[發明專利]一種從紅土鎳礦中常壓磷酸浸出鎳鈷并同步制備磷酸鐵的方法

有效

• 申請號: 201710195235.4
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106987728B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 李光輝;朱忠平;周群;羅駿;彭志偉;饒明軍;姜濤;張元波;郭宇峰;張鑫;王江;彭建輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B23/00
• 分類號: C22B23/00;C01B25/37
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種從紅土鎳礦中常壓磷酸浸出鎳鈷并同步制備磷酸鐵的方法；將紅土鎳礦進行常壓酸浸出處理，隨后進行固液分離，得到磷酸鐵的浸出渣和富集鎳鈷的浸出液；浸出過程中，所述的酸為磷酸，磷酸濃度為1～3mol/L；磷酸投加量為浸出轉型紅土鎳礦中金屬元素理論摩爾量的1～3倍。紅土鎳礦酸浸出處理前預先在300℃～400℃下轉型。本方法特別適合處理低品位褐鐵礦型紅土鎳礦，鎳鈷回收率高、鎳鐵分離效果好，浸出渣為磷酸鐵，可用于制備磷酸鐵鋰電池，也可用于制造催化劑、陶瓷等的原料。

技術領域

本發明屬于紅土鎳礦濕法冶金技術領域，具體涉及一種從紅土鎳礦中常壓磷酸浸出鎳鈷并聯產磷酸鐵的方法。

背景技術

紅土鎳礦是目前鎳生產的主要來源，褐鐵礦型紅土鎳礦由于鎳品位較低(1％左右)、鐵含量高(一般大于40％)、鎂含量相對較低(5％左右)，主要采用濕法浸出提取其中的鎳鈷等有價元素。相對于火法冶煉，濕法浸出工藝能耗低、工藝簡單、投資成本低，同時具有回收紅土鎳礦中鈷等明顯優勢。

紅土鎳礦中酸浸工藝主要包括高壓酸浸和常壓酸浸兩種。高壓酸浸處理紅土鎳礦是以硫酸為浸出劑，在高溫高壓下(浸出溫度245～270℃和浸出壓力4～5MPa)實現了鎳鈷的選擇性浸出，鎳鈷回收率一般達到90％左右，鐵、鋁等雜質組分大部分集中在浸出渣。固液分離后，在浸出液添加硫化物或堿性物將溶液中鎳鈷沉淀產出鎳鈷的硫化物和氫氧化物，再通過精煉制得產品。工業上高壓酸浸工藝主要用于處理含鐵高、含硅鎂較低的紅土鎳礦，主要是由于在浸出過程中，鎂的溶解會增加酸耗，后續在浸出液中處理鎂的成本也較高。此外，由于采用苛嚴的高溫、高壓和高腐蝕生產條件，該工藝需要使用特殊材料的設備進行生產，如鈦合金高壓釜，大大提高了企業的生產成本。另一方面，在高壓浸出過程中，由于赤鐵礦的生成容易導致高壓釜結垢，也會影響生產的順行。

相較于高壓酸浸，常壓酸浸工藝更為簡單，能耗更低，無需使用高壓釜設備從而降低投資費用。常壓酸浸中使用的浸出劑一般為鹽酸、硫酸等。由于褐鐵礦型紅土鎳礦中鎳主要以晶格取代形式賦存于針鐵礦中，鎳的浸出主要基于針鐵礦的溶解，而僅通過常壓酸浸難以溶解針鐵礦，導致常壓酸浸工藝存在鎳浸出低和鎳鐵浸出選擇性差兩個突出問題。雖然在酸浸過程中添加一些還原劑(如硫代硫酸鹽、連二亞硫酸鹽、SO₂等)或使用還原性酸(檸檬酸等)來強化針鐵礦的溶解，能夠提高鎳的浸出率。但是鎳鐵同步浸出問題并沒有得到有效解決，在浸出液中進一步分離鎳、鐵變得困難，處理成本顯著提高。一方面，鐵浸出率的提高伴隨著大量酸的消耗，另一方面，還需要大量的堿性物質沉淀分離浸出液中鐵。因此，基于上述兩個問題，紅土鎳礦的常壓酸浸工藝雖然具有明顯優勢，但一直未能實現工業生產。

紅土鎳礦中的主要雜質元素是鐵，傳統的濕法工藝中，紅土鎳礦中的鐵沒有得到很好的利用，如果能將紅土鎳礦中的鐵回收利用，將大大減少鐵資源的浪費。

磷酸鐵常作制造磷酸鐵鋰電池、催化劑及陶瓷等的原料。雖然磷酸鐵的電導率較低，但是由于近年來克服了電導率的問題，且磷酸鐵對熱穩定，可以循環利用，其作為電極材料的使用越來越普遍。在鋼和金屬制造工藝中，將磷酸鐵粘合在金屬表面，可以防止金屬進一步被氧化。磷酸鐵也可作為基底涂料，用來增加鐵或鋼表面的附著力，常用于防銹處理。目前磷酸鐵主要由磷酸鹽與鐵鹽反應生成，成本較高。如果能直接以礦石為原料制造磷酸鐵，不僅能減少資源的浪費，同時還能產生額外的經濟價值。

發明內容

本發明針對現有常壓強酸浸出存在的物料損耗大，鎳浸出低、鎳鐵浸出選擇性差等問題，本發明提供了一種從紅土鎳礦中常壓磷酸浸出鎳鈷并聯產磷酸鐵的方法；旨在使鎳鈷與鐵的一步高效分離，并聯產FePO₄。

一直以來，高效、高選擇性的常壓酸浸出工藝是本領域研究人員的研發目標。現有技術中，普遍認為先采用強酸對紅土鎳礦中金屬元素進行一并浸出，隨后再對溶液體系中的鎳鈷、鐵等有價離子分離，這種方式必然會造成物料的大量浪費，另外，還難于實現鎳鈷與鐵的選擇性浸出。