[發(fā)明專利]利用氫氧化鈉堿熔法處理低品位紅土鎳礦的清潔生產(chǎn)工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910082369.0
• 申請日: 2009-04-15
• 公開（公告）號: CN101864523A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊濤;曲景奎;董書通;趙平;王麗娜;郭強;魏廣葉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: C22B23/00
• 分類號: C22B23/00;C22B1/02;C22B3/06
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬冶金技術(shù)和礦產(chǎn)資源加工領(lǐng)域，具體涉及到一種利用氫氧化鈉進行堿熔處理低品位紅土鎳礦的清潔生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

鎳以其優(yōu)良的使用性能，已成為航空工業(yè)、國防工業(yè)和日常生活中不可缺少的金屬。世界上可開采的鎳資源分為硫化鎳礦和氧化鎳礦，其中氧化鎳礦由于鐵的氧化，礦石呈紅色，所以又稱為紅土鎳礦。目前世界上約70％的鎳是從硫化礦中提取的，但賦存在氧化礦床中的鎳卻占鎳總貯量的65％，因此隨著世界上硫化鎳礦資源的逐漸減少，從紅土鎳礦中提取鎳和鈷的工藝已逐漸受到廣泛的關(guān)注。

紅土鎳礦的可開采部分一般由褐鐵礦層、過渡層和硅鎂礦層(又稱腐植土層)組成。其冶金工藝可分為火法冶煉工藝和濕法冶煉工藝。火法冶煉工藝包括還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵和還原硫化熔煉生產(chǎn)鎳锍，此工藝適合處理含鎳2％(質(zhì)量含量)以上高品位硅鎂鎳礦，冶煉回收率約90％，是一種傳統(tǒng)的工藝。專利申請?zhí)枮镃N200710066019.6的技術(shù)方案是以紅土鎳礦為原料經(jīng)過預(yù)處理，加入熔劑、還原劑后，在高溫下進行還原熔煉，最終得到鎳鐵合金。但是，此工藝對硅鎂比例有要求，且能耗高、投資大，不適合處理鎳品位低的褐鐵型鎳礦。

濕法冶煉主要形成了兩種較為成熟的工藝，一種是還原焙燒-氨浸工藝，此工藝可處理含鎳1.5％(質(zhì)量含量)以下的低品位褐鐵型紅土鎳礦，冶煉回收率約85％，但此工藝鈷回收率低，且工藝陳舊、能耗較大，屬于即將淘汰的工藝。另一種是高壓或常壓酸浸工藝，此工藝已逐漸成為紅土鎳礦冶煉領(lǐng)域的研究熱點。但是，影響酸浸工藝成本及鎳、鈷浸出率的因素很多，例如礦石來源與品位、鎂鋁含量、礦石泥質(zhì)含量等。只有鎳品位高、鎂鋁含量小、泥質(zhì)少的紅土鎳礦采用酸浸工藝才能保證一定的技術(shù)經(jīng)濟指標。為此許多研究者針對傳統(tǒng)酸浸工藝提出了不同的改進方案。

專利申請?zhí)枮镃N200710163443.2的技術(shù)方案提出了使用兩段加壓浸出工藝浸出褐鐵礦型紅土礦，并利用腐植土型紅土鎳礦中和浸出礦漿殘酸、回收腐植土中有價金屬的方法。此方法利用腐植土中的耗酸元素來中和一段加壓酸浸出礦漿中的殘酸，可降低后續(xù)的中和劑的使用量，但鎳、鈷的浸出率偏低。

專利申請?zhí)枮镃N200710011917.1的技術(shù)方案用于處理中低品位紅土鎳礦，分為三個步驟：首先將紅土礦與濃硫酸放在一起混捏，然后將混捏好的物料焙燒，最后將焙燒產(chǎn)物用水浸出。此方案的投資、操作成本較低，但鎳、鈷的浸出率偏低。

專利申請?zhí)枮镃N200580051731.8的技術(shù)法案采用常壓酸浸紅土鎳礦，包含三個步驟：首先將紅土鎳礦配成水性礦漿，然后在常壓下用濃無機酸進行酸浸處理，最后將富集浸出液進行處理以從中回收溶解的鎳、鈷，留下的含鎂貧液進行處理回收鎂鹽。

綜上所述，雖然關(guān)于紅土鎳礦的冶金工藝研究很多，但由于紅土鎳礦來源、品位及晶型結(jié)構(gòu)等礦物因素不盡相同，普遍導(dǎo)致紅土鎳礦利用酸浸處理得到的鎳、鈷浸出率較低，分別只有60％～80％。此外，由于紅土鎳礦中含有鉻、鋁和鐵等礦物成分，傳統(tǒng)的火法和濕法冶煉工藝并不能對這些有價金屬有效的進行綜合利用，從而一方面導(dǎo)致紅土鎳礦的工業(yè)利用價值較低，另一方面導(dǎo)致冶煉后有毒重廢棄物的大量排放，不符合清潔生產(chǎn)的要求。所以，開發(fā)一種鎳、鈷回收率高、工業(yè)利用價值高、污染較小的紅土鎳礦清潔生產(chǎn)工藝有著十分重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，從而提供一種具有工業(yè)操作性且環(huán)境友好的利用氫氧化鈉堿熔法處理低品位紅土鎳礦的清潔生產(chǎn)工藝，以取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)工藝，克服紅土鎳礦直接利用酸浸處理所得鎳、鈷浸出率偏低、工業(yè)利用價值較低、污染較大的弊端。

本發(fā)明的利用氫氧化鈉堿熔法處理低品位紅土鎳礦的清潔生產(chǎn)工藝是以紅土鎳礦為原料，使紅土鎳礦與氫氧化鈉在高溫下進行焙燒反應(yīng)，然后將焙燒料進行水洗、過濾，使紅土鎳礦中反應(yīng)后生成的水溶性鉻、鋁等有價金屬浸出。高溫焙燒破壞了紅土鎳礦的晶格結(jié)構(gòu)，從而大大提升了后續(xù)高壓酸浸工藝鎳、鈷的浸出率，同時提升了酸浸渣中鐵的品位；濾液通過蒸發(fā)結(jié)晶、分離等單元操作制取鉻鹽、鋁鹽，使紅土鎳礦產(chǎn)品多元化，并實現(xiàn)了反應(yīng)介質(zhì)氫氧化鈉的循環(huán)利用。該方法包括以下步驟：

(1)可利用濕式球磨機將紅土鎳礦原料進行研磨，使顆粒尺寸在200目以下的紅土鎳礦料占紅土鎳礦原料總量的85％以上(優(yōu)選占紅土鎳礦原料總量的90％以上)，然后將研磨后的紅土鎳礦料可進一步進行過濾、干燥、混勻以備用；將配制成質(zhì)量分數(shù)為20％～70％的氫氧化鈉水溶液與研磨后的紅土鎳礦料進行濕混，混合均勻后干燥；