[發明專利]微波還原焙燒-赤鐵礦沉淀轉化法處理含鎳紅土礦的方法

無效

• 申請號: 200810228436.0
• 申請日: 2008-10-31
• 公開（公告）號: CN101392321A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 翟秀靜;符巖;暢永鋒;李斌川
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B3/08;C22B23/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 梁 焱

技術領域

本發明屬礦物提取冶金技術領域，確切地說，本發明涉及提供一種微波還原焙燒-赤鐵礦沉淀轉化法處理含鎳紅土礦的方法。

背景技術

鎳是一種用途很廣的金屬，經常用于不銹鋼、高溫合金、電鍍、催化劑和磁體的生產中。

雖然鎳存在于很多種礦物中，但目前大規模冶煉提取鎳的礦物原料有兩種，硫化物礦和氧化物礦。硫化物礦一般可通過選礦的方法得到鎳精礦。但是，含鎳的氧化物礦如紅土礦，由于礦物的成因不同，鎳和鈷以晶格替換的形式存在于礦物中，高度分散，不能通過直接選礦的方法進行富集，只有直接進行化學處理。

目前常用的濕法處理工藝有常壓酸浸法、高壓酸浸法和還原焙燒氨浸法三種工藝。

如專利CN1552922A提出常壓下用硫酸浸出法提取低品位氧化鎳礦。但該方法為了達到高的鎳浸出率，不得不將大量的脈石成份同時浸出，因此浸出過程中酸的消耗量大，后續處理時為了實現浸出液中鐵和鎳的分離，往往需要加大量的堿來中和。

為保證高的鎳浸出率并降低酸耗，專利CN101001964A通過常壓浸出和中等壓力浸出相結合的工藝從紅土礦中回收鎳和鈷，但該工藝的酸耗依然高達600kg硫酸/噸礦。

對于低品位的含鎳紅土礦，也常采用預還原焙燒的工藝，如Caron法。即利用回轉窯或多膛爐進行選擇性還原紅土礦，之后進行氨浸。Caron法處理時，鐵在堿性條件下浸出時同時生成氫氧化物沉淀，對鎳特別是鈷的吸附損失大，因此鎳鈷回收率低，鎳在70-85％左右，鈷一般不超過60％。

高壓酸浸法可在較低的酸耗下實現高的鎳鈷浸出率(約95％以上)，根據礦物成份不同，一般為酸耗為250-400kg硫酸/噸礦。該工藝最早在古巴的Moa?bay進行工業生產，近來在澳大利亞新建的紅土礦處理廠也均采用了該方法，成為酸法處理紅土礦的主流趨勢。

高壓酸浸工藝的成功是基于鐵、鎳和鈷的硫酸鹽隨溫度升高時熱力學穩定性不同，即隨溫度升高，鐵的硫酸鹽有水解為赤鐵礦沉淀的趨勢，而鎳、鈷的硫酸鹽較為穩定，從而實現高溫下鎳和鈷的選擇性浸出。鐵水解為赤鐵礦時會釋放出原先溶解時所消耗的酸，所以對于高壓酸浸過程來說，鐵并不消耗硫酸，整個工藝耗酸較低。

雖然從熱力學來看溶液中的鐵在140℃以上即可形成赤鐵礦沉淀，但由于紅土礦中的鐵主要以針鐵礦的物相存在，在低溫下，針鐵礦的溶出速度慢，造成鎳鈷浸出速度慢，同時后續處理時還有浸出礦漿中固體沉降速度慢等因素的影響，因此，目前的高壓酸浸工藝都采用高于250℃(僅Moa?bay采用245℃的溫度)的浸出溫度。

如此高的浸出溫度使高壓酸浸法在工業應用時存在一些難點，具體如下：

1、溫度在250～270℃范圍時，壓力高達3.9～5.4MPa，對設備的密封如機械攪拌軸套的密封提出很高要求；考慮到防腐問題，需采用襯鈦內里的高壓釜，故整套系統設備投資巨大，操作條件苛刻。

2、在250～270℃溫度范圍內浸出時，不僅硫酸鐵的穩定性下降，硫酸鋁的穩定性也下降。后者可單獨或同鐵一起形成明礬石/鐵礬形式沉淀，該沉淀部分沉積在容器內壁，構成設備結垢的主要成份。實際生產中，由于設備結垢嚴重，往往不得不停產進行設備清洗。

3、浸出渣中的硫酸根含量高，主要來自于兩個方面：一是鋁的水解產物，另一是鐵的水解產物。其沉淀形式主要是鋁明礬石/黃鈉鐵礬和部分堿式硫酸鐵。浸出渣中含有較高的硫酸根(常在10～15％以上)，熱力學上不穩定，并且目前的技術條件不能大量處理，所以長期堆存會對環境造成危害。

綜上，采用濕法工藝處理含鎳紅土礦目前仍有很大困難：常壓硫酸浸出時設備簡單，但酸堿試劑消耗量大；Caron法工藝能耗偏高，鎳鈷回收率低；高壓酸浸可在有效降低酸耗的情況下實現鎳鈷的高浸出率，工藝先進，但設備復雜，投資巨大，同時生產中設備的結垢問題和浸出渣的處理問題目前難以解決。

為了解決上述濕法工藝處理紅土礦時存在的問題，本發明提出還原預焙燒—赤鐵礦沉淀轉化法浸出提取鎳鈷的新工藝。

發明內容

針對以上技術問題，本發明提供一種微波還原焙燒-赤鐵礦沉淀轉化法處理含鎳紅土礦的方法。

本發明的方法包括以下步驟：

1、紅土礦的還原焙燒：在紅土礦中加入碳質還原劑，碳質還原劑質量為紅土礦質量的2.0～20.0％，混勻后在微波輻射頻率為2450±50MHz或916±18MHz的條件下加熱5～20min，獲得紅土礦焙砂。