CN111575502A - 一种从镍矿中提取镍元素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从镍矿中提取镍元素的方法，所述方法包括以下步骤：将镍矿原料与添加剂混合后进行机械活化，然后进行热处理；所得产物用浸出剂浸出，固液分离，得到富镍溶液和固体渣；富镍溶液制得镍盐，固体渣分别制得相应盐类。本发明采用机械活化后热处理的方法，实现镍矿原料中有价金属元素的短程高效选择性提取及分离，镍的提取率达92％以上，其他有价金属的提取率达90％左右，解决了传统湿法处理方法浸出液中杂质离子含量高、除杂方式困难且复杂的问题；本发明所述方法流程短，不引入其他杂质离子，产物纯度高，也可以避免二次污染和废液处理，节约回收成本，易于实现工业化应用。

Description

一种从镍矿中提取镍元素的方法

技术领域

本发明属于矿石资源提取技术领域，涉及一种从镍矿中提取镍元素的方法。

背景技术

镍是一种重要的战略金属元素，可广泛应用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业。自然界中镍矿资源主要分为硫化镍矿和红土镍矿，其中，硫化镍矿占比40％左右，其余为红土镍矿，而受红土镍矿选冶技术的限制，目前镍工业中镍的主要来源是硫化镍矿，因此，对硫化镍矿的处理工艺仍需不断改进，以满足各行业对镍的需求。

目前，硫化镍矿的处理工艺一般可分为火法和湿法，火法处理工艺是采用造锍熔炼，将硫化镍矿中的镍熔炼成低镍锍，再将低镍锍用转炉吹炼成高镍锍，再经不同精炼方法生产出不同的镍产品，其主要的工艺有硫化镍矿鼓风炉熔炼、硫化镍矿电炉熔炼、硫化镍矿闪速熔炼和硫化镍矿熔池熔炼等。硫化镍精矿是硫化镍原矿经选矿处理达到一定指标的精矿，实际上以铁为主，其含量远高于镍、铜、钴等。CN 104152714 A公开了一种硫化矿镍铜火法冶炼与提铁方法，该方法以生石灰、石英砂和镍矿的混合物为原料在冶炼炉中冶炼铜和镍，以炉渣为原料在还原炉中提取铁。但在火法处理过程中，铁最终以氧化物的形式进入渣中，且造渣时还需配入二氧化硅等造渣剂，目前硫化镍精矿冶炼厂的废渣排放量大，且存在回转窑结圈等问题。

湿法处理工艺一般是指将镍矿石浸出到溶液中的提镍过程，其主要工艺有加压浸出法、氯化浸出法和焙烧浸出法等，浸出既可用酸液，也可用碱液。CN 105755283 A公开了一种氯盐选择性浸出红土镍矿中有价金属的方法，将矿样破碎研磨后，采用盐酸氯盐溶液直接浸出，同时从底部通入氧化性气体来强化有价金属的浸出和抑制杂质金属的浸出，但该方法浸出的有价金属难以分离，铁的浸出率过低，且操作步骤多，成本高。CN 104263909A公开了一种从氧化镍矿中焙烧水浸回收镍钴铁的工艺，该工艺包括：先将原料氧化镍矿和焦粉破碎球磨，加入氯化剂混合焙烧，焙烧产物浸出后加入中和剂，得到含镍钴铁化合物的混合物，该方法提取的金属元素难以分离，去除杂质困难，无法得到高纯度单一化合物。

综上所述，镍矿中镍元素的提取还需寻求新的工艺，不仅能够实现有价金属短程高效地提取，且能够实现提取元素的有效分离而无需后续除杂，简化操作步骤，避免二次污染。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种从镍矿中提取镍元素的方法，本发明采用机械活化后热处理的方法，改变不同金属元素的存在形式，实现镍矿原料中镍、铁、钴和铜等有价金属的提取与分离，所述方法流程短、效率高，无需后续除杂操作，所得产物纯度高，降低提取成本，且不会造成二次污染。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种从镍矿中提取镍元素的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将镍矿原料与添加剂混合后进行机械活化；

(2)将步骤(1)得到的混合物料进行热处理；

(3)将步骤(2)得到的产物用浸出剂浸出，固液分离，得到富镍溶液和固体渣；

(4)将步骤(3)得到的富镍溶液制得镍盐，固体渣分别制得相应盐类。

本发明中，以镍矿为原料，通过与添加剂混合后进行机械活化和热处理，破坏了各元素离子间的结合力，使各金属元素与添加剂的酸根离子形成可溶性盐，再根据金属盐热化学性质的差异控制热处理条件，利用不同金属盐的转化温度不同，使部分金属盐转化为金属氧化物，浸出时得到富镍溶液和固体渣，再分别进行产品化，实现镍矿原料中有价金属元素的提取并分离，具有流程短、提取率高、产物纯度高的优势。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述镍矿原料包括硫化镍矿和/或红土镍矿，优选为硫化镍矿。

优选地，步骤(1)所述添加剂为含硫氧酸根离子的物质。

优选地，所述添加剂包括硫酸、硫酸钠、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、焦硫酸钠、硫酸钾或硫酸铵中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：硫酸和硫酸钠的组合，硫酸钠和硫酸氢钠的组合，焦硫酸钠和硫酸铵的组合，硫酸钠、硫酸氢钠和亚硫酸氢钠的组合，硫酸、亚硫酸氢钠和焦硫酸钠的组合等，优选为硫酸。

本发明中，添加剂也可采用废酸，对镍矿原料进行处理，可以有效降低原料成本。其中，所用硫酸的浓度为1～19mol/L，例如1mol/L、3mol/L、5mol/L、7mol/L、10mol/L、12mol/L、15mol/L、17mol/L、18.4mol/L或19mol/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，所用的添加剂均含硫氧酸根离子，原因在于：在热处理过程中，硫氧酸根离子可以使镍矿中的金属转化成相应的硫酸盐，在热处理的温度范围内，根据不同金属盐的稳定性不同，其中部分过渡金属硫酸盐，如硫酸铁等，发生分解转化成氧化物，而硫酸镍在该温度范围相对稳定，分解较少。

优选地，步骤(1)所述镍矿原料与添加剂的摩尔比为(0.05～5):1，例如0.05:1、0.1:1、0.2:1、0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1或5:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为(2～3):1。

本发明中，镍矿原料与添加剂的摩尔比是影响金属元素提取效果的重要因素，当两者的摩尔比限定在(0.05～5):1的范围时，可以达到更好的效果。若镍矿原料与添加剂的摩尔比过大，则会使则镍矿原料不能完全转化为硫酸盐；若镍矿原料与添加剂的摩尔比过小，则会导致热处理物料泡沫化，影响热处理转型过程的进行。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述混合后，先进行干燥处理，再进行机械活化。

优选地，所述干燥处理的温度为50～300℃，例如50℃、100℃、150℃、200℃、250℃或300℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为100～150℃。

优选地，所述干燥处理的时间为0.1～24h，例如0.1h、1h、4h、8h、12h、16h、20h或24h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为8～15h。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述机械活化的方式包括球磨。

优选地，所述球磨速率为50～1000r/min，例如50r/min、100r/min、200r/min、400r/min、500r/min、600r/min、800r/min或1000r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述球磨时间为0.1～24h，例如0.1h、1h、4h、8h、12h、16h、20h或24h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述机械活化后得到的混合物料的粒径为0.01～10μm，例如0.01μm、0.05μm、0.1μm、0.5μm、0.8μm、1μm、3μm、5μm、8μm或10μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，通过镍矿原料与添加剂的共同球磨，高能球磨作用有助于镍矿颗粒与添加剂之间的活化作用，之后进行热处理时有助于多金属复合物或混合物转化为各自的金属盐，降低热处理的温度，降低矿石原料的处理难度。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述热处理在真空或有气氛条件下进行。

优选地，所述气氛包括空气、氧气、氮气、氖气或氩气中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：空气和氧气的组合，氧气和氮气的组合，氖气、氮气和氩气的组合，空气、氮气和氩气的组合等，优选为空气。

优选地，步骤(2)所述热处理的温度为300～600℃，例如300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，热处理温度是影响硫化镍矿原料提取分离效果的重要因素之一，当热处理温度过低时，硫化镍矿硫酸盐后的硫酸铁不易转化成氧化物，使得铁与镍共同浸出，无法实现有价金属的短程高效提取；而当热处理温度过高时，则会使硫酸镍发生分解，既造成镍的损失，也会造成不必要的能耗损失。

优选地，所述热处理的时间为0.1～12h，例如0.1h、1h、2h、4h、6h、8h、10h或12h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1～6h。

优选地，步骤(2)所述热处理的升温速率为1～20℃/min，例如1℃/min、2℃/min、5℃/min、8℃/min、10℃/min、12℃/min、15℃/min、18℃/min或20℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述浸出剂包括中性浸出剂或酸性浸出剂，优选为中性浸出剂，进一步优选为水。

优选地，所述酸性浸出剂的pH值为6.0～7.0，例如6.0、6.2、6.4、6.5、6.6、6.8或6.9等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，其中，酸性浸出剂的pH值不取到7.0。

优选地，步骤(3)所述产物和浸出剂的固液比为0.1～1000g·L^-1，例如0.1g·L^-1、1g·L^-1、10g·L^-1、20g·L^-1、50g·L^-1、100g·L^-1、200g·L^-1、400g·L^-1、600g·L^-1、800g·L^-1或1000g·L^-1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为100～800g·L^-1。

优选地，步骤(3)所述浸出的时间为1～600min，例如1min、10min、50min、100min、150min、200min、300min、400min、500min或600min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为10～200min。

优选地，步骤(3)所述浸出的温度为20～100℃，例如20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为20～80℃。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述固液分离为过滤。

优选地，步骤(3)所述富镍溶液的浓度为1～30g·L^-1，例如1g·L^-1、5g·L^-1、10g·L^-1、15g·L^-1、20g·L^-1、25g·L^-1或30g·L^-1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述富镍溶液通过蒸发浓缩法制备镍盐。

优选地，所述蒸发浓缩在蒸发结晶器中进行。

优选地，所述镍盐的纯度不低于98wt％，例如98wt％、98.4wt％、98.8wt％、99wt％、99.2wt％、99.4wt％、99.6wt％或99.8wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述固体渣包括铁氧化物、钴氧化物和铜氧化物，或铁氧化物和镁氧化物。

优选地，步骤(4)所述固体渣依次通过酸浸、萃取和反萃分别得到铁盐、钴盐和铜盐，或铁盐和镁盐。

本发明中，根据镍矿原料中所含金属的种类吗，所得固体渣为金属氧化物的混合物，将其进行酸浸溶剂，再分别萃取和反萃，可以将几种金属盐进行分离。

优选地，所述酸浸所用的酸为硫酸。

优选地，所述萃取和反萃均在分液漏斗内进行。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)将摩尔比为(0.05～5):1的镍矿原料与添加剂混合后，先进行干燥处理，干燥处理温度为50～300℃，干燥处理时间为0.1～24h，再进行球磨处理，球磨速率为50～1000r/min，球磨时间为0.1～24h，得到粒径为0.01～10μm的混合物料；

(2)将步骤(1)得到的混合物料进行热处理，热处理温度为300～600℃，时间为0.1～12h，升温速率为1～20℃/min；

(3)将步骤(2)得到的产物用中性浸出剂浸出，所述产物和浸出剂的固液比为0.1～1000g·L^-1，浸出的时间为1～600min，浸出的温度为20～100℃，过滤分离后得到富镍溶液和滤渣；

(4)将步骤(3)得到的富镍溶液通过蒸发浓缩法制得镍盐，将滤渣依次通过硫酸酸浸、萃取和反萃分别得到铁盐、钴盐和铜盐，或铁盐和镁盐。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用机械活化后热处理的方法，实现镍矿原料中有价金属元素的短程高效选择性提取及分离，镍的提取率达92％以上，其他有价金属的提取率达90％左右；

(2)本发明通过机械活化极大地降低热处理温度，解决了传统火法处理技术中回转窑结圈的问题，所述方法也解决了传统湿法处理方法浸出液中杂质离子含量高、除杂方式困难且复杂的问题；

(3)本发明所述方法流程短，不引入其他杂质离子，可以避免二次污染和废液处理，节约回收成本，易于实现工业化应用。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的从镍矿中提取镍元素方法的工艺流程图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明具体实施方式部分提供了一种从镍矿中提取镍元素的方法，所述方法主要包括以下步骤：

(1)将镍矿原料与添加剂混合后进行机械活化；

(2)将步骤(1)得到的混合物料进行热处理；

(3)将步骤(2)得到的产物用浸出剂浸出，固液分离，得到富镍溶液和固体渣；

(4)将步骤(3)得到的富镍溶液制得镍盐，固体渣分别制得相应盐类。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成如表1所示。

表1硫化镍矿的金属元素组成表

金属	Fe	Ni	Cu	Co	Al
						含量(wt％)	43.33	9.21	1.82	0.30	0.11

所述方法的工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：

(1)将硫化镍矿与硫酸按摩尔比2:1混合后，在150℃条件下干燥8h，然后将混合物料进行球磨处理，球磨速率为800r/min，球磨时间为8h，再将混合物料在300℃条件下、空气气氛中热处理10h；

(2)将步骤(1)得到的热处理产物用水浸出，所述热处理产物和水的固液比为50g·L^-1，在20℃条件下浸出400min，过滤分离后得到富镍溶液和滤渣；

(3)将步骤(2)得到的富镍溶液通过蒸发浓缩制得硫酸镍，将滤渣依次通过硫酸酸浸、萃取和反萃，分别制得硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜。

本实施例中，经电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)检测，计算得到步骤(2)中镍的浸出率为96.5％，提取率为94.7％，富镍溶液中镍的浓度为5.9g·L^-1；经X射线衍射(XRD)分析，步骤(2)所述滤渣的主要物相是金属铁的氧化物、钴的氧化物和铜的氧化物。步骤(3)中所得硫酸镍的纯度达到98.6wt％，由硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜计算得到铁的提取率为91.2％，钴的提取率为89.4％，铜的提取率为92.1％。

实施例2：

本实施例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成与实施例1相同。

所述方法包括以下步骤：

(1)将硫化镍矿和硫酸按摩尔比5:1混合后，在80℃条件下干燥12h，然后将混合物料进行球磨处理，球磨速率为400r/min，球磨时间为12h，再将混合物料在500℃条件下、氮气气氛中热处理3h；

(2)将步骤(1)得到的热处理产物用水浸出，所述热处理产物和水的固液比为200g·L^-1，在40℃条件下浸出120min，过滤分离后得到富镍溶液和滤渣；

(3)向步骤(2)得到的富镍溶液通过蒸发浓缩制得硫酸镍，将滤渣依次通过硫酸酸浸、萃取和反萃，分别制得硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜。

本实施例中，经ICP-OES检测，计算得到步骤(2)中镍的浸出率为95.7％，提取率为93.6％，富镍溶液中镍的浓度为7.8g·L^-1；经XRD分析，步骤(2)所述滤渣的主要物相是金属铁的氧化物、钴的氧化物和铜的氧化物。步骤(3)中所得硫酸镍的纯度达到99.2wt％，由硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜计算分别得到铁的提取率为90.3％，钴的提取率为88.9％，铜的提取率为90.1％。

实施例3：

本实施例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成与实施例1相同。

所述方法包括以下步骤：

(1)将硫化镍矿、硫酸和硫酸钠按摩尔比2:2:1混合后，在200℃条件下干燥4h，然后将混合物料进行球磨处理，球磨速率为1000r/min，球磨时间为1h，再将混合物料在400℃、真空条件下热处理8h；

(2)将步骤(1)得到的热处理产物用水浸出，所述热处理产物和水的固液比为100g·L^-1，在60℃条件下浸出100min，过滤分离后得到富镍溶液和滤渣；

(3)向步骤(2)得到的富镍溶液通过蒸发浓缩制得硫酸镍，将滤渣依次通过硫酸酸浸、萃取和反萃，分别制得硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜。

本实施例中，经ICP-OES检测，计算得到步骤(2)中镍的浸出率为96.7％，提取率为93.9％，富镍溶液中镍的浓度为4.8g·L^-1；经XRD分析，步骤(2)所述滤渣的主要物相是金属铁的氧化物、钴的氧化物和铜的氧化物。步骤(3)中所得硫酸镍的纯度达到98.7wt％，由硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜计算分别得到铁的提取率为89.1％，钴的提取率为90.4％，铜的提取率为90.1％。

实施例4：

本实施例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成与实施例1相同。

所述方法包括以下步骤：

(1)将硫化镍矿和硫酸铵按摩尔比0.05:1混合后，在50℃条件下干燥24h，然后将混合物料进行球磨处理，球磨速率为100r/min，球磨时间为20h，再将混合物料在600℃、氩气气氛中热处理1h；

(2)将步骤(1)得到的热处理产物用水浸出，所述热处理产物和水的固液比为500g·L^-1，在80℃条件下浸出50min，过滤分离后得到富镍溶液和滤渣；

(3)向步骤(2)得到的富镍溶液通过蒸发浓缩制得硫酸镍，将滤渣依次通过硫酸酸浸、萃取和反萃，分别制得硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜。

本实施例中，经ICP-OES检测，计算得到步骤(2)中镍的浸出率为94.7％，提取率为93.2％，富镍溶液中镍的浓度为10.2g·L^-1；经XRD分析，步骤(2)所述滤渣的主要物相是金属铁的氧化物、钴的氧化物和铜的氧化物。步骤(3)中所得硫酸镍的纯度达到98.9wt％，由硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜计算分别得到铁的提取率为88.7％，钴的提取率为90.4％，铜的提取率为91.1％。

实施例5：

本实施例提供了一种从红土镍矿中提取镍元素的方法，所述红土镍矿的金属元素组成如表2所示。

表2红土镍矿的金属元素组成表

金属	Fe	Ni	Mg	Al
					含量(wt％)	35.62	1.57	3.25	0.13

所述方法包括以下步骤：

(1)将红土镍矿与焦硫酸钠按摩尔比0.5:1混合后，在300℃条件下干燥1h，然后将混合物料进行球磨处理，球磨速率为50r/min，球磨时间为24h，再将混合物料在450℃、空气气氛中热处理6h；

(2)将步骤(1)得到的热处理产物用水浸出，所述热处理产物和水的固液比为300g·L^-1，在100℃条件下浸出10min，过滤分离后得到富镍溶液和滤渣；

(3)向步骤(2)得到的富镍溶液通过蒸发浓缩制得硫酸镍，将滤渣依次通过硫酸酸浸、萃取和反萃，制得硫酸铁、硫酸镁。

本实施例中，经ICP-OES检测，计算得到步骤(2)中镍的浸出率为93.7％，提取率为92.4％，富镍溶液中镍的浓度为4.2g·L^-1；经XRD分析，步骤(2)所述滤渣的主要物相是金属铁的氧化物和镁的氧化物。步骤(3)中所得硫酸镍的纯度达到99.3wt％，由硫酸铁和硫酸镁计算得到铁的提取率为90.1％，镁的提取率为89.1％。

实施例6：

本实施例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成与实施例1相同；所述方法参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)所述硫化镍矿与硫酸的摩尔比为6:1，即硫酸的添加量偏少。

本实施例中，由于添加剂硫酸的加入量偏少，热处理时镍矿原料不能完全转化，使得镍的提取率仅为77.6％；所得滤渣的主要物相包括金属氧化物和硫化镍原始物料；步骤(3)中所得硫酸镍的纯度为87.4wt％，由硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜计算得到铁的提取率为72.5％，钴的提取率为70.6％，铜的提取率为71.2％。

实施例7：

本实施例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成与实施例1相同；所述方法参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)所述硫化镍矿与硫酸的摩尔比为0.04:1，即硫酸的添加量偏多。

本实施例中，由于添加剂硫酸的加入量偏多，热处理时硫化镍矿容易泡沫化，形成孔洞结构，物料硬度大，难以继续转化，使得镍的提取率仅为80.5％，所得滤渣的主要物相为金属镍的氧化物、铁的氧化物、钴的氧化物和铜的氧化物；步骤(3)中所得硫酸镍的纯度为75.2wt％，由硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜计算得到铁的提取率为75.6％，钴的提取率为73.0％，铜的提取率为71.4％。

实施例8：

本实施例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成与实施例1相同；所述方法参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)所述焙烧温度为250℃，即焙烧温度偏低。

本实施例中，由于焙烧温度较低，使得硫酸铁等不易转化成氧化物，使得步骤(2)浸出过程中，镍和铁均被浸出，此时镍的提取率为92.5％，铁的提取率为90.2％；由于镍和铁全部浸出，不能达到硫化镍矿中金属元素选择性提取并分离的目的。

实施例9：

本实施例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成与实施例1相同；所述方法参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)所述焙烧温度为650℃，即焙烧温度偏高。

本实施例中，由于焙烧温度偏高，使得硫酸化的硫酸镍也发生分解，转化为氧化物，使得步骤(2)中镍的提取率仅为35.6％；所得滤渣的主要物相还包括镍的氧化物；步骤(3)中所得硫酸镍的纯度为90.5wt％，由硫酸铁、硫酸钴和硫酸铜计算得到铁的提取率为76.5％，钴的提取率为77.9％，铜的提取率为80.3％。

对比例1：

本对比例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成与实施例1相同；所述方法参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中不加入添加剂硫酸。

本对比例中，不加入添加剂，在该热处理温度下，硫化镍矿仅发生部分分解，少量转化成硫酸盐，使得镍的浸出率仅为0.8％，提取率仅为0.34％，浸出液中镍的浓度仅为0.49g·L^-1；步骤(3)中所得硫酸镍的纯度为84.1wt％，由硫酸铁计算得到铁的提取率为0.63％。

对比例2：

本对比例提供了一种从硫化镍矿中提取镍元素的方法，所述硫化镍矿的金属元素组成与实施例1相同；所述方法参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中不进行球磨处理。

本对比例中，由于未进行机械活化处理，硫化镍矿仅发生部分硫酸化反应，少量转化成硫酸盐，使得步骤(2)中镍的浸出率仅为34.5％，提取率仅为30.1％，浸出液中锂的浓度仅为2.3g·L^-1；步骤(3)中所得硫酸镍的纯度为82.4wt％，由硫酸铁计算得到铁的提取率为39.2％。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明通过采用机械活化后热处理的方法，实现实现镍矿原料中有价金属元素的短程高效提取及分离，镍的提取率达92％以上，铁、钴和铜等其他有价金属的提取率达90％左右；所述方法解决了传统湿法处理方法浸出液中杂质离子含量高、除杂方式困难且复杂的问题；同时所述方法流程短，不引入其他杂质离子，产物纯度高，也可以避免二次污染和废液处理，节约回收成本，易于实现工业化应用。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所用原料的等效替换及辅助原料的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种从镍矿中提取镍元素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将镍矿原料与添加剂混合后进行机械活化；

(2)将步骤(1)得到的混合物料进行热处理；

(3)将步骤(2)得到的产物用浸出剂浸出，固液分离，得到富镍溶液和固体渣；

(4)将步骤(3)得到的富镍溶液制得镍盐。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述镍矿原料包括硫化镍矿和/或红土镍矿，优选为硫化镍矿；

优选地，步骤(1)所述添加剂为含硫氧酸根离子的物质；

优选地，所述添加剂包括硫酸、硫酸钠、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、焦硫酸钠、硫酸钾或硫酸铵中任意一种或至少两种的组合，优选为硫酸；

优选地，步骤(1)所述镍矿原料与添加剂的摩尔比为(0.05～5):1。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合后，先进行干燥处理，再进行机械活化；

优选地，所述干燥处理的温度为50～300℃，优选为100～150℃；

优选地，所述干燥处理的时间为0.1～24h，优选为8～15h。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述机械活化的方式包括球磨；

优选地，所述球磨速率为50～1000r/min；

优选地，所述球磨时间为0.1～24h；

优选地，步骤(1)所述机械活化后得到的混合物料的粒径为0.01～10μm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述热处理在真空或有气氛条件下进行；

优选地，所述气氛包括空气、氧气、氮气、氖气或氩气中任意一种或至少两种的组合，优选为空气；

优选地，步骤(2)所述热处理的温度为300～600℃；

优选地，步骤(2)所述热处理的时间为0.1～12h，优选为1～6h；

优选地，步骤(2)所述热处理的升温速率为1～20℃/min。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述浸出剂包括中性浸出剂或酸性浸出剂，优选为中性浸出剂，进一步优选为水；

优选地，所述酸性浸出剂的pH值为6.0～7.0；

优选地，步骤(3)所述产物与浸出剂的固液比为0.1～1000g·L^-1，优选为100～800g·L^-1；

优选地，步骤(3)所述浸出的时间为1～600min，优选为10～200min；

优选地，步骤(3)所述浸出的温度为20～100℃，优选为20～80℃。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述固液分离为过滤；

优选地，步骤(3)所述富镍溶液的浓度为1～30g·L^-1。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述富镍溶液通过蒸发浓缩法制备镍盐；

优选地，所述蒸发浓缩在蒸发结晶器中进行；

优选地，所述镍盐的纯度不低于98wt％。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)得到的固体渣制备得到相应盐类；

优选地，所述固体渣包括铁氧化物、钴氧化物和铜氧化物，或铁氧化物和镁氧化物；

优选地，所述固体渣依次通过酸浸、萃取和反萃分别得到铁盐、钴盐和铜盐，或铁盐和镁盐；

优选地，所述酸浸所用的酸为硫酸；

优选地，所述萃取和反萃均在分液漏斗内进行。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将摩尔比为(0.05～5):1的镍矿原料与添加剂混合后，先进行干燥处理，干燥处理温度为50～300℃，干燥处理时间为0.1～24h，再进行球磨处理，球磨速率为50～1000r/min，球磨时间为0.1～24h，得到粒径为0.01～10μm的混合物料；

(2)将步骤(1)得到的混合物料进行热处理，热处理温度为300～600℃，时间为0.1～12h，升温速率为1～20℃/min；

(3)将步骤(2)得到的产物用中性浸出剂浸出，所述产物和浸出剂的固液比为0.1～1000g·L^-1，浸出的时间为1～600min，浸出的温度为20～100℃，过滤分离后得到富镍溶液和滤渣；

(4)将步骤(3)得到的富镍溶液通过蒸发浓缩法制得镍盐，将滤渣依次通过硫酸酸浸、萃取和反萃分别得到铁盐、钴盐和铜盐，或铁盐和镁盐。

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