CN111100985A - 一种含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其步骤包括配矿预浸、氧压浸出、部分中和、沉淀除杂和碱化沉镍钴锰；所述部分中和步骤具体包括：在经过所述氧压浸出步骤后得到的浸出液中，先加入含钠铵废液，再加入第一中和剂至pH值为1.0～2.5，得到部分中和液。本发明通过氧压釜进行反应浸出后再加入含钠铵废液的方式，在保证高镍钴锰浸出率的基础上，避免了含钠铵废液因带有机物而引发钛材质氧压釜的燃烧，保障安全生产；同时，本发明对工业生产中难以利用的含钠铵废液进行合理再利用，显著减低了红土镍矿的处理成本。

Description

一种含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是一种含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法。
背景技术
目前，镍矿物主要以硫化镍矿和氧化镍矿两种形式存在，其中硫化镍矿约占40％、氧化矿占60％，而氧化镍矿物的开发利用主要以红土镍矿为主。对于红土镍矿的成矿分布，由地面浅表层向地底层依次包括三个矿层：红土镍矿层、褐铁矿层和腐泥土层，随着地表的逐渐深入，呈现出镍含量逐渐升高而铁含量组件减少的分布趋势。
现有技术中将红土镍矿常采用湿法冶金方式对红土镍矿进行处理，具体方法包括氨浸工艺、加压酸浸工艺以及常压酸浸工艺，而这三种传统湿法处理工艺仅存在不足之处。基于上述传统湿法工艺的不足，专利CN109837386提供了一种新的红土镍矿浸出方法，该方法先对红土镍矿浆料进行浓硫酸预浸，再导入氧压釜中加钠盐溶液后氧压，得到镍浸出率较高的浸出液；但在实际实施该方案时，需要新引入大量的钠盐和酸液，通常会使用一些工业生产中的含钠铵废液来替代一部分钠盐，以降低成本，但将预浸完的红土镍矿浆料与含钠铵废液混合后在氧压釜中进行氧压，虽然废液中钠铵盐的加入促进了铁铝的水解，但同时由于工业含钠铵废液中会含有一定量的有机物，这些有机物会引发钛材质氧压釜的燃烧现象，使氧压釜的寿命显著缩短，不利于长时间连续工业生产。故需要提出一种新的处理方式用于上述现有技术中所存在的不足之处。
发明内容
本发明的目的在于，提供含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，用于解决现有技术中红土镍矿进行氧压浸出时氧压釜存在安全风险，且处理成本相对较高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其步骤包括配矿预浸、氧压浸出、部分中和、沉淀除杂和碱化沉镍钴锰；部分中和步骤具体包括：在经过氧压浸出步骤后得到的浸出液中，先加入含钠铵废液，再加入第一中和剂至pH值为1.0～2.5，得到部分中和液。
其中，第一中和剂为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠中一种或多种的混合物。
其中，配矿预浸步骤具体包括：向红土镍矿原浆中加入浓硫酸，在不低于75℃的常压环境下预浸至少2h，得到预浸液；红土镍矿原浆中红土镍矿干矿量与浓硫酸的质量比为1:1～1:2。
其中，红土镍矿原浆由褐铁矿型红土镍矿、过渡层红土镍矿、腐泥土型红土镍矿中一种或者多种的混合物经洗矿、破碎和球磨后制得，红土镍矿原浆的粒径小于0.074mm。
其中，氧压浸出步骤为将预浸液在氧压釜中进行氧压浸出；氧压浸出总压力为0.5～2.5MPa，优选为1.8MPa；氧压浸出温度为120～210℃，时间为0.5～4h，优选的氧压浸出温度为180～200℃，时间为2h。
其中，部分中和步骤中，对于含钠铵溶液的理论加入量，按含钠铵废液中含钠铵离子的电荷总数与预浸液中含铁铝离子的电荷总数相等进行计算；含钠铵溶液的实际加入量为理论加入量的1.05～2倍。
其中，沉淀除杂步骤具体包括：向部分中和液中加入第二中和剂，使部分中和液中的铁铝沉淀后固液分离，得到除杂后液。
其中，第二中和剂为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠中一种或多种的混合物，第二中和剂的加入量与部分中和液需沉淀铁铝的量相适应；通过调节第二中和剂的加入量来控制沉淀除杂步骤中浆料的pH，使pH值保持为2.5～5.5。
其中，碱化沉镍钴锰步骤具体包括：向除杂后液中加入碱性剂，得到氢氧化镍钴锰。
其中，碱性剂为氢氧化钠、氧化镁、氧化钙中一种或两种的混合物，碱性剂的加入量与除杂后液中需沉淀镍钴锰的量相适应；通过调节碱性剂的加入量来控制碱化沉镍钴锰步骤中浆料的pH，使pH值保持为7.0～9.0。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，通过氧压釜进行反应浸出后再加入含钠铵废液的方式，在保证高镍钴锰浸出率的基础上，避免了含钠铵废液因带有机物而引发钛材质氧压釜的自燃，保障安全生产；同时，本发明对工业生产中难以利用的含钠铵废液进行了合理再利用，显著减低了红土镍矿的处理成本。
附图说明
图1是本发明中含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法一实施方式的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明中含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法一实施方式的工艺流程图。本发明中含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其步骤包括配矿预浸S1、氧压浸出S2、部分中和S3、沉淀除杂S4和碱化沉镍钴锰S5，下面分别对各步骤过程进行详细描述。
S1：配矿预浸。本步骤具体包括：向红土镍矿原浆中加入浓硫酸，在不低于75℃的常压环境下预浸至少2h，得到预浸液，优选红土镍矿原浆与浓硫酸的质量比为1:1～1:2。本实施方式中，该红土镍矿原浆由褐铁矿型红土镍矿、过渡层红土镍矿、腐泥土型红土镍矿中一种或者多种的混合物经洗矿、破碎和球磨后制得，对于红土镍矿原浆的组合配制方式可以根据实际需求进行选择，在此不作限定；优选红土镍矿原浆的粒径小于0.074mm，通过降低红土镍矿粒径使进行酸液预浸时能够充分溶解，有利于后续氧压浸出S2步骤的进行。
S2：氧压浸出。本步骤中将预浸液在氧压釜中进行氧压浸出，氧压浸出总压力为0.5～2.5MPa，优选为1.8MPa；氧压浸出温度为120～210℃，时间为0.5～4h，优选的氧压浸出温度为180～200℃，时间为2h；与现有技术不同，本步骤中，并未加入含钠铵废液与红土镍矿浆料进行同步氧压，这样可以有效避免含钠铵废液中的有机物加入后引发氧压釜安全问题，延长了氧压釜的使用寿命。
S3：部分中和。本步骤具体包括：于经过氧压浸出S2步骤后得到的浸出液中，先加入含钠铵废液，再加入第一中和剂至pH值为1.0～2.5，得到部分中和液。其中，第一中和剂为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠中一种或多种的混合物；在部分中和S3步骤中，对于含钠铵溶液的理论加入量，按含钠铵废液中含钠铵离子的电荷总数与预浸液中含铁铝离子的电荷总数相等进行计算；含钠铵溶液的实际加入量为理论加入量的1.05～2倍，使含钠铵溶液稍过量，有利于促进铁铝充分水解。本步骤中含钠铵废液为含有钠离子的工业废液，一方面，由于其他工业生产中会产生较多的含钠铵废液，而这些含钠铵废液由于难以回收，并未加以利用，此处有效利用其他工业生产中产生含钠铵废液，无需采购新的硫酸钠，有效降低了成本，同时也对含钠铵废液进行了再次利用；另一方面，含钠铵废液促进铁铝的水解，并脱离氧压釜进行反应，在保证原有效果的基础上，有效避免了所引入的有机物会对氧压釜造成安全隐患，显著延长了氧压釜的使用寿命。
S4：沉淀除杂。本步骤具体包括：向部分中和液中加入第二中和剂，使部分中和液中的铁铝沉淀后固液分离，得到除杂后液；其中，第二中和剂为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠中一种或多种的混合物，第二中和剂的加入量与部分中和液需沉淀铁铝的量相适应；通过调节第二中和剂的加入量来控制沉淀除杂步骤中浆料的pH，使pH值保持为2.85～5.5。由于S3步骤仅进行了部分中和，而本步骤S4在S3步骤的基础上进一步对pH值进行调节，使部分中和液中的铁铝以沉淀形式完全除去。
S5：碱化沉镍钴锰。本步骤具体包括：向除杂后液中加入碱性剂，得到氢氧化镍钴锰，所得到的氢氧化镍钴锰产品可用于制备锂离子电池三元正极材料的前驱体；其中，碱性剂为氢氧化钠、氧化镁、氧化钙中一种或两种的混合物，碱性剂的加入量与除杂后液中需沉淀镍钴锰的量相适应；通过调节碱性剂的加入量来控制碱化沉镍钴锰步骤中浆料的pH，使pH值保持为7.0～9.0。
下面结合具体实施例对本发明中含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法作进一步详述。
实施例1
取固含量33.5％、200目过筛率为97％的腐泥土球磨浆料60L，加入浓硫酸31.2kg，70℃搅拌反应2h得到预浸液，再将预浸液置于氧压釜中进行氧压浸出，总压力为1.2MPa，浸出温度为180℃，浸出时间2h，得到镍浸出率95.96％，杂质元素铁：7.16g/L，铝：3.57g/L的浸出液。
加入含硫酸钠35g/L，硫酸铵20g/L的含钠铵废液，并加入碳氢氧化钙调节pH至2.0，过滤去除渣，向部分中和液中加入30％的液碱浆料调节pH至5.0，过滤去除铁铝渣，得到除杂后液。再向除杂后液中加入液碱调节pH至8.0，搅拌反应6h，得到氢氧化镍钴锰产品。
实施例2
取固含量33.5％、200目过筛率为97％的褐铁矿球磨浆料60L，加入浓硫酸32kg，80℃搅拌反应4h得到预浸液，再将预浸液置于氧压釜中进行氧压浸出，总压力为1.8MPa，浸出温度为180℃，浸出时间2h，得到镍浸出率96.35％，杂质元素铁：5.98g/L，铝：2.57g/L的浸出液。
加入含硫酸钠35g/L，硫酸铵20g/L的含钠铵废液，并加入碳酸钙调节pH至2.0，过滤去除渣，向部分中和液中加入15％碳酸钙调节pH至4.8，过滤去除铁铝渣，得到除杂后液。再向除杂后液中加入氧化钙调节pH至8.0，搅拌反应6h，得到氢氧化镍钴锰产品。
实施例3
取固含量33.5％、200目过筛率为97％的褐铁矿球磨浆料60L，加入浓硫酸32kg，90℃搅拌反应4h得到预浸液，再将预浸液置于氧压釜中进行氧压浸出，总压力为1.8MPa，浸出温度为200℃，浸出时间2h，得到镍浸出率98.35％，杂质元素铁：4.5g/L，铝：0.57g/L的浸出液。
加入含硫酸钠20g/L，硫酸铵8g/L的含钠铵废液，并加入碳酸钙调节pH至2.0，过滤去除渣，向部分中和液中加入15％碳酸钙调节pH至4.8，过滤去除铁铝渣，得到除杂后液。再向除杂后液中加入氧化镁调节pH至7.8，搅拌反应6h，得到氢氧化镍钴锰产品。
区别于现有技术的情况，本发明提供了一种含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，通过氧压釜进行反应浸出后再加入含钠铵废液的方式，在保证高镍钴锰浸出率的基础上，避免了含钠铵废液因带有机物而引发钛材质氧压釜的自燃，保障安全生产；同时，本发明对工业生产中难以利用的含钠铵废液进行了合理再利用，显著减低了红土镍矿的处理成本。
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，其步骤包括配矿预浸、氧压浸出、部分中和、沉淀除杂和碱化沉镍钴锰；
所述部分中和步骤具体包括：在经过所述氧压浸出步骤后得到的浸出液中，先加入含钠铵废液，再加入第一中和剂至pH值为1.0～2.5，得到部分中和液。
2.根据权利要求1中所述的含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，所述第一中和剂为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠中一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1中所述的含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，所述配矿预浸步骤具体包括：向红土镍矿原浆中加入浓硫酸，在不低于75℃的常压环境下预浸至少2h，得到所述预浸液；
所述红土镍矿原浆中红土镍矿干矿量与浓硫酸的质量比为1:1～1:2。
4.根据权利要求3中所述的含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，所述红土镍矿原浆由褐铁矿型红土镍矿、过渡层红土镍矿、腐泥土型红土镍矿中一种或者多种的混合物经洗矿、破碎和球磨后制得，所述红土镍矿原浆的粒径小于0.074mm。
5.根据权利要求3中所述的含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，所述氧压浸出步骤为将所述预浸液在氧压釜中进行氧压浸出；
氧压浸出总压力为0.5～2.5MPa，优选为1.8MPa；
氧压浸出温度为120～210℃，时间为0.5～4h。
6.根据权利要求3中所述的含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，所述部分中和步骤中，对于所述含钠铵溶液的理论加入量，按所述含钠铵废液中含钠铵离子的电荷总数与所述预浸液中含铁铝离子的电荷总数相等进行计算；
所述含钠铵溶液的实际加入量为理论加入量的1.05～2倍。
7.根据权利要求1中所述的含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，所述沉淀除杂步骤具体包括：向所述部分中和液中加入第二中和剂，使所述部分中和液中的铁铝沉淀后固液分离，得到除杂后液。
8.根据权利要求7中所述的含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，所述第二中和剂为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠中一种或多种的混合物，所述第二中和剂的加入量与所述部分中和液需沉淀铁铝的量相适应；
通过调节所述第二中和剂的加入量来控制所述沉淀除杂步骤中浆料的pH，使pH值保持为2.5～5.5。
9.根据权利要求7中所述的含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，所述碱化沉镍钴锰步骤具体包括：向所述除杂后液中加入碱性剂，得到氢氧化镍钴锰。
10.根据权利要求8中所述的含钠铵废液应用于红土镍矿的综合处理方法，其特征在于，所述碱性剂为氢氧化钠、氧化镁、氧化钙中一种或两种的混合物，所述碱性剂的加入量与所述除杂后液中需沉淀镍钴锰的量相适应；
通过调节所述碱性剂的加入量来控制所述碱化沉镍钴锰步骤中浆料的pH，使pH值保持为7.0～9.0。
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