[發明專利]一種對銅鎳硫化礦綜合利用的方法及其系統

有效

• 申請號: 201710228509.5
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107058730B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 趙中偉;李永立;肖萬海;劉旭恒;陳星宇;李江濤
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B3/08
• 分類號: C22B3/08;C22B3/38;C22B23/00;C22B15/00;C22B11/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 湯財寶

本發明提供了一種對銅鎳硫化礦綜合利用的方法及其系統。所述方法包括：1)對銅鎳硫化礦經造锍熔煉得到的低冰鎳直接使用硫酸進行常壓選擇性浸出，分別收集硫化氫氣體、浸出液和浸出渣，其中，所述常壓選擇性浸出的溫度為25?80℃；2)對步驟1)的浸出液進行除鐵，分別收集除鐵后液和除鐵渣，所述除鐵后液用于鎳和鈷的提取，所述除鐵渣用于煉鐵；和/或，對步驟1)的浸出渣送銅冶煉系統冶煉，分別得到銅和貴金屬。本發明提出的對銅鎳硫化礦綜合利用的方法可以實現鎳銅的深度分離，鎳、銅、鈷以及貴金屬回收率高，硫以高純硫磺的形式產出，便于存放。本發明工藝簡單、流程短、能耗小、成本低，易于大規模工業生產。

技術領域

本發明涉及有色金屬冶金技術領域，更具體地，涉及一種對銅鎳硫化礦綜合利用的方法及其系統。

背景技術

鎳是一種重要的戰略金屬，廣泛應用于國防、航空航天、交通運輸、石油化工、能源等領域。相當數量的鎳礦是硫化礦，伴生有銅、鈷和貴金屬(金、銀和鉑族金屬)等，如甘肅金川銅鎳礦以及新疆喀拉通克銅鎳礦。因此在提取鎳、銅的同時還需要考慮鈷和貴金屬的回收。

傳統的銅鎳硫化礦的冶煉工藝首先是通過造锍熔煉，使鐵、鎳、鈷和銅以硫化物形式富集而形成低冰鎳，伴生的貴金屬也被富集；然后將低冰鎳進行轉爐吹煉，將大部分的鐵以及硫除去，形成高冰鎳。鈷容易被氧化，因此在吹煉過程中往往會造成大量的鈷的損失進入吹煉渣，同時生成的二氧化硫通過制酸系統得到工業硫酸(硫酸因用途和運輸半徑的問題而大量積存)。之后，吹煉得到的高冰鎳的處理方法大致分為三類。

其一是，高冰鎳經緩冷后進行磨浮分離，分別得到低銅硫化鎳精礦、低鎳硫化銅精礦和一次合金。一次合金還需再次硫化-磨浮分離出相應的低銅硫化鎳精礦、低鎳硫化銅精礦以及二次合金。二次合金用于貴金屬的回收，低銅硫化鎳精礦用于提取鎳，但由于磨浮分離不徹底，后續還需要除去攜帶的雜質銅，硫化銅精礦用于提銅，自然也有鎳作為雜質被攜帶的問題，造成冶煉工序相當繁瑣。

其二，高冰鎳還可采用酸選擇性浸出工藝，主要分為：低酸加壓氧浸或高酸常壓浸出。低酸加壓氧浸已在我國的阜康冶煉廠應用。據報道，阜康冶煉廠采用低酸兩段逆流浸出，首先是一段常壓浸出(最終得到浸出液的pH≥6.2)，其次是一段加壓氧浸(最終得到浸出液的pH為1.8-2.8，氧壓0.05-0.06MPa)。通過兩段逆流浸出后獲得Cu、Fe≤0.01g/L的硫酸鎳溶液，而原料中的銅、貴金屬、鐵和硫幾乎全部以及40％左右的鈷留在含鎳2％-3％的終渣里。而高酸常壓浸出最早在克里斯蒂安松精煉廠應用，該工藝用高濃度的鹽酸(275g/L)做浸出劑，得到的浸出富液含鎳約120g/L、鹽酸160g/L，還有鐵、鈷、銅各2g/L。大約3％的銅被浸出，大部分留在渣中。然后經過溶劑萃取分離鐵鈷銅后，蒸發濃縮結晶氯化鎳產品。彭少方等研究了高冰鎳硫酸浸出的動力學，并也提及采用間歇式二級逆向浸出來降低浸出液中的銅濃度。而且高冰鎳的主要成份Ni₂S₃在與酸反應過程中，在較低溫度下容易生成難處理β-NiS相，因此高冰鎳的高酸常壓分解工藝需要在溫度高于90℃下才能有效的進行。

其三，高冰鎳的冶煉方法也可高壓氧氨浸出。該方法通過控制溶液中的游離氨含量以及氧壓，使銅鎳鈷轉變為金屬氨配合物而溶解，同時硫被氧化成硫酸根，貴金屬以及鐵形成渣相用于回收。浸出過程中游離氨控制尤其重要，濃度低造成浸出率低，濃度過高又會形成鈷的高氨絡合物，因其不溶而造成鈷的損失。

以上三種技術思路均可有效處理高冰鎳。但問題是由低冰鎳吹煉成高冰鎳的過程當中，大量的鈷進入到吹煉渣中，一次回收率低。另外，因流程冗長，約損失10％的鉑族金屬。為回收吹煉渣中損失的鈷，有人將吹煉渣再經火法處理，通過還原熔煉回收損失的鈷，還原產物主要成分為鐵鈷鎳的合金以及硫化物，成為鈷冰鎳。但是由于鈷易被氧化，含量低，在吹煉渣中過于分散，即使通過還原熔煉，僅僅只能回收一部分的鈷。此外，這一鈷冰鎳浸出非常復雜，需經三段浸出，第一段主要為合金的浸出，為了防止鎳鈷的浸出，需要在浸出過程中或者浸出后通入硫化氫或者加入硫化鈉，而后形成的浸出渣再需兩段浸出才能得到含鈷溶液。這樣，大量的鐵在硫相-渣相中循環往復，回收工藝也十分繁瑣。