CN1676634A

CN1676634A - 一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法

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Publication number: CN1676634A
Application number: CNA2005100732477A
Authority: CN
Inventors: 黄振华; 何德礼
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: CN1303230C

Abstract

本发明公开了一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法，通过包括磨制镍钴氧化矿矿浆、添加硫磺粉浆或硫化矿精矿浆、高压釜氧化反应、闪蒸槽自蒸发、添加凝聚剂、7级逆流浓密洗涤、提取镍钴及综合回收硫酸镁等工艺流程，具有高浸出率的浸出镍钴金属及相关成分，本发明使现生产应用的传统加压酸浸镍钴氧化矿的工艺被高效率地优化，可大幅度地降低投资、减少操作人员，节省能耗、改善环境保护、降低生产成本，还可扩大湿法冶金对镍钴氧化矿成分的适应性范围，并能对原料中的其他成分进行综合利用。

Description

一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法

所属技术领域

本发明涉及化工冶金提炼技术领域，具体说是涉及到一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法。

背景技术

在当今化工冶金提炼技术领域中，从镍钴氧化矿中通过加压酸浸工艺的传统工艺方法还在广泛应用，众所周知，镍钴氧化矿有不同的品位和脉石类型，可分别采用火法冶金和湿法冶金工艺进行处理，提炼生产镍铁、烧结氧化镍、硫化镍钴混合物、镍钴氢氧化物和富镍钴浸出液，再通过精炼制取纯金属、金属粉或其盐类。火法冶金处理的氧化矿要求含镍较高，如回转窑电炉还原法及回转窑直接还原法处理的镍钴氧化矿原料含Ni≥1.5％，MgO＜32％、Fe＞10％，产出镍铁。湿法冶金处理镍钴氧化矿的方法有氨浸法-用NH₃及CO₂为浸出剂和加压酸浸法-直接采用硫酸为浸出剂，一般镍钴氧化矿原料含Ni＞1％。氨浸法能抑制MgO的浸出，故适宜处理含MgO＞10％的镍钴氧化矿，但是该法的镍钴浸出率较低，镍浸出率通常为75～85％，钴浸出率≤50％。硫酸浸出法通常因经济的原因不适宜处理含MgO较高的矿石，该法要求原料中脉石MgO＜10％，一般为0.5～6％，但该法镍钴浸出率很高，通常Ni≥95％、Co≥92％。

1959年美国自由港硫公司在古巴毛阿湾建设了毛阿厂采用加压酸浸工艺处理Ni1.3～1.5％、Co 0.11～0.13％、Mg0.4～0.8％的氧化矿，该厂于1994年与加拿大舍利特公司成立合资企业，镍浸出率由94％提高96％。20世纪末至本世纪初世纪之交时澳大利亚相继建设了穆林穆林厂，考斯厂及布隆厂，采用硫酸加压酸浸工艺处理镍钴氧化矿，各厂的产品均不相同，分别为镍钴硫化物、氢氧化物及富镍、富钴液，通过精炼制取金属制品，虽然采用传统的硫酸加压酸浸工艺处理镍钴氧化矿可以达到浸出镍钴，然后再通过精炼制取金属制品，但存在的缺点是，需要向釜内直接加入硫酸，需要建设配套硫酸厂来提供硫酸，加大了建厂投资，还将对环境产生不利的影响，而在生产过程中还需要用高压蒸汽补充加热以维持最佳的浸出温度，也造成生产成本提高，如何解决上述工艺方法存在的缺点，使得镍钴氧化矿加压氧化浸出法能简化工艺流程，从而节省投资和生产能耗，降低生产成本，是当前本技术领域急待解决的问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法，该方法能够简化工艺流程，从而节省投资和生产能耗，降低生产成本，也可以解决了环境污染的问题，同时还可对生产过程中出现的副产品综合回收利用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案，一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法，包括磨制镍钴氧化矿矿浆、添加硫磺粉浆或/和硫化矿精矿浆、高压釜加压氧化浸出、闪蒸槽自蒸发、添加凝聚剂、多级逆流浓密洗涤、提取镍钴及综合回收硫酸镁等工艺，其特征在于：不直接采用硫酸试剂为浸出剂，不向高压釜内直接加入硫酸，而是加入硫磺粉浆或/和硫化矿精矿浆，与氧化学反应产生浸出镍钴所需的硫酸，具体工艺步骤如下：

(1).磨制镍钴氧化矿矿浆时，将镍钴氧化矿加水后研磨成矿浆送入矿浆预热器，或将红土矿分级、浓密机脱水后的底流直接送入矿浆预热器；

(2).添加硫磺粉浆或/和硫化矿精矿浆，将镍钴氧化矿矿浆在矿浆预热器中预热到120-180℃温度后，添加硫磺粉浆或/和添加硫化矿精矿浆，添加硫磺粉浆和硫化矿精矿浆的比例为1∶1-3，当单独添加硫化矿精矿浆时可与镍钴氧化矿浆混合后共同预热；

(3).将经预热后的镍钴氧化矿矿浆及硫磺粉浆或/和硫化矿精矿浆同时泵入高压釜中，与充入釜内的氧发生氧化反应生成硫酸，硫酸同时与镍钴氧化矿进行反应，浸出镍钴及脉石中部分镁、钙、铝、铬、铁、锰等相应的成分和保持必要的游离酸，氧化反应产生的化学反应热焓使釜内矿浆的温度自动上升并保持至镍钴浸出所需的最佳温度，为230～270℃；

(4).矿浆在高压釜内完成氧化反应出釜后，通过闪蒸槽产生中低压蒸汽，该中低压蒸汽送回矿浆预热器；

(5).闪蒸后的矿浆添加凝聚剂后进行5-8级逆流浓密洗涤，液固分离后得到镍钴浸出液和洗涤后的浸出尾渣；

(6)液固分离后所得的镍钴浸出液可采用现有的各种化学沉淀法获得镍钴混合硫化物、氢氧化物，还可采用溶剂萃取法获得富镍钴反萃液，供精炼成金属制品及高纯盐类，分离镍钴后的母液可用蒸发结晶法综合回收其中的硫酸镁。

上述所述步骤(2)中添加硫磺粉浆量与镍钴氧化矿矿浆量的重量百分比的比例是6.5-40∶100。

添加硫化矿精矿浆量与镍钴氧化矿矿浆量的重量百分比的比例是16-108∶100。

添加硫磺粉浆和硫化矿精矿浆混合矿浆量与镍钴氧化矿浆量重量百分比的比例是10-80∶100。

上述所述步骤(2)中添加添加硫化矿精矿浆包括含钴硫化矿、镍磁黄铁矿、磁硫铁矿或黄铁矿等精矿浆。

上述所述的步骤(3)中所述的镍钴浸出时间是：在釜内温度为230～270℃时，各种镍钴氧化矿的浸出时间约30～150min。

上述所述的步骤(3)中所述充入釜内的氧分压为0.5～1.0Mpa。

上述所述的步骤(3)中所述的保持最佳的反应温度，可通过夹套的热交换方式将多余的热量带走，也可将纯氧改为富氧通过釜排出的废气带走多余的热量。

上述所述的步骤(5)中所述的添加凝聚剂的种类是聚丙烯酰胺，其添加量为5-100k/t。

而当采用镍红土矿分级脱水后的浓密机底流为原料时，其浓度要求为28-36％，可直接代替镍钴氧化矿为原料，省去了磨矿步骤，浸出镍钴结果相同。

本发明属于湿法冶金浸出法，该法不直接采用硫酸试剂为浸出剂，所以无需向釜内直接加入硫酸，而是在镍钴氧化矿预热入釜的矿浆中同时添加硫磺粉浆或硫化矿精矿浆，矿浆经预热至所需的温度与硫磺或/和硫化矿精矿浆同时泵入高压釜中，此时元素硫(S⁰)或硫化精矿(S^2-或S⁰+S^2-)与充入釜内的氧在气-液-固三相中发生较快的氧化反应生成硫酸，与此同时生成的硫酸与镍钴氧化矿进行反应，并浸出氧化矿中的镍钴、脉石中的相关成分和保持高镍钴浸出率所需的游离酸，S⁰或S^2-氧化反应所产生的化学反应热焓及硫酸稀释热焓使矿浆由入釜的温度自动上升并保持至镍钴浸出所需的最佳温度，以获得高浸出率的镍钴。反应釜内的最佳温度是由硫(S⁰、S^2-)氧化成酸所释放出的热焓及稀释热焓来维持，正常运转时无需用高压蒸汽直接或间接加热矿浆，只需在每次开车时使用蒸汽直接预热矿浆及设备。

而各种镍钴氧化矿浸出时所需的硫量是不同的，其添加的硫量与常规加压酸浸镍钴氧化矿所需酸量的摩尔数基本一致。当镍钴氧化矿中碱土金属含量较高时所添加的硫量相应增多，此时硫氧化成酸的化学热焓及硫酸稀释热也增多，为了维持热平衡可通过调整入釜矿浆温度和充入各室氧量的分配，合理地保持釜内介质的反应温度。除此之外必要时可通过适当的热交换方式(如夹套冷却)副产低压蒸汽将多余的热量带走，亦可将纯氧改为富氧通过由釜排出的废气带走多余的热量。

含镁高的镍钴氧化矿经加压氧化自热浸出，浸出液回收镍钴后的母液需考虑综合回收副产MgSO₄·6H₂O制品。但由于浸出液的密度达1.2g/cm³，矿浆需要通过加入相应的絮凝剂来保证液固分离顺利地进行，液固分离后所得的镍钴浸出液可采用现有的各种化学沉淀法获得镍钴混合硫化物、氢氧化物，也可采用溶剂萃取法获得富镍钴反萃液，供精炼成金属制品及高纯盐类。当氧化矿含镁较高时，分离镍钴后的母液可用常规的蒸发结晶法综合回收其中的硫酸镁结晶产品。

由于采用了以上所述用镍钴氧化矿添加硫或硫化矿精矿加压氧化浸出镍钴的工艺方法，使得本发明省去硫酸的运输及输送入釜的设施及操作费用，也省去建设硫酸厂的投资及生产费用，并可减少对环境的污染，有利于环境保护；流程运转生产时仅需在开车期间用蒸汽预热设备及矿浆，正常生产时不需要用高压蒸汽补充加热矿浆，可大大缩小锅炉的建设规模及操作费用；而不用向高压釜直接加入硫酸，有利于减缓釜内各隔室材质的腐蚀与矿浆浸出时的结垢；当采用添加硫化精矿时可顺带综合回收其中的有价金属，除此之外，当浸出的镍钴氧化矿含镁高时，可再从回收镍钴后的母液中综合回收硫酸镁结晶产品。

由以上所述可明显地看出，本发明使现生产应用的传统加压酸浸镍钴氧化矿的工艺被高效率地优化。可大幅度地降低投资、减少操作人员，节省能耗、改善环境保护、降低生产成本，还可扩大湿法冶金对镍钴氧化矿成分的适应性范围，并能对原料中的其他成分进行综合利用。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程示意框图

具体实施方式：

下面结合附图详述本发明，图1清楚的显示出本发明工艺流程，一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法，包括磨制镍钴氧化矿矿浆、添加硫磺粉浆或/和硫化矿精矿浆、高压釜加压氧化浸出、闪蒸槽自蒸发、添加凝聚剂、多级逆流浓密洗涤、提取镍钴及综合回收硫酸镁等工艺，其具体工艺流程步骤如下：

实例1：

(1).磨制镍钴氧化矿矿浆，将镍钴氧化矿108.3g，成分为(％wt)Ni1.70，Co0.046，Fe11.2，MgO 27.0，Si 35.22，；加水后研磨成矿浆送入矿浆预热器；

(2).添加硫磺粉浆，将镍钴氧化矿矿浆在矿浆预热器中预热至180℃温度后，添加硫磺粉浆，添加量为硫磺粉浆含元素硫37.7g，水600ml；

(3).将经预热后添加了硫磺粉浆的镍钴氧化矿矿浆泵入高压釜中，在高压釜中温度为180℃时向釜内充氧，氧分压为0.7MPa，釜中的搅拌线速为3.0m/s，硫磺粉浆的元素硫与充入釜内的氧发生氧化反应生成硫酸，硫酸同时与镍钴氧化矿进行反应，浸出镍钴及脉石中相应的成分和保持必要的游离酸，氧化反应产生并保持的温度为250℃，浸出镍钴的时间为60min；

(4).矿浆在高压釜内完成氧化反应出釜后，通过闪蒸槽产生中低压蒸汽，该中低压蒸汽送回矿浆预热器，富余的蒸汽可进行其他综合利用；

(5).闪蒸后的矿浆按每吨添加30克的比例添加聚丙烯酰胺凝聚剂，然后进行7级逆流浓密洗涤，液固分离后得到镍钴浸出液；

检验浸出结果：浸出渣含Ni0.059％，Co0.044％，MgO 0.78％，浸出液含Ni 3g/l，Co0.082g/l，Fe 1.67g/l，MgO 58.3g/l，pH 0.63，ρ_L＝1.192g/cm³。按渣计镍浸出率98％，钴94.6％，MgO98.4％。

实施例2：

(1).采用镍红土矿分级脱水后的浓密机底流矿浆，镍钴氧化矿料量134.6g，成分为(％wt)Ni0.95，Co0.17，Fe42.2，Mg1.44，Mn1.23，Cr0.37，Al 5.12，Si4.90直接后送入矿浆预热器；

(2).添加硫化矿精矿浆，将镍钴氧化矿矿浆在矿浆预热器中预热到180温度后，添加添加钴硫精矿33.4g，其组成为Ni 0.083％，Co 0.14％，Cu 0.36％，S 37.42％，加水600ml与镍钴氧化矿浆混合后共同预热；

(3).将经预热后添加了钴硫精矿浆的镍钴氧化矿矿浆泵入高压釜中，在高压釜中温度为180℃时向釜内充氧，氧分压为0.9MPa，釜中的搅拌线速为3.0m/s，钴硫精矿矿浆的元素硫与充入釜内的氧发生氧化反应生成硫酸，硫酸同时与镍钴氧化矿进行反应，浸出镍钴及脉石中相应的成分和保持必要的游离酸，氧化反应产生并保持的温度为250℃，浸出镍钴的时间为42min；

其他步骤如实施例1。

检验浸出结果：浸出渣含Ni 0.0032％，Co＜0.005％，浸出液含Ni 2.44g/l，Co 0.36g/l，Fe 1.88g/l，pH 0.58，按渣计镍浸出率97.25％，钴97.6％。

当把添加的钴硫精矿矿浆换成镍磁黄铁矿、磁硫铁矿或黄铁矿等精矿浆时，工艺步骤不变，其浸出镍钴的效果相同。

实施例3

(1).磨制镍钴氧化矿矿浆，将镍钴氧化矿168g，成分为(％wt)Ni0.95，Co0.17，Fe42.2，Mg1.44，Mn1.23，Cr0.37，Al 5.12，Si4.9加水后研磨成矿浆送入矿浆预热器；

(2).添加硫化矿精矿浆和硫磺粉浆，将镍钴氧化矿矿浆在矿浆预热器中预热到180温度后，添加钴硫精矿矿浆80.7g，成分为：Ni0.083％，Co0.14％，Cu0.36％，S37.42％，再添加硫磺粉浆30.2g，加水600ml与钴硫精矿矿浆及镍钴氧化矿浆混合后共同预热；

(3).将经预热后添加了钴硫精矿浆和硫磺粉浆混合浆的镍钴氧化矿矿浆泵入高压釜中，在高压釜中温度为180℃时向釜内充氧，氧分压为1.0MPa，釜中的搅拌线速为3.0m/s，钴硫精矿矿浆的元素硫与充入釜内的氧发生氧化反应生成硫酸，硫酸同时与镍钴氧化矿进行反应，浸出镍钴及脉石中相应的成分和保持必要的游离酸，氧化反应产生并保持的温度为250℃，浸出镍钴的时间为120min；

其他步骤如实施例1和实施例2。

检验浸出结果：浸出渣含Ni 0.057％，Co 0.009％，浸出液含Ni 4.49g/l，Co 0.30g/l，按渣计镍浸出率97.2％，钴93.12％。

实施例4

(1).采用镍红土矿分级脱水后的浓密机底流矿浆，镍钴氧化矿168g，料量134.6g，成分为(％wt)Ni0.95，Co0.17，Fe42.2，Mg1.44，Mn1.23，Cr0.37，Al 5.12，Si4.90直接送入矿浆预热器；

(2).添加硫磺粉浆，将镍钴氧化矿矿浆在矿浆预热器中预热至180℃温度后，添加硫磺粉浆，添加量为硫磺粉浆含元素硫16.4g，加水600ml；

(3).将经预热后添加了硫磺粉浆的镍钴氧化矿矿浆泵入高压釜中，在高压釜中温度为180℃时向釜内充氧，氧分压为0.6Pa，釜中的搅拌线速为3.0m/s，钴硫精矿矿浆的元素硫与充入釜内的氧发生氧化反应生成硫酸，硫酸同时与镍钴氧化矿进行反应，浸出镍钴及脉石中相应的成分和保持必要的游离酸，氧化反应产生并保持的温度为250℃，浸出镍钴的时间为60min；

其他步骤如实施例1。

检验浸出结果：浸出渣含Ni 0.027％，Co＜0.005％，浸出液含Ni 3.0g/l，Co 0.33g/l，Fe 2.82g/l，pH 0.51。按渣计镍浸出率97.6％，钴97.5％。

实施例5

原料168g其成分为(％wt)Ni1.47，Co 0.1，Fe 37.2，Mg1.44，Mn 0.77，Cr 0.22，Al 4.04，Si 7.79，添加元素硫17.4g加水600ml，I％XP-1 0.24ml，在机械搅拌釜中搅拌线速3m/s，在温度180℃充氧，氧分压0.5～1MPa，在250℃下浸出90min。

浸出结果：浸出渣含Ni 0.052％，Co＜0.005％，浸出液含Ni 4.31g/l，Co 0.17g/l，Fe 2.52g/l，pH 0.51。按渣计镍浸出率96.8％，钴95.5％。

(1).采用镍红土矿分级脱水后的浓密机底流矿浆，镍钴氧化矿料重168g，成分为(％wt)Ni 1.47，Co 0.1，Fe 37.2，Mg1.44，Mn 0.77，Cr 0.22，Al 4.04，Si 7.79直接送入矿浆预热器；

(2).添加硫磺粉浆，将镍钴氧化矿矿浆在矿浆预热器中预热至180℃温度后，添加硫磺粉浆，添加量为硫磺粉浆含元素硫17.4g，加水600ml；

(3).将经预热后添加了硫磺粉浆的镍钴氧化矿矿浆泵入高压釜中，在高压釜中温度为180℃时向釜内充氧，氧分压为0.7Pa，釜中的搅拌线速为3.0m/s，钴硫精矿矿浆的元素硫与充入釜内的氧发生氧化反应生成硫酸，硫酸同时与镍钴氧化矿进行反应，浸出镍钴及脉石中相应的成分和保持必要的游离酸，氧化反应产生并保持的温度为250℃，浸出镍钴的时间为90min；

其他步骤如实施例1。

检验浸出结果：浸出渣含Ni 0.052％，Co＜0.005％，浸出液含Ni 4.31g/l，Co 0.17g/l，Fe 2.52g/l，pH 0.51。按渣计镍浸出率96.8％，钴95.5％。

Claims

1.一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法，包括磨制镍钴氧化矿矿浆、添加硫磺粉浆或/和硫化矿精矿浆、高压釜加压氧化浸出、闪蒸槽自蒸发、添加凝聚剂、多级逆流浓密洗涤、提取镍钴及综合回收硫酸镁等工艺，其特征在于：不直接采用硫酸试剂为浸出剂，不向反应釜内直接加入硫酸，而是加入硫磺粉浆或/和硫化矿精矿浆，与氧化学反应产生浸出镍钴所需的硫酸，具体工艺步骤如下：

(5).闪蒸后的矿浆添加凝聚剂后进行5-8级逆流浓密洗涤，液固分离后得到镍钴浸出液；

2.根据权利要求1所述的镍钴氧化矿加压氧化浸出法，其特征在于：上述所述步骤(1)中，采用镍红土矿分级脱水后的浓密机底流为原料时，其浓度要求为28-36％。

3.根据权利要求1所述的镍钴氧化矿加压氧化浸出法，其特征在于：上述所述步骤(2)中添加硫磺粉浆量与镍钴氧化矿矿浆量的比例是6.5-40∶100；添加硫化矿精矿浆量与镍钴氧化矿矿浆量的比例是16-108∶100；添加硫磺粉浆和硫化矿精矿浆混合矿浆量与镍钴氧化矿浆量重量百分比的比例是10-80∶100。

4.根据权利要求1所述的镍钴氧化矿加压氧化浸出法，其特征在于：上述所述步骤(2)中添加添加硫化矿精矿浆包括含钴硫化矿、镍磁黄铁矿、磁硫铁矿或黄铁矿等精矿浆。

5.根据权利要求1所述的镍钴氧化矿加压氧化浸出法，其特征在于：上述所述步骤(3)中所述镍钴浸出的时间为在釜内230～270℃浸出温度下，各种镍钴氧化矿的浸出时间约30～150min。

6.根据权利要求1所述的镍钴氧化矿加压氧化浸出法，其特征在于：上述所述步骤(3)中所述充入釜内的氧分压为0.5～1.0Mpa。

7.根据权利要求1所述的镍钴氧化矿加压氧化浸出法，其特征在于：上述所述步骤(3)中所述的保持最佳的反应温度，可通过夹套的热交换方式将多余的热量带走；也可将纯氧改为富氧通过釜排出的废气带走多余的热量。

8.根据权利要求1所述的镍钴氧化矿加压氧化浸出法，其特征在于：上述所述步骤(5)中所述的添加凝聚剂的种类是聚丙烯酰胺，其添加量为5-100k/t。