CN109825700A

CN109825700A - 一种低温常压选择性提取硫化镍精矿中有价金属的方法

Info

Publication number: CN109825700A
Application number: CN201910203856.1A
Authority: CN
Inventors: 孙峙; 郑晓洪; 曹宏斌; 王中行; 张懿
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2039-03-18
Also published as: CN109825700B

Abstract

本发明提供了一种低温常压选择性提取硫化镍精矿中有价金属的方法，其步骤如下：(1)机械活化：将硫化镍精矿置于高能球磨机中进行机械活化，增加硫化镍精矿中硫的反应活性，待活化结束后得到活化硫化镍精矿；(2)选择性浸出：将步骤(1)得到的活化硫化镍精矿与含有添加剂的水溶液混合，通过通入极小的氧化气体气泡调节活性硫化镍矿物颗粒微区的反应环境以及调控本体溶液的氧化还原电位的方法，实现Ni、Co、Cu元素的高效选择性浸出。而铁则以氧化物的形式进入富铁渣相。该方法可实现硫化镍精矿中有价金属Ni、Co和Cu高效提取，有价金属的提取率均大于90％，具有较高的选择性。

Description

一种低温常压选择性提取硫化镍精矿中有价金属的方法

技术领域

本发明涉及硫化镍精矿提取镍的方法，具体涉及一种低温常压选择性提取硫化镍精矿中有价金属的方法。

背景技术

镍在国民经济、社会发展、国防工业建设以及科学技术等方面具有重要的作用，是必不可少的基础材料和重要的战略物资之一。在冶金、化工、机械制造、建筑、新材料等领域具有广泛的应用，主要应用于合金、不锈钢、电镀、电池、催化剂等方面，随着经济的快速发展，镍的需求和产量都不断增加。在我国硫化镍矿资源储量有限，品位低、多为巷采，开采和冶炼成本高，寻找并合理开采镍资源与提高镍资源利用水平是镍行业发展的重要任务。

目前，硫化镍矿的处理工艺一般可以分为火法和湿法两类。火法处理工艺通常采用造锍熔炼，将硫化镍矿中的镍熔炼成低镍锍，在将低镍锍用转炉吹炼成高镍锍，在经过不同的精炼方法生产处不同的镍产品，但是传统的火法冶金方法处理硫化镍精矿不仅能耗较高，且会产生大量的二氧化硫气体，若处理不当会造成严重的环境污染。湿法冶金的处理方法主要有高压氨浸法、高压氧浸法、硫酸化焙烧浸出法、氧化焙烧还原氨浸法以及氯化浸出法等。这些方法存在着设备要求高、能耗高、浸出时间长、浸出率低、操作环境差等缺点。为破解上述技术难题，许多研究者和企业对硫化镍矿提取、净化、分离等环节进行了改进研究，提出诸多改进工艺。

CN107777734A提出了一种用硫化镍矿制备硫酸镍的方法，该方法包括以下步骤：先将硫化镍矿磨细，加入稀酸出去杂质后，加入硫酸、氧化剂，硫结合剂，硫酸钙抑制剂，氧化铁晶种，混合均匀后加入到高压釜中，并通入高压空气，反应后，固液分离得到硫酸镍溶液和浸出渣。该方法耗酸量大、化学试剂用量大、反应过程能耗高，同时浸出渣含有大量的硫化，处理不当会对环境和人体造成危害。

CN104962733A提出了一种将硫化镍矿置于微波条件下照射，然后将照射后的硫化镍矿加入硫酸溶液调浆得到重量浓度15-35％的浆料，调浆后将浆料置于高压反应釜中，通入氧气进行加压酸浸，浸出完成后固液分离，得到含镍的浸出液。该技术在采用微波照射硫化镍矿的过程中可能存在大量的二氧化硫产生，污染环境。

CN104129820A提出了一种将硫化镍破碎机制粒筑堆工序、酸处理工序、生物氧化工序、浸出液除铁及萃取除杂工序，最终获得硫酸镍产品。该工序存在工艺流程长、处理效率低的缺点。

CN107058730A提出了一种铜镍硫化矿综合利用的方法及其系统，是将铜镍硫化矿经造锍熔炼得到的低冰镍直接使用硫酸进行常压选择性浸出，分别收集硫化氢气体、浸出液和浸出渣。之后对浸出液除铁分别提取镍钴。该技术在焙烧过程中产生大量的硫化氢气体，会对环境造成污染，另外被烧过程能耗较高，回收处理流程较长。

因此，开发一种低温常压高效选择性浸出硫化镍精矿中镍的方法，无论对环境保护还是经济效益都具有深远意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供反应条件温和、设备投资小、能耗低、环境危害低以及浸出效率高的低温常压选择性提取硫化镍精矿中镍的方法。

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案。

一种低温常压选择性提取硫化镍精矿中有价金属的方法，所述方法包括如下步骤：

1)机械活化：将硫化镍精矿置于高能球磨机中进行机械活化，增加硫化镍精矿中硫的反应活性，待活化结束后得到活化硫化镍精矿；

2)选择性浸出：将步骤1)得到的活化硫化镍精矿与含有添加剂的水溶液混合，通过通入极小的氧化性气体气泡调节活性硫化镍矿物颗粒微区的反应环境以及调控本体溶液的氧化还原电位的方法，实现Ni、Co、Cu元素的高效选择性浸出，而铁则以氧化物的形式进入富铁渣相。

优选地，步骤1)中，机械活化的条件为：球料比：5:1-40:1g/g，转速：200-1000rpm，球磨时间：15-240min。

优选地，步骤2)中，所述的添加剂为硫酸、硝酸、盐酸、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵、硫酸钾、氨水中的一种或几种的组合。

优选地，步骤2)中，所述的添加剂浓度为0-2mol/L。

优选地，步骤2)中，所述的氧化性气体为空气、氧气、臭氧中的一种或几种。

优选地，步骤2)中，所述的氧化性气体微气泡的直径为10-50um。

优选地，步骤2)中，所述选择性浸出条件为：液固比为3:1-100:1L/g，温度为50-100℃，反应时间为0.5-8h，每处理1kg活化硫化镍精矿氧化性气体的气体流量为0.05-5L/min，搅拌速率为100-600rpm。

优选地，步骤2)中，所述的选择性浸出控制反应过程中的pH为2.0-4.0。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明采用微孔曝气强化硫化镍精矿常压浸出以提高其中的有价金属元素的提取效率，克服了传统加压氧浸过程中所需温度高、压力大以及耗酸量大的缺点。通过通入极小的氧化气体气泡调节活性硫化镍矿物颗粒微区的反应环境以及调控本体溶液的氧化还原电位的方法，氧化S^2-从而提供浸出过程所需硫酸，实现Ni、Co、Cu元素的高效选择性浸出，而铁则以氧化物的形式进入富铁渣相。该过程既可以实现硫的资源化利用也减少了浸出过程硫酸的加入量，具有极大的经济效益。

本发明通过机械活化的方式增加了硫化镍精矿的反应活性，在微气泡强化氧化的条件下产生硫酸以提供浸出过程所需酸耗，进一步控制反应过程pH以实现抑制Fe的浸出。该工艺具有提取效率高、选择性好、生产成本低、设备投资低、环境友好等优点，适合工业化规模生产。

附图说明

图1为低温常压选择性提取硫化镍精矿中镍的流程图。

具体实施方式

本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示流程，一种低温常压选择性提取硫化镍精矿中有价金属的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)实验所用硫化镍矿为浮选后的硫化镍精矿，其成分见表1.1所示。将硫化镍精矿与球按照球料比为5:1g/g混合后置于高能球磨机中进行机械活化，球磨机转速为1000rpm，球磨时间为15min，球磨结束后将球料分离，得到预活化硫化镍精矿；

表1.1硫化镍精矿元素分析

(2)将步骤(1)得到的硫化镍精矿加入到2mol/L硫酸铵水溶液中，在反应温度为100℃，液固比为3:1L/g，转速为600rpm，空气曝气流量为1kg活化硫化镍精矿5L/min，微气泡直径为10um条件下反应时间8h。反应过程中采用硫酸和氨水调节浸出液pH，控制反应过程中的pH稳定在3.0，待反应结束后过滤得到滤渣和滤液。此时Ni、Co、Cu的浸出率分别为98.10％、97.50％、96.90％，铁的浸出率仅为2.5％。

实施例2

(1)实验所用硫化镍矿为浮选后的硫化镍精矿，其成分见表1.1所示。将硫化镍精矿与球按照球料比为40:1g/g混合后置于高能球磨机中进行机械活化，球磨机转速为200rpm，球磨时间为240min，球磨结束后将球料分离，得到预活化硫化镍精矿；

(2)将步骤(1)得到的硫化镍精矿加入到0.5mol/L硫酸和1mol/L的硫酸钾溶液中，在反应温度为100℃，液固比为3:1L/g，转速为600rpm，空气曝气流量为1kg活化硫化镍精矿5L/min，微气泡直径为50um条件下反应时间8h。反应过程中采用硝酸和碳酸铵调节浸出液pH，控制反应过程中的pH稳定在2.0，待反应结束后过滤得到滤渣和滤液。此时Ni、Co、Cu的浸出率分别为99.10％、98.50％、98.40％，铁的浸出率仅为10.5％。

实施例3

(2)将步骤(1)得到的硫化镍精矿加入到0.5mol/L硝酸溶液中，在反应温度为100℃，液固比为100:1L/g，转速为100rpm，臭氧曝气流量为0.05L/min条件下，微气泡直径为10um反应时间8h。反应过程中采用硫酸和碳酸铵调节浸出液pH，控制反应过程中的pH稳定在2.5，待反应结束后过滤得到滤渣和滤液。此时Ni、Co、Cu的浸出率分别为96.30％、94.20％、93.80％，铁的浸出率仅为5.6％。

实施例4

(2)将步骤(1)得到的硫化镍精矿加入到1.5mol/L氯化铵溶液中，在反应温度为50℃，液固比为100:1L/g，转速为100rpm，氧气曝气流量为为1kg活化硫化镍精矿1L/min条件下，微气泡直径为20um反应时间0.5h。反应过程中采用硫酸和氨水调节浸出液pH，控制反应过程中的pH稳定在4.0，待反应结束后过滤得到滤渣和滤液。此时Ni、Co、Cu的浸出率分别为78.60％、70.10％、71.80％，铁的浸出率仅为0.5％。

实施例5

(1)实验所用硫化镍矿为浮选后的硫化镍精矿，其成分见表1.1所示。将硫化镍精矿与球按照球料比为10:1g/g混合后置于高能球磨机中进行机械活化，球磨机转速为600rpm，球磨时间为40min，球磨结束后将球料分离，得到预活化硫化镍精矿；

(2)将步骤(1)得到的硫化镍精矿加入到1.5mol/L碳酸铵和0.5mol/L氨水溶液溶液中，在反应温度为70℃，液固比为10:1L/g，转速为100rpm，氧气曝气流量为为1kg活化硫化镍精矿1L/min条件下，微气泡直径为20um反应时间0.5h。反应过程中采用硫酸和氨水调节浸出液pH，控制反应过程终点的pH稳定在3.0，待反应结束后过滤得到滤渣和滤液。此时Ni、Co、Cu的浸出率分别为98.60％、97.90％、97.20％，铁的浸出率仅为1.9％。

对比例1

实验采用与实施例1同样的硫化镍精矿，其成分见表1.1所示。与实施例不同的地方是浸出过程中不采用微孔曝气装置仅采用普通方式通入氧化性气氛，其浸出条件为：在反应温度为100℃，液固比为3:1，转速为600rpm，空气流量为5L/min条件下反应时间8h。反应过程中采用硫酸和氨水调节浸出液pH，控制反应过程中的pH稳定在2.50，待反应结束后过滤得到滤渣和滤液。此时Ni、Co、Cu的浸出率分别为6.9％、5.8％、5.3％，此时铁的浸出率为77.30％。

对比例2

实验采用与实施例1同样的硫化镍精矿，其成分见表1.1所示。与实施例不同的地方是浸出过程中不采用微孔曝气装置仅采用普通方式通入氧化性气氛，其浸出条件为：浸出剂为1.5mol/L氨水和0.5mol/L碳酸铵溶液，在反应温度为80℃，液固比为10:1，转速为600rpm，空气流量为5L/min条件下反应时间8h。待反应结束后过滤得到滤渣和滤液。此时Ni、Co、Cu的浸出率分别为30.4％、25.8％、5.3％，此时铁的浸出率为0.30％。

本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。

本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种低温常压选择性提取硫化镍精矿中有价金属的方法，所述方法包括如下步骤：

1)机械活化：将硫化镍精矿进行机械活化，增加硫化镍精矿中硫的反应活性，待活化结束后得到活化硫化镍精矿；

2)选择性浸出：将步骤1)得到的活化硫化镍精矿与含有添加剂的水溶液混合，通过通入极小的氧化性气体微气泡调节活性硫化镍矿物颗粒微区的反应环境以及调控本体溶液的氧化还原电位的方法，实现Ni、Co、Cu元素的高效选择性浸出，而铁则以氧化物的形式进入富铁渣相。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，机械活化的条件为：球料比：5:1-40:1g/g，转速：200-1000rpm，球磨时间：15-240min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的添加剂为硫酸、硝酸、盐酸、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵、硫酸钾、氨水中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的添加剂浓度为0-2mol/L。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的氧化性气体为空气、氧气、臭氧中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的氧化性气体微气泡的直径为10-50um。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述选择性浸出条件为：液固比为3:1-100:1L/g，温度为50-100℃，反应时间为0.5-8h，每处理1kg活化硫化镍精矿气体流量为0.05-5L/min，搅拌速率为100-600rpm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的选择性浸出控制反应过程中的pH为2.0-4.0。