与酸反应过程中，在较低温度下容易生成难处理β-NiS相，因此高冰镍的高酸常压分解工艺需要在温度高于90℃下才能有效的进行。

其三，高冰镍也可采用高压氧条件下的氨浸出。通过控制溶液中的游离氨含量以及氧压，使铜镍钴转变为金属氨配合物而溶解，同时硫被氧化成硫酸根，贵金属以及铁形成渣相用于回收。浸出过程中游离氨控制尤其重要，浓度低造成浸出率低，浓度过高又会形成钴的高氨络合物，因其不溶而造成钴的损失。

以上三种技术思路均可处理高冰镍。但问题是由低冰镍吹炼成高冰镍的过程当中，大部分的钴进入到吹炼渣中，钴的一次收率低。另外，因流程冗长，约损失10-20％的铂族金属。

为回收吹炼渣中损失的钴，有人将吹炼渣再经火法处理，通过还原熔炼回收损失的钴，还原产物主要成分为铁钴镍的合金以及硫化物，成为钴冰镍。但是由于钴易被氧化，含量低，在吹炼渣中过于分散，即使通过还原熔炼，仅仅只能回收一部分的钴。此外，这一钴冰镍浸出非常复杂，需经三段浸出，第一段主要为合金的浸出，为了防止铜的浸出，需要在浸出过程中或者浸出后通入硫化氢或者加入硫化钠，而后形成的浸出渣再需两段浸出才能得到含钴溶液。这样，大量的铁在硫相-渣相中循环往复，回收工艺也十分繁琐。

总的来说，将低冰镍吹炼成高冰镍，虽较好地解决了铜镍的回收问题，但在伴生钴及贵金属回收方面存在严重问题。而且硫以硫酸的形式产出，市场和运输半径也是令人头疼的问题。

直接处理低冰镍，可望避免上述的吹炼过程中钴与贵金属等伴生有价元素损失的问题。但现有的处理低冰镍的方法在回收伴生有价金属时仍有不便。如低冰镍的硫酸化焙烧可使镍钴铜转化为水溶性的硫酸盐，铁转化为水不溶的氧化物，生成的二氧化硫仍用于制酸。但伴生的铂族金属存留于铁渣中，又需要专门的复杂流程来提取。低冰镍也可以通过氧压酸浸来处理，例如尹飞等以及邓智林等作了详细研究。但氧化生成的硫磺会形成阻滞膜，影响浸出。此外氧压浸出时，相当量的铁转化成铁渣，虽有利于后序的镍钴提取，但贵金属与其夹杂导致回收困难。另外，浸出过程中硫氧化成硫磺进入渣相，仍需要进一步氧化以回收贵金属。

总的来说，现有直接处理低冰镍有火法和湿法两类工艺。火法可采用硫酸化焙烧，然后再选择性浸出有价元素，氧化铁留在浸出渣中，但铁渣中的贵金属回收困难；很多人青睐湿法，湿法一般采用氧压浸出，需要使用高压釜和纯氧，但同样面临要从铁渣中回收贵金属的问题，而且酸性氧压浸出时硫氧化成硫磺形成包裹，贵金属回收依旧困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有铜镍硫化矿冶炼工艺中无法有效实现各元素的回收，特别是元素钴和贵金属的回收率过低。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种从铜镍硫化矿中回收主伴生元素的方法，包括：

1)向反应底液中持续加入铜镍硫化矿经造锍熔炼得到的低冰镍和浸出反应液，选择性浸出，分别收集硫化氢气体、第一浸出液和第一次浸出渣，其中，所述反应底液为质量分数20％-60％的硫酸溶液，所述浸出反应液为质量分数60％-95％的硫酸溶液；

2)向所述第一次浸出渣中加入水，溶解，分别收集第二浸出液和第二浸出渣；

3)对所述第二浸出液进行除铁，分别收集除铁后液和除铁渣，所述除铁后液用于镍和钴的提取，所述除铁渣用于炼铁；

和/或，将所述第二浸出渣送铜冶炼装置冶炼，分别得到铜和贵金属。

在本发明中，使用高浓度硫酸直接处理铜镍硫化矿经造锍熔炼得到的低冰镍，利用镍、钴、铁的硫酸盐在高浓度硫酸溶液中溶解度低的特性，使它们结晶析出进入渣相，进而过滤就可实现与高浓度硫酸溶液分离。

在本发明一个优选实施方式中，浸出反应液优选为质量分数为85％-90％的硫酸溶液。

浸出过程中，硫化亚铜和贵金属不参与反应，也一同留在渣中。含有镍、钴、铁的硫酸盐晶体、硫化亚铜和贵金属的浸出渣经过加水浸出使硫酸盐溶解，过滤后就可得到硫化亚铜和贵金属的二次滤渣和含有镍、钴、铁硫酸盐的水溶液。然后二次滤渣送铜冶炼系统回收铜和贵金属。镍钴铁则经除铁后再萃取分离镍钴就可得到相应的产品。

此外，造锍熔炼过程中得到的部分二氧化硫与浸出过程中生成的硫化氢气体反应，可制备高纯硫磺，便于运输和储存；其余的二氧化硫进硫酸系统制备硫酸作为浸出剂。

在本发明中，直接处理铜镍硫化矿经造锍熔炼所得的低冰镍可以避免低冰镍在后序传统吹炼过程工艺中钴与贵金属等伴生有价元素损失的问题。本发明利用铁镍钴的硫酸盐因饱和而从浸出液中结晶析出，实现了与高浓度硫酸的分离。一次滤渣经简单水溶后又实现了铜与铁镍钴的分离。

对低冰镍直接使用硫酸进行常压选择性浸出，在该浓度以及液固比下，镍铁钴溶于硫酸溶液中，并完全反应生成硫化氢气体，此时，低冰镍中硫化亚铜和贵金属几乎不分解，即可在浸出过程中实现镍铜的深度分离。

同时，使用上述浸出步骤有效地将铜和贵金属留在第二浸出渣，再将该浸出渣送铜冶炼系统冶炼，此时贵金属走向单一，可有效回收，提高了铜镍硫化矿中伴生的钴和铂族金属回收率。

低冰镍主要来源于铜镍硫化精矿，主要成分是Ni₅Fe₄S₈，除镍外同时富含铜、钴和大量铂族需要回收，本发明的方法更适用于铜镍硫化矿经造锍熔炼制得的低冰镍的分解与提取。

本领域技术人员可以根据实际需要来选择对第二浸出液或是第二浸出渣进行相应的处理，来分别回收镍、钴、铁、铜和贵金属等伴生元素。

在实际操作过程中，通常是将浸出反应置于反应釜中，即步骤1)可以为：

向反应釜中填充反应底液，即质量分数20％-60％的硫酸溶液，作为反应底液；同时向反应釜中加入低冰镍和浸出反应液质量分数60％-95％的硫酸溶液进行反应。

在一个优选实施方式中，为了使铁镍钴的硫酸盐因饱和从浸出反应液中结晶析出，浸出反应液和低冰镍连续加入，并维持反应釜中硫酸的消耗量与加入量一致，持续加料进行反应。

在本发明一个优选实施方式中，为了使反应更加完全以及便于控制反应终点溶液的硫酸浓度，向反应釜中通常填充总釜体积30％-60％的反应底液，即质量分数20％-60％的硫酸溶液。

在本发明一个优选实施方式中，通常是加料完成后继续浸出0.5-2h。在优选实施方式中，可以为：直至反应釜中料浆达到总釜体积的80％时停止加料，继续反应0.5-2h，并收集反应过程生成的硫化氢气体、第一浸出液和第一浸出渣。

在本发明一个优选实施方式中，为了使得步骤1)中的浸出更加完全，使得镍铜的完全分离，选择性浸出为常压非氧化性浸出，且无需额外的加热设备，随着低冰镍和60％-95％硫酸的持续加入，溶液反应温度会升温至80-100℃。

在本发明一个优选实施方式中，可以将选择性浸出后收集的硫化氢气体与造锍熔炼中产生的二氧化硫送硫磺系统制备硫磺，而多余的二氧化硫送硫酸系统制备硫酸用于配硫酸溶液，即浸出反应液和反应底液。在本发明优选的实施方式中，将生成的二氧化硫一部分制酸作为浸出剂，一部分与生成的硫化氢反应生成硫磺，从而解决了传统工艺中大量硫酸的积存问题。另外，本发明将低冰镍在硫酸浸出过程中所产生的硫化氢气体用于制备硫磺，可以解决长期困扰硫化镍矿企业的硫的出路问题，与传统方法中硫用以制备的硫酸的情况相比更易于储存和运输。

当得到第一浸出液以及第一浸出渣后，其中，将第一浸出液回收作为反应底液返回反应釜处理下一批物料，循环使用，大大降低酸耗以及对环境的污染，并可提高金属回收率。

在步骤2)中，可以将第一浸出渣泵入含去离子水的溶解槽中，此时，在浸出反应过程中因过饱和而析出的硫酸镍、硫化钴以及硫酸亚铁晶体重新溶解后二次过滤，分别收集含有硫酸镍、硫酸钴和硫酸亚铁的第二浸出液以及富集有硫化亚铜和贵金属的第二浸出渣。

在本发明中，可以对步骤3)第二浸出液使用本领域中常用的除铁方法进行除铁，为了能更好地除铁并且不影响镍钴的回收率，在本发明一个优选实施方式中，优选采用针铁矿法或赤铁矿法。

本发明中第二浸出液中溶液中铜含量小于0.009g/L，优选小于0.003g/L，此时，铁主要呈二价铁离子形式存在，无需再经还原可直接氧化形成针铁矿或赤铁矿去除，即在一个优选实施方式中，可向浸出液中通入富含氧气的气体(如空气或纯氧等)，得到除铁后液和除铁渣。

可将第二浸出液置于密闭高压釜中，通纯氧并升温至200℃，将铁以赤铁矿形式除去，得到除铁后液和除铁渣。

也可向第二浸出液通空气或富氧空气，同时维持溶液的pH为3-4，即可将铁以针铁矿形式除去，得到除铁后液和除铁渣。

可将得到的铁渣焙烧成铁精矿，用于炼铁。

除铁后液可使用本领域中常用的方法来实现镍和钴的提取，为了完全实现本发明中镍和钴的提取，在一个优选实施方式中，将除铁后液的pH调至4.0-5.5后向除铁后液中加入萃取剂，萃取分离得到含钴溶液和含镍溶液，再将含镍溶液的pH调至5.5-7.0使用萃取剂进行镍的萃取；

其中，所述萃取剂为P507的煤油溶液或Cyanex272的煤油溶液，体积分数为10-50％。在上述萃取剂中，煤油为稀释剂。

其中，P507为2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯，Cyanex272为二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸。

当萃取剂为P507的煤油溶液时，将除铁后液的pH调至4.0-5.0，再向除铁后液中加入萃取剂，用萃取剂萃取钴，萃取分离得到含钴溶液和含镍溶液，再将含镍溶液的pH调至5.5-6.5，用萃取剂萃取镍，盐酸反萃得到氯化镍溶液，用于制备镍产品。其中，将含钴溶液用盐酸反萃得到氯化钴溶液，用于制备钴产品。

当萃取剂为Cyanex272的煤油溶液时，将除铁后液的pH调至5.0-5.5，再向除铁后液中加入萃取剂，萃取分离得到含钴溶液和含镍溶液，再将含镍溶液的pH调至6.5-7.0，用萃取剂萃取镍，硫酸反萃得到硫酸镍溶液，用于制备硫酸镍产品。其中，将含钴溶液用硫酸反萃得到硫酸钴溶液，用于制备硫酸钴产品。

在本发明一个优选实施方式中，可以采用本领域中常规的铜冶炼方法得到铜和贵金属，为了使铜和贵金属完全分离，在本发明一个优选实施方式中，优选为：

将第二浸出渣经转炉吹炼制得粗铜，再经电解分别得到精铜和富集贵金属的阳极泥，阳极泥用于提取贵金属。

或，将第二浸出渣经氧化焙烧后采用酸浸出，分别收集富集铜的浸出液和富集贵金属的浸出渣，浸出渣用于提取贵金属。

或，将第二浸出渣进行氧压浸出，分别收集富集铜的浸出液和富集贵金属的浸出渣，浸出渣用于提取贵金属。

本发明的方法所得到镍、铁、钴的浸出率均在99％以上，钴和贵金属得到了有效地回收，铜的回收率在98％以上，贵金属的回收率在95％以上。

根据本发明另一个方面，还提供了一种从铜镍硫化矿中回收主伴生元素的系统，包括：

选择性浸出装置，具有低冰镍和浸出反应液各自的连续加料口，选择性浸出装置中含有反应底液，且使得向反应底液中持续加入铜镍硫化矿经造锍熔炼得到的低冰镍和浸出反应液时发生选择性浸出反应；所述选择性浸出装置还包括硫化氢气体的收集装置、第一浸出液的收集装置和第一次浸出渣的收集装置，其中，反应底液为质量分数20％-60％的硫酸溶液，浸出反应液为质量分数60％-95％的硫酸溶液；

水溶解装置，用于使用水溶解第一次浸出渣，分别收集第二浸出液和第二次浸出渣；

除铁装置，用于将水溶解装置中得到的第二次浸出液进行除铁；

镍和钴的提取装置，用于收集除铁装置中除铁后液，用于镍和钴的提取；

炼铁装置，用于收集除铁装置中的除铁渣，用于炼铁；

和/或，铜冶炼装置，用于将所述第二浸出渣进行铜冶炼，分别得到铜和贵金属。

在本发明一个优选实施方式中，系统中还包括：

硫磺制备装置，用于使所述造锍熔炼装置中产生的二氧化硫与所述常压选择性浸出装置中产生硫化氢气体完全反应制得硫磺；

硫酸制备装置，用于将所述造锍熔炼装置中产生的剩余二氧化硫转换成硫酸，并将其提供给所述常压选择性浸出装置。

在本发明一个优选实施方式中，系统中第一浸出液收集装置还可用于给选择性浸出装置提供反应底液。

本发明的方法优选使用本发明的系统来实现。

本发明提出的一种从铜镍硫化矿中回收主伴生元素的方法及其系统，利用镍、铁、钴的硫酸盐晶体在高酸中溶解度下降的特性，在一定酸度底液(即质量分数为20％-60％的硫酸溶液)的存在下，采用低冰镍和浸出反应液(即质量分数为60％-95％的硫酸溶液)同时加料连续反应的模式，使得生成的镍、铁、钴的硫酸盐因饱和而析出；过滤得到的一次滤液可做底液循环使用；一次滤渣含有因饱和而析出的硫酸镍、硫酸钴和硫酸铁晶体，以及难以被硫酸浸出的硫化亚铜和贵金属，经水溶后得到镍、钴、铁的硫酸盐水溶液，以及富集有贵金属的硫化亚铜渣，同时可实现铜与镍、钴、铁的深度分离；镍、钴、铁的硫酸盐水溶液经除铁后用于硫酸镍和硫酸钴的提取；富集有贵金属的硫化亚铜渣经传统的铜冶炼和贵金属回收工序即可有效回收铜和贵金属。而生成的硫化氢气体与造锍熔炼生成的二氧化硫反应制备高纯硫磺，便于运输和存放。该方法流程短，效率高，不仅可以实现了镍铜的深度分离，还有利于大幅提高钴及贵金属的回收率，是一种清洁高效的元素综合利用工艺，易于大规模工业生产。

附图说明

图1为根据本发明实施例1中对从铜镍硫化矿中回收镍、钴、铁、贵金属、铜以及硫元素的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例中，铜镍硫化矿经造锍熔炼后得到低冰镍，主要元素含量：Ni20.21％，Cu 10.52％，Fe37.44％，Co 0.78％，贵金属约10g/t，同时有二氧化硫生成。

配制硫酸质量分数为30％的溶液作为反应底液；同时配制硫酸质量分数为90％的溶液作为浸出反应液。向反应釜中填充总釜体积40％的反应底液；同时向反应釜中加入低冰镍和反应浸出液进行反应，并维持反应釜中硫酸的消耗量与加入量一致；持续加料进行反应，直至反应釜中料浆达到总釜体积的80％时停止加料，继续反应1h，并收集反应过程生成的硫化氢气体。

反应完成后的料浆冷却到室温后进行过滤，分别得到一次滤液和一次滤渣，其中一次滤液作为下一次浸出的反应底液；一次滤渣则泵入含去离子水的溶解槽，待反应过程中因饱和而析出的硫酸镍、硫化钴以及硫酸亚铁晶体重新溶解后二次过滤，得到含有硫酸镍、硫酸钴和硫酸亚铁的二次滤液以及富集有硫化亚铜和贵金属的二次滤渣，实现了铜与镍钴的分离。过滤所得溶液中铜含量小于0.003g/L，铁主要呈二价铁离子形式存在，维持溶液pH为3-4，直接通入空气进行氧化，无需再经还原，使铁形成针铁矿除去，所得铁渣焙烧成铁精矿，可用于炼铁。除铁后液调整pH至4，用P507萃取钴，用盐酸反萃得到氯化钴溶液，用于制备钴产品。再调整溶液pH至5.5，用P507萃取镍，盐酸反萃得到氯化镍溶液，用于制备镍产品。

二次滤渣为富集了贵金属的硫化亚铜，主要成分为：Ni 0.49％，Cu 73.2％，Fe0.72％，Co＜0.009％，贵金属约67g/t(折合镍铁钴的浸出率均在99％以上)，直接转炉吹炼制备粗铜，粗铜再经电解精炼得到精铜，贵金属则富集于阳极泥中，送贵金属系统回收，其中，铜的回收率可达98％以上，贵金属的回收率可达95％以上。造锍熔炼过程的一部分二氧化硫与硫化氢反应制备硫磺，其用量为硫化氢摩尔量的二分之一；其余的二氧化硫送硫酸系统制取硫酸，用于配反应底液和浸出反应液。

实施例2

铜镍硫化矿经造锍熔炼后得到低冰镍，主要元素含量：Ni 13.25％，Cu 8.32％，Fe38.44％，Co 0.64％，贵金属约8g/t，同时有二氧化硫生成。

配制硫酸质量分数为40％的溶液作为反应底液；同时配制硫酸质量分数为85％的溶液作为浸出反应液。向反应釜中填充总釜体积45％的反应底液；同时向反应釜中加入低冰镍和反应浸出液进行反应，并维持反应釜中硫酸的消耗量与加入量一致；持续加料进行反应，直至反应釜中料浆达到总釜体积的80％时停止加料，继续反应1.5h，并收集反应过程生成的硫化氢气体。

反应完成后的料浆冷却到室温后进行过滤，分别得到一次滤液和一次滤渣，其中一次滤液作为下一次浸出的反应底液；一次滤渣则泵入含去离子水的溶解槽，待反应过程中因过饱和而析出的硫酸镍、硫化钴以及硫酸亚铁晶体重新溶解后二次过滤，得到含有硫酸镍、硫酸钴和硫酸亚铁的二次滤液以及富集有硫化亚铜和贵金属的二次滤渣，实现了铜与镍钴的分离。过滤所得溶液中铜含量小于0.009g/L，铁主要呈二价铁离子形式存在，将该溶液置于密闭高压釜中，通纯氧并升温至180℃，将铁以赤铁矿形式除去。除铁后液调整pH至5，用P507萃取钴，用硫酸反萃得到硫酸钴溶液，用于制备钴产品。再调整溶液pH至6.5，用P507萃取镍，硫酸反萃得到硫酸镍溶液，用于制备镍产品。

二次滤渣为富集了贵金属的硫化亚铜，主要成分为：Ni 0.16％，Cu 72.6％，Fe0.95％，Co＜0.007％(折合镍铁钴的浸出率均在99％以上)，贵金属约65g/t(折合镍铁钴的浸出率均在99％以上)。经氧化焙烧后用硫酸浸出，得到硫酸铜溶液和富集贵金属的浸出渣，富集贵金属的浸出渣送贵金属系统回收，其中，铜的回收率可达98％以上，贵金属的回收率可达95％以上。造锍熔炼过程的一部分二氧化硫与硫化氢反应制备硫磺，其用量为硫化氢摩尔量的二分之一；其余的二氧化硫送硫酸系统制取硫酸，用于配反应底液和浸出反应液。

实施例3

铜镍硫化矿经造锍熔炼后得到低冰镍，主要元素含量：Ni 16.55％，Cu 10.32％，Fe 33.44％，Co 0.34％，贵金属约11g/t，同时有二氧化硫生成。

配制硫酸质量分数为20％的溶液作为反应底液；同时配制硫酸质量分数为60％的溶液作为浸出反应液。向反应釜中填充总釜体积30％的反应底液；同时向反应釜中加入低冰镍和反应浸出液进行反应，并维持反应釜中硫酸的消耗量与加入量一致；持续加料进行反应，直至反应釜中料浆达到总釜体积的80％时停止加料，继续反应0.5h，并收集反应过程生成的硫化氢气体。

反应完成后的料浆冷却到室温后进行过滤，分别得到一次滤液和一次滤渣，其中一次滤液作为下一次浸出的反应底液；一次滤渣则泵入含去离子水的溶解槽，待反应过程中因过饱和而析出的硫酸镍、硫化钴以及硫酸亚铁晶体重新溶解后二次过滤，得到含有硫酸镍、硫酸钴和硫酸亚铁的二次滤液以及富集有硫化亚铜和贵金属的二次滤渣，实现了铜与镍钴的分离。过滤所得溶液中铜含量小于0.006g/L，铁主要呈二价铁离子形式存在，维持溶液pH为3-4，直接通入30％-50％的富氧空气进行氧化，无需再经还原，使铁形成针铁矿除去，所得铁渣焙烧成铁精矿，可用于炼铁。除铁后液调整pH至5，用Cyanex272萃取钴，用盐酸反萃得到氯化钴溶液，用于制备钴产品。再调整溶液pH至6.5，再用Cyanex272萃取镍，盐酸反萃得到氯化镍溶液，用于制备镍产品。

二次滤渣为富集了贵金属的硫化亚铜，主要成分为：Ni 0.12％，Cu 76.4％，Fe0.62％，Co＜0.008％(折合镍铁钴的浸出率均在99％以上)，贵金属约78g/t(折合镍铁钴的浸出率均在99％以上)，采用高压釜氧压浸出，得到含铜溶液用于制铜，浸出渣则用于回收贵金属，其中，铜的回收率可达98％以上，贵金属的回收率可达95％以上。造锍熔炼过程的一部分二氧化硫与硫化氢反应制备硫磺，其用量为硫化氢摩尔量的二分之一；其余的二氧化硫送硫酸系统制取硫酸，用于配反应底液和浸出反应液。

实施例4

铜镍硫化矿经造锍熔炼后得到低冰镍，主要元素含量：Ni 12.55％，Cu 8.32％，Fe39.44％，Co 0.24％，贵金属约10.8g/t，同时有二氧化硫生成。

配制硫酸质量分数为60％的溶液作为反应底液；同时配制硫酸质量分数为95％的溶液作为浸出反应液。向反应釜中填充总釜体积60％的反应底液；同时向反应釜中加入低冰镍和反应浸出液进行反应，并维持反应釜中硫酸的消耗量与加入量一致；持续加料进行反应，直至反应釜中料浆达到总釜体积的80％时停止加料，继续反应2h，并收集反应过程生成的硫化氢气体。

反应完成后的料浆冷却到室温后进行过滤，分别得到一次滤液和一次滤渣，其中一次滤液作为下一次浸出的反应底液；一次滤渣则泵入含去离子水的溶解槽，待反应过程中因过饱和而析出的硫酸镍、硫化钴以及硫酸亚铁晶体重新溶解后二次过滤，得到含有硫酸镍、硫酸钴和硫酸亚铁的二次滤液以及富集有硫化亚铜和贵金属的二次滤渣，实现了铜与镍钴的分离。过滤所得溶液中铜含量小于0.004g/L，铁主要呈二价铁离子形式存在，无需还原，直接将该溶液置于密闭高压釜中，通纯氧并升温至220℃，将铁以赤铁矿形式除去。除铁后液调整pH至5.5，用Cyanex272萃取钴，用硫酸反萃得到硫酸钴溶液，用于制备钴产品。再调整溶液pH至7，再用Cyanex272萃取镍，硫酸反萃得到硫酸镍溶液，用于制备镍产品。

二次滤渣为富集了贵金属的硫化亚铜，主要成分为：Ni 0.11％，Cu 72.3％，Fe0.40％，Co＜0.004％(折合镍铁钴的浸出率均在99％以上)，贵金属约75g/t(折合镍铁钴的浸出率均在99％以上)，采用高压釜氧压浸出，得到含铜溶液用于制铜，浸出渣则用于回收贵金属，其中，铜的回收率可达98％以上，贵金属的回收率可达95％以上。造锍熔炼过程的一部分二氧化硫与硫化氢反应制备硫磺，其用量为硫化氢摩尔量的二分之一；其余的二氧化硫送硫酸系统制取硫酸，用于配反应底液和浸出反应液。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种从铜镍硫化矿中回收主伴生元素的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择性浸出为常压非氧化性浸出；

和/或，所述浸出反应液为质量分数为85％-90％的硫酸溶液。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述低冰镍和浸出反应液同时连续加入，且两者的加入量与消耗量相同；

所述第一浸出液返回作为下一批物料的反应底液，循环使用。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤1)中，加料完成后继续浸出0.5-2h。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述造锍熔炼中产生的二氧化硫与步骤1)中的硫化氢气体反应制备硫磺，以及将剩余二氧化硫转换成步骤1)中进行常压选择性浸出所使用的硫酸溶液。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中对所述第二浸出液进行除铁具体为：

向第二浸出液中通入富含氧气的气体，得到除铁后液和除铁渣。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中所述除铁后液用于镍和钴的提取具体为：

将除铁后液pH调至4.0-5.5后，向除铁后液中加入萃取剂，萃取分离得到含钴溶液和含镍溶液，再将含镍溶液的pH调至5.5-7.0使用所述萃取剂进行镍的萃取；

其中，所述萃取剂为P507的煤油溶液或Cyanex272的煤油溶液，体积分数为10-50％。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述铜和贵金属的回收方法具体为：

将第二浸出渣经转炉吹炼制得粗铜，再经电解分别得到精铜和富集贵金属的阳极泥，阳极泥用于提取贵金属；

或，将第二浸出渣经氧化焙烧后采用酸浸出，分别收集富集铜的浸出液和富集贵金属的浸出渣，浸出渣用于提取贵金属；

9.一种从铜镍硫化矿中回收主伴生元素的系统，包括：

选择性浸出装置，具有低冰镍和浸出反应液各自的连续加料口，所述选择性浸出装置中含有反应底液，且使得向反应底液中持续加入铜镍硫化矿经造锍熔炼得到的低冰镍和浸出反应液时发生选择性浸出反应；所述选择性浸出装置还包括硫化氢气体的收集装置、第一浸出液的收集装置和第一次浸出渣的收集装置，其中，所述反应底液为质量分数20％-60％的硫酸溶液，所述浸出反应液为质量分数60％-95％的硫酸溶液；

炼铁装置，用于收集除铁装置中的除铁渣，用于炼铁；

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：

硫磺制备装置，用于将造锍熔炼中产生的二氧化硫与所述常压选择性浸出装置中产生硫化氢气体反应制得硫磺；

硫酸制备装置，用于将造锍熔炼中产生的部分二氧化硫转换成硫酸，并将其提供给所述常压选择性浸出装置。