CN116411164A - 一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工冶金技术领域,具体涉及一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法;采用的技术方案包括洗选,以及协同浸出,所述协同浸出步骤具体分为两段浸出,其中Ⅰ段浸出为将洗选好的低镁高铁高镍过渡型矿浆稀释至15%~25%浓度,再按酸矿质量比为(1.5~2.5):1加入98%浓度的硫酸,用恒温85℃搅拌浸出4~6h,Ⅱ段浸出为取Ⅰ段浸出所得滤液与褐铁矿调浆混合,加入高压釜中,进行氧压反应;本发明原料的适用范围广、浸出率高,更加环保,同样容积的高压反应釜镍产能翻倍,同时将镍铁精粉中的低价值镍以短流程低成本转化成高价值镍,镍铁精粉中不计价的钴回收为高价值产品。

Description

一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法
技术领域
本发明涉及化工冶金技术领域,具体涉及一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法。
背景技术
目前国内外对红土镍矿资源的提取研究呈现出百花齐放的特点,但目前较为适合工业化生产的提取方法仍然为酸法浸出工艺,其中硫酸法是目前工业化应用最广泛的技术路线。采用HPAL工艺生产氢氧化镍钴产品的企业已经取得了良好的投资收益。目前红土镍矿湿法冶炼企业采用的工艺流程最成功的为中冶瑞木与恩菲联合开发的第三代HPAL工艺,该工艺主要针对的原料为红土镍矿中镁含量低于5%的褐铁型红土镍矿,该工艺在处理高铁、低镁的低品位镍矿资源时具有明显优势,镍和钴的金属回收率能达到90%以上。但目前已运行的采用第三代HPAL工艺的湿法冶炼企业仍存在以下问题:
(1).HPAL工艺要求反应温度245~270℃,压力4.1~5.6MPa,导致关键工艺设备投资大,设备运维费用高;
(2).HPAL工艺要求原矿镁含量小于5%,原料适应性差;
(3).褐铁型红土镍由于矿物本身特性,入釜矿浆浓度无法突破30%,限制了系统的处理能力,导致浸出液的镍离子浓度较低,降低了后续中和除杂及生产镍钴产品的效率;
(4).目前HPAL工艺核心技术及其关键设备,如高压釜、闪蒸阀、隔膜泵等关键设备仍然依赖国外企业或外资企业供货。
其工艺本身所存在的问题制约着设备产能的扩大,并且随着未来环保制度的不断完善,HPAL工艺存在的含硫弃渣的排放堆存问题将使企业面临的环保压力会越来越大。
为了保障能够更高效、经济、环保的开发利用红土镍矿资源,优化红土镍矿的利用现状,针对不同类型红土镍矿开发更加适宜的冶炼方法,提高HPAL工艺设备产能是目前的关键一步;同时加快研究红土镍矿全资源综合回收利用将会是企业积极应对环保要求的必由之路。
发明内容
本发明的目的是提供一种原料适用范围更广,浸出效率更高的红土镍矿处理方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,包括洗选,以及协同浸出步骤;
所述协同浸出步骤具体分为两段浸出,其中
Ⅰ段浸出:将洗选好的低镁高铁高镍过渡型矿浆稀释至15%~25%浓度,再按酸矿质量比为(1.5~2.5):1加入98%浓度的硫酸,用恒温85℃搅拌浸出4~6h,浸出过程中分多次加入矿质量比0.1~0.4倍的协同剂镍铁精粉进行协同浸出;
Ⅱ段浸出:取Ⅰ段浸出所得滤液与褐铁矿混合调浆,加入高压釜中,进行氧压反应。
进一步的:所述洗选的原矿为红土镍矿过渡型矿,其低镁高铁高镍过渡矿铁镍比>20。
进一步的:所述Ⅰ段浸出所得滤液含Ni>4g/L,Fe70~80g/L,游离硫酸<50g/L。
进一步的,所述Ⅱ段浸出所得滤液浸出液镍离子>8g/L,Fe离子<10g/L。
进一步的,所述Ⅱ段浸出后还包括预中和步骤,该步骤具体方法为取Ⅱ段浸出液,加入低铁低镍高氧化镁过渡型矿,进行中和反应,使得Ⅱ段浸出液中的尾酸充分利用,同时将镍浸出。
进一步的,所述预中和过程中采用低铁低镍高氧化镁过渡型矿作为预中和剂,该低铁低镍高氧化镁过渡型矿中氧化镁含量>25%,铁镍比<10。
进一步的,所述Ⅰ段浸出过程中的低镁高铁过渡型矿替换为褐铁矿,替换后Ⅰ段浸出液中Ⅰ段浸出液镍离子>3.5g/L。
本发明的有益技术效果是:
(1).本发明适用范围广,将红土镍矿进行洗选分级,分出低铁高硅红土镍矿、高铁低镁红土镍矿、粗粒级尖晶石类型的铬铁矿,根据各类矿物的特性能够制定针对性的浸出工艺;
(2).本发明中将细粒级过渡型红土镍矿与镍铁精粉常压硫酸协同浸出,镍钴浸出率高,Ⅰ段和Ⅱ段镍钴浸出率均大于95%,浸出液含镍高,液固分离容易,Ⅰ段浸出渣可弃,Ⅱ段浸出渣铁含量高,可资源化利用;
(3).采用协同浸出工艺将镍铁/镍铁精粉通过短流程直接带入湿法体系,其中有价金属价值大幅度提高。协同浸出液与褐铁矿型红土镍矿调浆送入高压釜氧压硫酸浸出,体系中的铁以赤铁矿形态入渣,铁的利用价值提高;氧压硫酸浸出获得很高的镍钴浸出率,浸出液中的镍钴含量相较于传统高压浸出液里的镍钴含量实现倍增;协同浸出液和褐铁型红土镍矿组成的浸出体系,在高压釜内可通过工艺参数来控制溶液中的二价铁向三价铁转变的进程,对缓解高压釜内壁结垢有重要作用;
(4).采用高镁低铁的过渡矿作为中和剂,既减少了石膏渣的排放,也使浸出液中的余酸得到了有效回收利用,实现了浸出液中镍的进一步富集。
实施方式
下面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,都属于本发明保护的范围。
实施例
一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,包括洗选,红土镍矿过渡型矿,其洗选特点具有粒级越大,镍、铁含量越低,镁含量越高,粒级越小镍、铁含量越高,镁含量越低的规律,将镍、铁含量高,镁含量低的矿浆用于Ⅰ段协同浸出,低镁高铁高镍过渡矿铁镍比>20,本发明洗选后采用协同浸出步骤,所述协同浸出步骤具体分为两段浸出:
Ⅰ段浸出:将洗选好的低镁高铁高镍过渡型矿浆稀释至15%~25%浓度,再按酸矿质量比为(1.5~2.5):1加入98%浓度的硫酸,用恒温85℃搅拌浸出4~6h;将过渡型红土镍矿进行洗选分级之后,所得到的红土镍矿在常压85℃、尾酸40g/L以下即可实现镍的高效浸出;
该浸出过程中分多次加入矿质量比0.1~0.4倍的协同剂镍铁精粉进行协同浸出,浸出后所得滤液Ni>4g/L、Fe70~80g/L、游离硫酸<50g/L;
该步骤中低镁高铁高镍过渡型矿与镍铁精粉协同浸出,常压下硫酸热浸镍的综合浸出率很高,协同浸出镍的浸出率高,是由于氧化性的低镁高铁高镍过渡型矿与还原性的镍铁粉处于同一浸出体系构成了原电池反应,反应过程中电子的转移有较大的电动势;
Ⅱ段浸出:取Ⅰ段浸出所得滤液与褐铁矿调浆混合,加入高压釜中,进行氧压反应,溶液中的铁离子在高压釜中水解沉淀同时吐出硫酸,吐出的硫酸再与褐铁矿反应,入釜不再加酸,传统工艺褐铁矿矿浆与硫酸分别管路进入高压釜反应,硫酸管路需用钽材,材料成本极高,出釜溶液镍离子3克/升左右,本发明中Ⅱ段液中镍超过8克/升,使得同样容积高压釜,出釜镍产能翻倍,且高压釜前段增加的常压浸出设备与能耗远较高压釜投资能耗低。所述Ⅱ段浸出所得滤液浸出液镍离子>8g/L,Fe离子<10g/L。
实施例
一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,包括洗选,以及协同浸出步骤,所述洗选的原矿为红土镍矿褐铁矿,所述协同浸出步骤具体分为两段浸出:
Ⅰ段浸出:将洗选好的褐铁矿矿浆稀释至15%~25%浓度,再按酸矿质量比为(1.5~2.5):1加入98%浓度的硫酸,用恒温85℃搅拌浸出4~6h,浸出过程中分多次加入矿质量比0.1~0.4倍的协同剂镍铁精粉进行协同浸出,浸出后所得滤液Ni>3.5g/L、Fe70~80g/L、游离硫酸<50g/L;
该步骤中褐铁矿与镍铁精粉协同浸出,常压下硫酸热浸镍的综合浸出率很高,协同浸出镍的浸出率高,是由于氧化性的褐铁矿与还原性的镍铁粉处于同一浸出体系构成了原电池反应,反应过程中电子的转移有较大的电动势;
Ⅱ段浸出:取Ⅰ段浸出所得滤液与褐铁矿矿调浆混合,加入高压釜中,进行氧压反应。溶液中的铁离子在高压釜中水解沉淀同时吐出硫酸,吐出的硫酸在与褐铁矿反应,入釜不再加酸,传统工艺褐铁矿矿浆与硫酸分别管路进入高压釜反应,硫酸管路需用钽材,材料成本极高,出釜溶液镍离子3克/升左右,本发明中Ⅱ段液中镍超过7克/升,使得同样容积高压釜,出釜镍产能翻倍,且高压釜前段增加的常压浸出设备与能耗远较高压釜投资能耗低,所述Ⅱ段浸出所得滤液浸出液镍离子>7g/L,Fe离子<10g/L。
上述实施例1和实施例2中Ⅱ段浸出后还包括预中和步骤,该步骤具体方法为取Ⅱ段浸出液,加入低铁低镍高氧化镁过渡型矿,进行中和反应,使得Ⅱ段浸出液中的尾酸充分利用,同时将镍浸出。所述预中和过程中采用低铁低镍高氧化镁过渡型矿作为预中和剂,此部分矿物酸耗较高尤其是相较于褐铁矿反应性更好,并且因其含铁量较低,因此该部分矿物适用于常压浸出或作为预中和剂回收高压浸出液的余酸,能避免中和除杂阶段因为铁离子浓度高导致的浸出液脱铁困难以及中和剂耗量大的问题;该低铁低镍高氧化镁过渡型矿中氧化镁含量>25%,铁镍比<10。本发明实施例中过渡矿中粒级越大,铁含量越低,镁含量越高,通过洗选,选出氧化镁含量大于25%,铁低于12%的部分用于消耗Ⅱ段浸出液的尾酸,既回收利用了尾酸,提高了浸出液中镍离子浓度,又减少了石灰石的采购成本,石灰石作中和剂所排放的石膏渣量。
上述实施例1和实施例2中所述Ⅰ段浸出中的协同剂可以替换为高冰镍或者低冰镍中的任一种。
通过检测,本发明所述实施例1和实施例2中Ⅰ段和Ⅱ段镍钴浸出率均大于95%。
本发明通过工艺的改进可以实现:
(1).红土镍矿进行洗选分级,分出低铁高硅红土镍矿、高铁低镁红土镍矿、粗粒级尖晶石类型的铬铁矿,根据各类矿物的特性能够制定针对性的浸出工艺。
(2).本发明红土镍矿采用常压硫酸浸出,镍钴浸出率高、液固分离容易,浸出渣可弃。
(3).细粒级过渡型红土镍矿与镍铁精粉常压硫酸协同浸出,镍钴浸出率高,最终浸出液含镍高大于8g/L,液固分离容易,Ⅰ段浸出渣可弃,Ⅱ段浸出渣铁含量高,可资源化利用。常规HPAL工艺,浸出液镍离子浓度只有3g/L。
(4).采用协同浸出工艺将镍铁/镍铁精粉通过短流程直接带入湿法体系,其中有价金属价值大幅度提高。协同浸出液与褐铁矿型红土镍矿调浆送入高压釜氧压硫酸浸出,体系中的铁以赤铁矿形态入渣,铁的利用价值提高;氧压硫酸浸出获得很高的镍钴浸出率,浸出液中的镍钴含量相较于传统高压浸出液里的镍钴含量实现倍增;协同浸出液和褐铁型红土镍矿组成的浸出体系,在高压釜内可通过工艺参数来控制溶液中的二价铁向三价铁转变的进程,对缓解高压釜内壁结垢有重要作用。
(5).采用高镁低铁的过渡矿作为中和剂,既减少了石膏渣的排放,也使浸出液中的余酸得到了有效回收利用,实现了浸出液中镍的进一步富集。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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 (8)

1.一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,包括洗选,其特征在于:还包括协同浸出步骤;
所述协同浸出步骤具体分为两段浸出,其中
Ⅰ段浸出:将洗选好的低镁高铁高镍过渡型矿浆稀释至15%~25%浓度,再按酸矿质量比为(1.5~2.5):1加入98%浓度的硫酸,用恒温85℃搅拌浸出4~6h,浸出过程中分多次加入矿质量比0.1~0.4倍的协同剂镍铁精粉进行协同浸出;
Ⅱ段浸出:取Ⅰ段浸出所得滤液与褐铁矿混合调浆,加入高压釜中,进行氧压反应。
2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,其特征在于:所述洗选的原矿为红土镍矿过渡型矿,其低镁高铁高镍过渡矿铁镍比>20。
3.根据权利要求1所述的一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,其特征在于:所述Ⅰ段浸出所得滤液含Ni>4g/L,Fe70~80g/L,游离硫酸<50g/L。
4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,其特征在于:所述Ⅱ段浸出所得滤液浸出液镍离子>8g/L,Fe离子<10g/L。
5.根据权利要求1所述的一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,其特征在于:所述Ⅱ段浸出后还包括预中和步骤,该步骤具体方法为取Ⅱ段浸出液,加入低铁低镍高氧化镁过渡型矿,进行中和反应,使得Ⅱ段浸出液中的尾酸充分利用,同时将镍浸出。
6.根据权利要求5所述的一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,其特征在于:所述预中和过程中采用低铁低镍高氧化镁过渡型矿作为预中和剂,该低铁低镍高氧化镁过渡型矿中氧化镁含量>25%,铁镍比<10。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,其特征在于:所述Ⅰ段浸出过程中的低镁高铁高镍过渡型矿替换为褐铁矿,替换后Ⅰ段浸出液镍离子>3.5g/L。
8.根据权利要求1所述的一种红土镍矿与镍锍合金协同浸出的方法,其特征在于:所述Ⅰ段浸出中的协同剂可以替换为高冰镍或者低冰镍中的任一种。
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