[發明專利]一種從銅鎳礦山尾礦砂中富集回收金屬鎳、銅和鈷的方法

有效

• 申請號: 201210161105.6
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102703693A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 魯安懷;王玲;王武名;王長秋;張文琦;李艷
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C22B3/08
• 分類號: C22B3/08;C22B15/00;C22B23/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 李稚婷

技術領域

本發明涉及礦山固體廢棄物的資源化處理與高附加值利用領域，具體涉及從礦山尾礦砂中回收有價組分、獲取高附加值產品的方法。

背景技術

多年來國內外對尾礦砂的治理投入大量研究力量，成為當前固體廢棄物治理領域中的難題。從已取得的研究結果看，一方面國內外常常將尾礦砂用作墻體材料、建筑施工原料等。對于這些量多面廣的固體廢棄物的處置，基本上處于削減數量大但產品附加值低、市場前景較差、經營管理粗放的利用狀態。另一方面對尾礦砂中有用組分回收利用的方法開發研究投入不多，尾礦砂高附加值利用技術甚為匱乏。而經過多年采掘，鎳資源日趨緊缺，到本世紀中期我國現有鎳礦資源形勢十分嚴峻，銅礦資源開采作業條件越來越差，數量巨大的金屬礦山尾礦必將受到人們越來越多的關注。

而且銅鎳礦山產生的尾礦砂是國際上少見的化學活性較強的一類固體廢棄物，把它作為建筑材料反而由于其穩定性差可能帶來安全隱患。其主要礦物組成為蛇紋石、橄欖石、綠泥石、輝石和角閃石以及一些金屬硫化物和氧化物等，完全不同于通常意義上的化學性質較穩定的、組成為長石石英質等的固體廢棄物。這些礦物化學穩定性差、極易與酸發生溶解作用，與廢酸液界面化學能量差懸殊，導致其化學活性與反應性劇烈，可成為這些廢液廢固發生自反應的內動力。

通常，尾礦砂與廢酸液極少在同一個企業同時存在，對廢液廢固無害化處理也常常是獨立進行的，難免需要購置添加一定的原料或試劑。這無疑增加了處理成本，更困難的還存在生產出的產品市場銷售問題。極其有意義的是，銅鎳礦山生產產生的尾礦砂數量巨大，同時，往往還產生數量上與固體廢棄物具有定比關系的廢酸液，而且尾礦砂具有特殊的區別于一般固體廢棄物的物質組成，與酸液反應性強烈。因此，直接應用廢液與廢固之間的化學能量差而表現出來的優良反應性，就可以制備高附加值產品。這對于年產大量廢固和廢液的工礦企業而言，不僅可以減少廢液排放和廢固堆放的問題，而且可以回收有價組分，獲得高附加值產品，發展循環經濟。

國家發改委近期做出開發利用長期積累的大量尾礦的決定，認為既可變廢為寶，亦可有效緩解資源和環境壓力。由于中國礦業起步晚，不同時期的選冶技術差距很大，大量有價值資源存留于尾礦中，中國礦山尾礦變廢為寶潛力巨大。為推動中國尾礦資源開發利用，將執行減免資源稅費等優惠政策，引導和鼓勵社會和企業資金投入尾礦等資源利用。同時要使用好中央財政資金，重點支持大型企業，大型礦區尾礦中資源利用。顯然，開發利用尾礦砂中有價金屬的時機相當成熟。

研究低品位礦山尾礦砂中鎳、銅等有價金屬的回收利用受到廣泛關注。目前有關精礦酸浸出、鹽溶液浸出、氨性溶液浸出、微生物浸出等方法均有報道，但對硫化物尾礦中有價元素浸出回收的研究尚不多見。事實上，硫化物礦物在酸浸過程中不容易發生溶解，熱力學證明其反應是不能自發發生。因此，本發明針對銅鎳礦山尾礦砂中含有的大量有價金屬提出的富集回收方法研究具有一定的前瞻性和創新性。

發明內容

本發明的目的是提供一種對礦山固體廢棄物進行無害化處置，并從中富集回收有價金屬鎳、銅和鈷的方法。

本發明針對銅鎳礦山具有自產廢酸條件，尤其是固體廢棄物的物質組成特點，模擬地球表層系統中地質風化作用過程，為大宗量削減廢液廢固污染物，同時獲得明顯增產效益，創新性地提出了一種廢酸廢固整體解決方案。具體通過對尾礦砂礦物學特征以及尾礦砂與廢酸液溶解實驗的系統研究，開發應用酸性水與尾礦砂之間的特有化學性質差異及由此產生的優良自反應性，獲得實驗室條件下尾礦砂酸溶率達85.8％的最佳實驗條件，酸溶濾液中有價金屬回收率80％以上，在尾礦砂酸溶濾渣的提硅殘余物中Ni、Cu、Co和Cr得到富集，其中Ni含量達0.35％，直接檢測到Cr含量富集達到2.1％。

本發明的技術方案如下：

一種從鎳銅礦山尾礦砂中富集回收有價金屬鎳、銅、鈷等的方法，主要包括如下步驟：

1)在銅鎳礦山生產產生的酸性廢水中添加一定量的濃硫酸，得到硫酸濃度為2～4mol/L的酸性溶液；

2)將銅鎳礦山尾礦砂加入到步驟1)配制的酸性溶液中，在攪拌下于75～95℃反應2小時以上，然后進行固液分離，得到酸溶殘渣和浸出液；

3)通過氫氧化沉淀法、硫化沉淀法或離子交換法等從酸溶浸出液中富集回收有價金屬Ni、Cu和Co；

4)對酸溶殘渣進行堿溶脫硅處理，使賦存于酸溶殘渣中的Ni、Cu和Co等有價金屬在堿溶脫硅后的最終殘余物中得到進一步富集。