[發明專利]一種從紅土鎳礦中回收鎳、鈷和鐵的方法

在審

• 申請號: 201410845826.8
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104651634A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 楊志強;劉玉強;王少華;陳學安;沙濱;杜昊;王紀華;姚菲;唐金;賀小紅
• 申請（專利權）人: 金川集團股份有限公司
• 主分類號: C22B23/00
• 分類號: C22B23/00;C22B3/08
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 周立新

技術領域

本發明涉及紅土鎳礦的濕法冶金工藝，具體而言，涉及在同一工藝中對這種礦石的腐泥土成分進行硫酸常壓浸出和用常壓浸出液對褐鐵礦成分進行加壓浸出，在回收鎳、鈷、鐵和鎂的同時對礦石的部分硅進行經濟有效的回收。

背景技術

紅土礦是由含鎳橄欖巖在熱帶或亞熱帶地區經過大規模長期風化淋濾變質而成的氧化鎳礦，由于存在地理位置、氣候條件以及風化程度的差異，世界各地的紅土礦類型不完全相同，人們主觀的把紅土礦礦床自上而下分為三層，即褐鐵礦礦層、過渡礦礦層和腐泥土礦層，其中褐鐵礦顆粒細微，含鎳較低，硅、鎂含量也低，但含鐵量較高，腐泥土礦含鎳較高，硅、鎂含量也較高，但含鐵較低，過渡礦介于二者之間。

風化過程一般產生層狀沉積，其中在表面附近存在著完全的或最徹底的風化產物，隨著深度增加漸變為程度較輕的風化產物，并最后在某個更深的深度處終止為未風化的巖石。

高度風化層通常將其含有的大部分鎳細微分布在細碎的針鐵礦顆粒中。該層通常稱為褐鐵礦，它一般含有高比例的鐵和低比例的硅和鎂。

風化較輕的層所含的鎳一般更多地包含于各種硅酸鎂礦物中，例如蛇紋石。不完全風化帶中可能有很多其他含有鎳的硅酸鹽礦物。?部分風化的高含鎂帶通常稱為腐泥土或硅鎂鎳礦。它一般含有低比例的鐵和高比例的硅和鎂。

在一些礦床中還有另一種通常處于褐鐵礦和腐泥土之間的主要含有綠脫石粘土的帶，稱為過渡礦。

通常情況下，褐鐵礦為紅土鎳礦的主要組成部分，占紅土礦總量的65%～75%；腐泥土占15%～25%；過渡礦占10%。

從紅土礦鎳中回收鎳、鈷的困難之處在于，在進行化學處理分離金屬有用成分（如鎳和鈷）之前通常不能通過物理方式充分富集鎳的有用成分，即無法用選礦的技術進行富集，這使得紅土鎳礦的處理成本很高。并且由于褐鐵礦和腐泥土礦中不同的礦物和化學組成，這些礦石通常不適于使用同一處理技術進行處理。幾十年來人們一直在尋找降低處理紅土鎳礦的成本的方法。

紅土鎳礦的處理工藝可分為火法工藝和濕法工藝兩大類。

火法冶金工藝適合處理腐泥土礦。該工藝通常只能生產鎳鐵，不能回收鈷，其應用受到限制。

濕法冶金工藝適合處理褐鐵礦。濕法冶金技術包括高壓酸浸和還原焙燒-氨浸以及近年來出現的如常壓酸浸、堆浸工藝等。

堆浸技術浸出率較低，只適用于處理高鎂含量的紅土礦；還原焙燒-氨浸工藝由于能耗較高，工藝流程長而較少被采用；常壓酸浸技術操作簡單，不需使用昂貴的高壓釜，但要使礦物完全溶解則所需酸耗量較大，且浸出液中含有各種金屬離子，使后續浸化分離工序變得復雜。

高壓酸浸（HPAL)工藝使用硫酸在高溫（250℃）和高壓（50Mpa）下浸出紅土鎳礦。在高溫、高壓條件下，礦石中的金屬礦物幾乎完全溶解。溶解的鐵在所采用的高溫下迅速水解為赤鐵礦（Fe₂O₃)?沉淀，鎳、鈷等留在溶液中，在冷卻之后含鐵和硅的浸出殘渣通過在一系列洗滌濃縮，即所謂的逆流傾析洗滌（CCD)回路中濃縮而從含鎳、鈷的溶液中分離。因此達到了浸出工藝的主要目的--將鎳與鐵分離。

高壓酸浸出（HPAL)工藝的優點是：鎳、鈷浸出率高；反應速度快、反應時間短；鐵在酸浸過程中理論上不消耗硫酸且水解產物為赤鐵礦（Fe₂O_3?)?沉淀。但高壓酸浸出（HPAL)工藝的缺點也很突出：首先是它需要復雜的高溫、高壓的高壓釜以及相關的設備，其安裝與維護都很昂貴；二是高壓酸浸（HPAL）工藝消耗的硫酸比按化學計量溶解礦石中的非鐵金屬成分所需的硫酸更多。因為在高壓酸浸條件下多數由硫酸提供的硫酸根離子連接形成硫酸氫根離子（HSO₄^-）。也就是說硫酸在高壓酸浸條件下只離解釋放出一個質子（H⁺)。在浸出液冷卻及中和時，硫酸氫根離子分解成硫酸根（SO₄^2-）和另一個質子。因此后一個質子?(酸）沒有充分用于浸出，并導致過量的硫酸在后續處理是必須要進行中和而消耗中和劑；三是HPAL工藝只限于處理主要為褐鐵礦類的原料，因為腐泥土的存在會導致硫酸消耗量的大量增加。這是由于腐泥土中鎂的鎂含量較高所引起的；四是HPAL工藝在運行過程中高壓釜容易結垢，需定期停產清理，開工率低；五是浸出渣量大，而且是硅和鐵的混合渣，不能經濟有效的開發利用。