CN113337711B - 一种红土镍矿的浸出方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红土镍矿的浸出方法，采用硝酸分段添加常压浸出方式对所选红土镍矿进行有价金属元素的浸出，使用硝酸作为浸出剂，利用常压浸出能耗低、设备简单，可以很好的浸出红土镍矿中的有价金属元素；在加酸浸出过程中，采用分段添加酸的方式，反应初期采用浓度较低的酸进行活化浸出镍钴镁铁，随着镍钴镁铁四种元素的初步浸出，补加酸增加固液比至设定值，对比元素浸出率，得到添加工艺，通过此方式将最优的酸浓度进行优化、通过酸的分段添加方式，在保证体系溶液体积一定的情况下，可以降低酸的用量，在保证元素浸出率的基础上节约成本，该浸出工艺具有广阔的市场前景。

Description

一种红土镍矿的浸出方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及一种红土镍矿的浸出方法。

背景技术

随着新能源行业的高速发展，镍储量正逐步减少，尤其是高品质硫化镍资源，目前处于极度匮乏的状态。红土镍矿在世界范围内储量丰富，尤其是在印尼等国，但成分复杂，常常伴随着一些钴、锰、铁等有价金属。湿法浸出具有能耗低、投资成本低和污染小的特点，在复杂矿提取过程中应用较为广泛,通过改变浸出条件制备出镍盐的初级液体，再通过萃取等方法制备出高品质镍产品。

红土镍矿湿法浸出一般采用硫酸作为浸出剂、为了提高元素的浸出率也会采取加压的方式。但是硫酸加压浸出对设备、能耗方面要求较高，且浸出渣中硫含量较高利用起来困难，长时间使用还会造成高压釜生成硫酸钙污垢，影响生产。

采用硫酸浸出的缺点是:硫酸加压浸出对设备要求高、长时间使用会造成结垢且渣中硫含量高、难以利用；单因素实验得到最佳的酸浓度会消耗过量的酸；反应后期随着酸的消耗、不利于铁的浸出。

分析其导致的原因为:硫酸加压浸出需要采用高压反应釜进行实验、设备成本高、时间一长还会造成高压反应釜内生成硫酸钙污垢，影响生产，当有价元素浸出后剩余的浸出渣中硫含量较高、利用困难；单因素实验当固定浸出时间、体系温度和搅拌强度等条件时，一般会得到元素浸出率较高的初始酸浓度值，反应初期随着酸浓度增加，单位体积内氢离子浓度增加，但由于矿浆粘稠，不利于扩散反应的进行，所以反应较慢，所以应体系应维持一定的固液比，就需要配合相应质量的酸去维持体系的初始酸度。反应开始，浸出原料会有一个活化的过程，反应全程使用唯一的初始酸浓度，反应过程后期随着酸的消耗，不利于反应的正向移动，难以接近该条件下的极限，反应将趋于平缓，且浸出液将维持较高的pH值，浪费了一定的酸；红土镍矿中的铁在反应前期是以氢氧化铁沉淀的形式存在于渣中，反应后期随着酸的消耗，体系中难以有足量的氢离子抑制三价铁离子水解生成沉淀而进入渣相。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种红土镍矿的浸出方法。

本发明是这样实现的:

本发明提供一种红土镍矿的浸出方法，常压下，采用低浓度硝酸活化所选红土镍矿进行一段浸出，随后提高硝酸浓度进行二段浸出。

本发明具有以下有益效果:

本发明提供一种红土镍矿的浸出方法，采用分段添加酸的方式，反应初期采用浓度较低的酸进行活化进行一段浸出，随后补加酸提高硝酸浓度进行二段浸出，使用硝酸作为浸出剂，可以很好的浸出红土镍矿中的有价金属元素，避免硫酸为浸出剂的反应釜结垢，大大降低了成本；在加酸浸出过程中，通过硝酸的分段添加方式，在保证体系溶液体积一定的情况下，可以降低酸的用量，在保证元素浸出率的基础上节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例所采用的红土镍矿的矿物组成的XRD图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种红土镍矿的浸出方法。

本发明的目的之一是给出了某型红土镍矿硝酸常压浸出及浸出酸循环使用的工艺，该工艺相比于传统的硫酸加压浸出具有经济效益高、反应过程无结垢、避免了反应渣中存在硫而难以处理的问题。

本发明的目的之二，湿法浸出工艺一般采取单因素实验，得到最优的组合工艺，以最佳的酸浓度作为参考值，采用分段添加酸的方式，反应初期采用浓度较低的酸进行活化浸出镍钴镁铁，随着镍钴镁铁四种元素的浸出，补加酸增加固液比至设定值，对比元素浸出率，得到添加工艺。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下的技术方案:

本发明实施例所选用的红土镍矿为图1所示组成的红土镍矿。

本发明实施例提供了一种红土镍矿的浸出方法。该浸出方法为：常压下，采用低浓度硝酸活化所选红土镍矿进行一段浸出，随后提高硝酸浓度进行二段浸出。

在可选的实施方式中，红土镍矿在浸出之前进行预处理；

优选地，预处理为:将红土镍矿在100-120℃烘干3-5小时后，研磨过160目筛。

优选地，一段浸出为采用低浓度硝酸进行活化浸出镍钴镁，随着镍钴镁三种元素的浸出，随后二段浸出为补加酸增加固液比至设定值，直至浸出红土镍矿中所含有的镍、钴、铁和镁元素。

在可选的实施方式中，一段浸出为：选择硝酸浓度为2.5-3.5mol/L，固液比为1:4-1:6g/mL，反应时间为30-50min。

在可选的实施方式中，二段浸出为：补加硝酸浓度为4-5mol/L，补加固液比至1:9-1:11g/mL，反应时间为70-90min。

在可选的实施方式中，红土镍矿选自硅镁镍型红土镍矿。

在可选的实施方式中，浸出所采用硝酸为质量分数为65％的硝酸。

本发明实施例提供的红土镍矿的浸出方法，采用硝酸作为浸出剂，摒弃了传统的一段加压浸出方式，采用连续的两段式硝酸添加方式常压浸出方式，发明人经过长期实践，分析制约有价金属元素浸出率的原因如下：反应前期矿浆粘稠、扩散是反应的限制性环节，随着反应的进行，浸出剂被不断的消耗，制约其产出的主要是酸的数量，即浸出剂的浓度，经过反复的实验，提出了以下的方案：

在一段浸出过程中，采用较低浓度硝酸，一方面，由于红土镍矿的表面存在氧化物膜以及很多杂质，初期采用低浓度硝酸可以使氧化物膜溶解，使易浸出成分浸出，起到矿石表面活化作用，另一方面，硝酸为易挥发酸，其在较低浓度下不易挥发，可以全部参与反应，避免开始就使用高浓度硝酸因其易挥发而降低固液比，使反应不充分造成浪费，并且在活化作用下，有利于后期的有价金属元素尤其是镍钴的浸出，缩短浸出时间；在初期低酸浓度下随着镍钴镁铁四种元素的浸出，进一步提高硝酸的浓度进行二段浸出，可以促进反应进行，使一段浸出过程中难浸出成分浸出，提高了有价金属元素的浸出率，由于所添加的浸出剂中进行反应的组分比例增加，因此，相较于一段式高浓度硝酸的浸出方式，本发明实施例提供的方案还可以降低硝酸的用量，降低浸出的成本。

在可选的实施方式中，选择硅镁镍型红土镍矿为原料，其浸出步骤如下:

将硅镁矿型红土镍矿在100-120℃烘干3-5小时后，研磨后过160目筛，作为红土镍矿原料，选择红土镍矿原料500g，以质量分数为65％硝酸为浸出剂，采用变酸浓度的两段浸出方式，固定反应体系温度为85℃，搅拌转速为250rpm时，第一段选择硝酸浓度为2.5-3.5mol/L，固液比1:4-1:6g/mL，反应时间30-50min，第二段补加硝酸浓度为4-5mol/L，补加固液比至1:9-1:11g/mL，反应时间为70-90min，经过过滤后得到浸出液和浸出渣，通过分析检测计算各元素的浸出率。

可见，本发明实施例提供了一种红土镍矿的清洁高效的湿法冶金处理方式，该硅镁矿型红土镍矿的矿物组成见图1。与传统一段浸出相比，通过改变硝酸的添加方式，第一段选择硝酸浓度为2.5-3.5mol/L，固液比1:4-1:6g/mL，反应时间30-50min，第二段补加硝酸浓度为4-5mol/L，补加固液比至1:9-1:11g/mL，反应时间为70-90min，经过过滤后得到浸出液和浸出渣，通过分析检测计算各元素的浸出率。利用该方法，可以节约时间30min，每吨红土镍矿节约硝酸0.174m³(65％)；

由此可见，本发明实施例的方案之一使用硝酸作为浸出剂，利用常压浸出能耗低、设备简单，一方面可以很好的浸出红土镍矿中的有价元素，另一方面反应过程生成的硝酸钙可以通入硫酸，在实现硝酸循环再生的同时，生成了石膏，避免反应釜结垢，大大降低了成本；之二在加酸浸出过程中，考虑到反应过程的动力学限制性环节，采用变酸浓度的方式进行添加，反应前期矿浆粘稠、扩散是反应的限制性环节，改善扩散条件、增加活化分子数量可以改善反应，首先通过单因素实验得到最优的浸出条件，第一段采用稀酸进行反应、接着采用浓度较高的同类型酸进行反应，通过此方式将最优的酸浓度进行优化、通过酸的分段添加方式，在保证体系溶液体积一定的情况下，可以降低酸的用量，在保证元素浸出率的基础上节约成本，该实验具有广阔的市场前景。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明以下实施例中，原材料来源、组分、制备和实验方法与对比例相同。

选择如图1所示的类型的红土镍矿(Ni 2.33％，Co 0.036％、Fe 15.49％、Mg5.87％)，将红土镍矿以120℃烘干4小时后放入球磨机研磨后过筛(160目)，得到待浸出的红土镍矿原料，利用硝酸(质量分数为65％)作为浸出剂，选择红土镍矿原料500g，硝酸浓度在3.5-4.5mol/L，搅拌转速200-300rpm，固液比1:9-1:11g/mL，浸出温度80-90℃，浸出时间为140-160min时可以获得较高的元素浸出率。在上述优选条件下，将硝酸添加方式进行改变，第一段选择硝酸浓度为2.5-3.5mol/L，固液比为1:4-1:6g/mL，反应时间为30-50min，第二段补加硝酸浓度为4-5mol/L，补加固液比至1:9-1:11g/mL，反应时间为70-90min，经过过滤后得到浸出液和浸出渣，通过分析检测计算各元素的浸出率。

以下实施例1-11为采用硝酸浸出红土镍矿的单因素实验，参见表1。

表1

以下为实施例1-11中的各元素的浸出率，参见表2。

表2

根据以上的表2，优选以实施例10为该型红土镍矿单因素实验最佳的工艺条件(硝酸浓度4mol/L，搅拌转速250rpm，固液比1:10g/mL，浸出温度85℃，浸出时间为150min)，在该条件下钴镍铁镁的浸出率依次为96.97％、96.81％、83.68％和94.82％。

以下实施例12-24为通过酸的变加工艺的实验条件，参见表3。

表3

以下为实施例12-24中的各元素的浸出率，参见表4。

表4

根据以上的表4，优选的实施例19为该型红土镍矿硝酸分段添加常压浸出最佳的工艺条件，在固定反应体系温度为85℃，搅拌转速为250rpm时(第一段浸出:硝酸浓度3mol/L，固液比1:5g/mL，浸出时间为40min；第二段浸出:硝酸浓度4.5mol/L，补加固液比至1:10g/mL，浸出时间为80min；)，在该条件下钴镍铁镁的浸出率依次为96.02％、95.93％、82.62％和93.68％。

与单因素实验最优的浸出条件相比，即实施例10与实施例19相比，四种元素均表现出较高的浸出率，变酸浸出与传统的一次浸出方式相比，浸出率略有降低，钴镍铁镁的浸出率分别降低了0.95％、0.28％、1.02％和1.14％，但镍钴的浸出率均在96％左右，浸出效果良好。但是与传统一段浸出相比，变酸两段浸出节约时间30min，每吨红土镍矿可节约用硝酸0.174m³(65％)。

以上，本发明实施例提供一种红土镍矿的浸出方法，与传统一段浸出相比，通过改变硝酸的添加方式，第一段选择硝酸浓度为2.5-3.5mol/L，固液比1:4-1:6g/mL，反应时间30-50min，第二段补加硝酸浓度为4-5mol/L，补加固液比至1:9-1:11g/mL，反应时间为70-90min。在上述的条件下钴镍铁镁具有良好的浸出率。

以下对比例1-12为改变酸的变加工艺的实验条件，参见表5。

表5

以下为对比例1-12中的各元素的浸出率，参见表6。

表6

从以上的表6可以看出，浸出条件发生变化，有价金属元素钴镍铁镁的浸出率明显下降，说明对所选硅镁镍型红土镍矿原料，改变浸出的实验条件，将无法有效浸出其含有的有价金属元素。

综上，本发明实施例提供了一种红土镍矿的浸出方法，采用硝酸分段添加常压浸出方式浸出所选红土镍矿中的有价金属元素，尤其是镍钴铁镁元素。其是一种红土镍矿的清洁高效的湿法冶金处理方式，与传统一段浸出相比，通过改变硝酸的添加方式，第一段选择硝酸浓度为2.5-3.5mol/L，固液比1:4-1:6g/mL，反应时间30-50min，第二段补加硝酸浓度为4-5mol/L，补加固液比至1:9-1:11g/mL，反应时间为70-90min，经过过滤后得到浸出液和浸出渣，通过分析检测计算各元素的浸出率。利用该方法，可以节约时间30min，每吨红土镍矿节约硝酸0.174m³(65％)；

与现有技术的方式相比，本发明实施例具有以下的有益效果:

(1)、本发明实施例给出了一个红土镍矿的常压浸出工艺，利用硝酸可以避免反应釜结垢，后期可实现硝酸和pH调节添加剂的循环再生；

(2)、本发明实施例给出了一种红土镍矿的清洁高效的湿法冶金处理方式，与传统一段浸出相比，通过改变硝酸的添加方式，以质量分数为硝酸作为浸出剂，第一段选择硝酸浓度为2.5-3.5mol/L，固液比为1:4-1:6g/mL，反应时间为30-50min，第二段补加硝酸浓度为4-5mol/L，补加固液比至1:9-1:11g/mL，反应时间为70-90min，经过过滤后得到浸出液和浸出渣，通过分析检测计算各元素的浸出率。利用该方法，可以节约时间30min，每吨红土镍矿节约硝酸0.174m³(65％)。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种红土镍矿的浸出方法，其特征在于，以红土镍矿原料，所述红土镍矿中包含的元素和元素的质量百分数为：Ni 2.33％，Co 0.036％、Fe 15.49％和Mg 5.87％，常压下，选择硝酸浓度为2.5-3.5mol/L，固液比为1:4-1:6g/mL，反应时间为30-50min进行一段浸出，随后补加硝酸浓度为4-5mol/L，补加固液比至1:9-1:11g/mL，反应时间为70-90min进行二段浸出，并且所述硝酸为质量分数为65％的硝酸。

2.根据权利要求1所述的红土镍矿的浸出方法，其特征在于，所选红土镍矿为硅镁矿型红土镍矿。

3.根据权利要求1所述的红土镍矿的浸出方法，其特征在于，所述红土镍矿在浸出之前进行预处理。

4.根据权利要求3所述的红土镍矿的浸出方法，其特征在于，所述红土镍矿的预处理为:将所述红土镍矿在100-120℃烘干3-5小时后，研磨过160目筛。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括:将浸出完成后的浆液进行固液分离，得到浸出液和浸出渣，对所述浸出液进行回收分离其中的有价金属元素。

6.根据权利要求1所述的红土镍矿的浸出方法，其特征在于，以硅镁矿型红土镍矿为原料，其浸出步骤如下:

将硅镁矿型红土镍矿在100-120℃烘干3-5小时后，研磨过160目筛，作为红土镍矿原料，选择红土镍矿原料500g，以质量分数为65％硝酸为浸出剂，采用变酸浓度的两段浸出方式，固定反应体系温度为85℃，搅拌转速为250rpm时，第一段选择硝酸浓度为2.5-3.5mol/L，固液比1:4-1:6g/mL，反应时间30-50min，第二段补加硝酸浓度为4-5mol/L，补加固液比至1:9-1:11g/mL，反应时间为70-90min，浸出完成后，经过过滤后得到浸出液和浸出渣，通过分析检测计算各元素的浸出率。

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