[發(fā)明專利]一種從鎳鐵合金中分離鎳、鐵的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011210440.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112626356B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于大偉;郭學(xué)益;甘向棟;田慶華;王俊杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B23/02
• 分類號(hào): C22B23/02;C22B9/02
• 代理公司: 長(zhǎng)沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種從鎳鐵合金中分離鎳、鐵的方法：(1)控制待處理的鎳鐵合金粒度為5?20mm；(2)將鎳鐵合金和金屬鎂加入石墨坩堝中，并置于加熱爐中，然后在惰性氣氛中加熱至750?880℃，并保溫2?5h；(3)繼續(xù)升高溫度至900?1200℃，同時(shí)抽真空使鎂熔體在沸騰狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)真空蒸餾，保溫5?10小時(shí)；(4)蒸餾結(jié)束后，將物料冷卻至室溫，風(fēng)選，得到分離的片狀金屬鎳和多孔狀金屬鐵合金。本發(fā)明巧妙利用了蒸餾后殘留金屬鐵的粒度繼承了初始鎳鐵合金粒度的屬性，通過(guò)控制鎳鐵合金的粒度在5?20mm范圍內(nèi)，從而使殘留金屬鐵粒度也在該范圍內(nèi)，而蒸餾后形成的鎳為片狀，因此，極易將二者實(shí)現(xiàn)分選分離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶煉領(lǐng)域，尤其涉及一種利用金屬熔體從鎳鐵合金中萃取分離鎳、鐵有價(jià)金屬的方法。

背景技術(shù)

鎳為重要的戰(zhàn)略金屬資源。與我國(guó)巨大的鎳需求量相比，我國(guó)屬于鎳資源較匱乏的國(guó)家。世界上的鎳資源包括硫化鎳礦和紅土鎳礦兩大類，其中，紅土鎳礦約占72％。而我國(guó)的紅土鎳礦主要從印尼和菲律賓進(jìn)口，對(duì)外依存度超過(guò)80％。

目前紅土鎳礦的火法冶煉工藝主要為干燥預(yù)還原-電爐熔煉法、直接還原磁選法、燒結(jié)-高爐法等，生產(chǎn)出不同品位的鎳鐵合金，鎳含量通常在5-65wt％之間。世界鎳產(chǎn)量的70％用來(lái)生產(chǎn)不銹鋼，剩余的30％用來(lái)生產(chǎn)鎳基或銅基合金、電池及其他含鎳化合物等，以及用在電鍍行業(yè)。除不銹鋼之外其他應(yīng)用領(lǐng)域?qū)︽嚨男枨笠仓鹉暝龈撸缫凿囯x子電池為代表的新能源行業(yè)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)致對(duì)鎳的需求不斷提高。由于火法冶煉紅土鎳礦生產(chǎn)的鎳鐵合金中含有大量鐵，因此必須實(shí)現(xiàn)主金屬鎳、鐵的分離才能制備出鎳的中間產(chǎn)品或化合物以滿足除不銹鋼之外的其他應(yīng)用領(lǐng)域的鎳需求。CN111621650A的專利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種從紅土鎳礦中提取金屬鎳的方法，其將紅土鎳礦進(jìn)行還原熔煉獲得鎳鐵合金，然后將金屬鋅或鎂熔化，再與鎳鐵合金混合，對(duì)鎳鐵合金進(jìn)行萃取處理，得到低熔點(diǎn)共熔體與萃余渣(即殘留鐵合金)，最后將所得低熔點(diǎn)共熔體進(jìn)行真空蒸餾處理，得到冷凝萃取介質(zhì)與蒸餾產(chǎn)物金屬鎳。但是該方法需要將萃取介質(zhì)鎂/鋅熔化再與鎳鐵合金混合，由于鎂熔化后極易被空氣快速氧化甚至燃燒，因此，該方案存在明顯的安全隱患，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，只適合實(shí)驗(yàn)室研究；同時(shí)，該方案利用熔化的金屬鋅或鎂萃取鎳鐵合金的過(guò)程中需要將溫度控制在900℃-1100℃，但鎂熔體的沸點(diǎn)為1090℃，在該條件下進(jìn)行萃取會(huì)造成鎂熔體的大量蒸發(fā)損失，同時(shí)蒸發(fā)凝固下來(lái)的鎂還會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)爐內(nèi)結(jié)瘤，導(dǎo)致運(yùn)行不暢；更重要的是，該技術(shù)方案需要在高溫條件下將蒸餾后的低熔點(diǎn)共熔體與萃余渣(即殘留鐵合金)進(jìn)行分離，但是在高溫情況下將極易燃燒的低熔點(diǎn)共熔體與萃余渣進(jìn)行分離在工程化實(shí)施過(guò)程中是極其困難的，該技術(shù)方案中也未具體明確該如何分離低熔點(diǎn)共熔體與萃余渣，即使能夠?qū)崿F(xiàn)分離，萃余渣(殘留鐵合金)中也因含有大量鎂導(dǎo)致萃余渣無(wú)法實(shí)現(xiàn)再利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種利用金屬熔體從鎳鐵合金中萃取分離鎳、鐵的方法，該方案安全操作性高，并可實(shí)現(xiàn)鎳鐵合金中鎳、鐵的高效分離。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種從鎳鐵合金中分離鎳、鐵的方法，包括以下步驟：

(1)控制待處理的鎳鐵合金粒度為5-20mm；控制待處理的鎳鐵合金粒度為5-20mm是本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)片狀金屬鎳和多孔狀金屬鐵合金分離的關(guān)鍵，萃取后的多孔狀金屬鐵的粒度繼承了初始鎳鐵合金的粒度大小，即5-20mm，從而很容易采用分選方式將其與片狀金屬鎳的分離；鎳鐵合金粒度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)分選難度增大，即難以實(shí)現(xiàn)片狀鎳與殘余鐵合金的完全分離，影響純度；鎳鐵合金粒度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)熔體萃取過(guò)程難度增大，萃取時(shí)間較長(zhǎng)；

(2)將鎳鐵合金和金屬鎂加入石墨坩堝中，放入加熱爐中，然后在惰性氣氛中加熱至750-880℃，并保溫2-5h；