一种用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法

摘要

一种用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法，将红土镍矿加入淋洗液调浆球磨至≤100目，按照液固比为4-9∶1加入浓硫酸，升温至150-160℃，维持反应20-60分钟，降温至80-100℃，压滤，将滤液压入保温贮槽中；加入与滤饼等体积的淋洗液进行压洗，再压滤，再次得到滤液和滤饼，将滤液也压入保温贮槽中，将滤饼卸出，用热水进行调浆洗涤，使结晶物彻底溶解，过滤，得到滤液和滤饼；将滤液进行净化除杂；将滤饼继续用清水逆流压洗，不断检测压洗液的pH值，直到浸出渣达到排放标准。本发明能够将镍钴的浸出率提高到99wt%以上，并使所有能够被硫酸溶解的金属元素绝大部分被浸出，浸出过程不存在硅胶，浸出渣的过滤性能好。

权利要求

1.一种用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将红土镍矿原矿破碎，加入淋洗液调浆球磨至≤100目，泵送至浸出槽；

（2）按照硫酸溶液和红土镍矿液固比为4～9:1，在浸出槽中加入浓硫酸，升温至150～

160℃，维持反应20～60分钟，降温至80～100℃，得到终点浸出矿浆；

（3）利用压滤机将终点浸出矿浆进行压滤，得到一次压滤滤液和一次压滤滤饼，利用压滤机给料泵的压力，将一次压滤滤液压入保温贮槽中；一次压滤滤饼留在压滤机内，加入与一次压滤滤饼等体积的淋洗液进行压洗，再进行压滤，得到二次压滤滤液和二次压滤滤饼，将二次压滤滤液压入保温贮槽中，将二次压滤滤饼卸出；

（4）将卸出的二次压滤滤饼用热水进行调浆洗涤，使结晶物彻底溶解，过滤，得到三次压滤滤液和三次压滤滤饼；

（5）三次压滤滤液即为强化浸出液，将强化浸出液进行净化除杂；

（6）在压滤机内，将三次压滤滤饼继续用清水逆流压洗，不断检测压洗液的pH值，直到浸出渣达到排放标准。

2.根据权利要求1所述的用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，保温贮槽中的滤液用于返回步骤（2）中进行浸出。

3.根据权利要求1或2所述的用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法，其特征在于，所述的步骤（6）得到的压洗液用于返回步骤（1）中进行调浆。

4.根据权利要求3所述的用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，浸出槽是按照硫酸法钛白酸解锅的耐温耐酸要求设计的；升温和降温采用搪瓷加热装置进行控制。

说明书

一种用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及有色金属湿法冶炼技术领域，具体是一种用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法。

背景技术

[0002] 当前世界处理红土镍矿的两大方法是：湿法冶炼采用高压浸出处理低镁型红土镍矿生产电解镍；火法冶炼采用回转窑-电炉（RKEF）法处理低铁的红土镍矿生产镍铁。国内最早是采用硫酸堆浸法浸出云南沅江硅镁镍矿型红土镍矿，填补了我国红土镍矿湿法冶炼的空白。后来又采用硫酸堆浸加硫酸槽浸的复合湿法冶炼方法处理从国外进口的硅镁镍矿型与褐铁矿型的混合型红土镍矿。硫酸堆浸对镍的浸出率低，造成部分资源损失；一般硫酸槽浸则因为红土镍矿含硅高生成硅胶无法过滤，难以顺利进行生产。高压浸出即使是浸出低镁型红土镍矿也会有结块产生，需要经常停产处理，致使设备寿命短，利用率低；且高压设备昂贵，制造困难，投资大，所以高压浸出红土镍矿的工艺在国内还没有应用先例。在这种情况下，我国沿海地区利用锰业系统淘汰的矿热电炉，纷纷立项建立了回转窑-电炉法炼镍铁的项目。但是由于进口红土镍矿资源的质量问题，炼出的镍铁品位低，虽然也有经济效益，但难以达到国际水平。还据报道，国内的镍铁生产有可能过剩，原因是国内的大钢铁公司都有自己的镍铁生产厂，再加上众多的民营企业也生产镍铁，就会过剩。既然镍铁产量会过剩，就有可能再回到湿法冶炼生产电解镍的路上来，那么先进的湿法冶炼工艺就有推广的可能。

[0003] 针对红土镍矿湿法冶炼难过滤的问题，2009年4月的中国专利200910113991.3，发明了“从红土镍矿中分离回收镍钴镁铁硅的方法”，该专利技术有如下特点：（1）采用高温高酸的浸出工艺，不仅解决了过滤问题，也提高了镍的浸出率；（2）采用反向稀释法除铁的操作，提高了铁渣的过滤速度，也避免了因铁矾法或针铁矿法需要向溶液中加入钠离子或其他氧化剂和还原剂；（3）采用两段除铁的工艺，第一段中和到pH2，又反洗到pH1.9，第二段中和到pH4.5，第二段中和渣返回做第一段的中和剂，既可以分离铁、铝，也可以降低铁渣含镍；（4）采用菱镁矿做除铁、沉镍的中和剂，既吃掉了铁、镍等元素沉淀时放出的酸，也由于沉镍终点已经达到≥pH8.4，同时沉淀了锰，则保证了最终冶炼废液是纯净的硫酸镁溶液，所以浓缩结晶时才能得到无钠离子也无其他重金属离子的纯净七水硫酸镁。但是这项专利技术还存在如下问题：第一，镍浸出率还不够高，只能从原来的89％提高到96％，第二，浸出余酸高，采用硅镁镍矿型的矿粉预中和，预中和渣中还有20％的镍没有被浸出，包括浸出渣中还有4％的镍，这些镍钴等有用金属元素就会随浸出渣和预中和渣流失了。第三，采用菱镁矿做中和剂，因为菱镁矿除了在我国辽宁地区贮量丰富之外，其它地区没有，所以此工艺技术没有得到推广应用。

[0004] 2013年3月1日恩菲网报道中国恩菲承担的国家发改委2008年度国家重大产业开发专项“低品位含镍红土矿高效利用绿色工艺产业化技术开发”项目，成功开发了低酸耗溶矿工艺、低成本石灰沉镍—钙镍分离工艺、硫酸镁废液综合回收利用工艺、铁渣综合回收利用工艺，镍浸出率达90-93wt%，镁总回收率达93wt%，综合酸耗降低150kg/t。但是这项工艺对镍的浸出率只有90-93wt%。还有7～10wt%的镍损失在浸出渣中，需要改进工艺，进一步提高镍的浸出率。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法，能够进一步提高镍钴的浸出率，同时，使所有能够被硫酸溶解的金属元素绝大部分被浸出，浸出过程不存在硅胶，浸出渣的过滤性能好。

[0006] 本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法，包括以下步骤：

[0007] （1）将红土镍矿原矿破碎，加入淋洗液调浆球磨至≤100目，泵送至浸出槽；

[0008] （2）按照硫酸溶液和红土镍矿液固比为4～9:1，在浸出槽中加入浓硫酸，升温至150～160℃，维持反应20～60分钟，降温至80～100℃，得到终点浸出矿浆；

[0009] （3）利用压滤机将终点浸出矿浆进行压滤，得到一次压滤滤液和一次压滤滤饼，利用压滤机给料泵的压力，将一次压滤滤液压入保温贮槽中；一次压滤滤饼留在压滤机内，加入与一次压滤滤饼等体积的淋洗液进行压洗，再进行压滤，得到二次压滤滤液和二次压滤滤饼，将二次压滤滤液压入保温贮槽中，将二次压滤滤饼卸出；

[0010] （4）将卸出的二次压滤滤饼用热水进行调浆洗涤，使结晶物彻底溶解，过滤，得到三次压滤滤液和三次压滤滤饼；

[0011] （5）三次压滤滤液即为强化浸出液，将强化浸出液进行净化除杂；

[0012] （6）在压滤机内，将三次压滤滤饼继续用清水逆流压洗，不断检测压洗液的pH值，直到浸出渣达到排放标准。

[0013] 所述的步骤（3）中，保温贮槽中的滤液用于返回步骤（2）中进行浸出。

[0014] 所述的步骤（6）中，压洗液用于返回步骤（1）中进行调浆。

[0015] 所述的步骤（2）中，所述的浸出槽是按照硫酸法钛白酸解锅的耐温耐酸要求设计的；所述的升温和降温采用搪瓷加热装置进行控制。

[0016] 本发明与现有技术相比，所具备的有益效果是：

[0017] （1）由于硫酸浓度高，约达到70％，对矿物中金属元素的腐蚀性强；由于温度高，与金属元素的反应激烈；由于液固比大，游离硫酸多，反应活性高；由于硫酸的沸点高达270℃，在升温过程中主要是蒸发水分，没有硫酸挥发，所以尽管是高温浸出，产生的水蒸汽对设备的腐蚀性不大，检查水蒸汽在pH4-5，当达到160℃时，既不蒸发水分，硫酸也不挥发，只是由于散热需要维持温度，这一点是其他无机酸不可相比的；一个可利用的最大优点是硫酸根具有同离子效应，大量被硫酸溶解的金属元素生成了硫酸盐和水，由于水分的蒸发仍然是高浓度的硫酸溶液不允许大量的硫酸盐存在于溶液中，迫使其结晶析出在浸出渣中，由于浸出的液固比足够大，尽管金属元素已经溶解得很多了，析出的结晶物也很多了，但是游离硫酸也还是有很多，可以与尚未反应的金属元素继续反应，所以浸出反应很彻底，镍钴浸出率高达99wt％以上。

[0018] （2）我们在浸出中发现，即使在浸出40分钟的浸出渣中已经达到含Ni0.0020％,含Co 0.00093％了，可是还有含Mg 2.40％，含Fe 1.73％，从此我们可以分析，如果我们想抑制镁、铁的浸出量就可以在满足镍、钴浸出率的前提下，将浸出时间缩短，更降低镁、铁的浸出率；如果为了更好的利用硅，适当延长浸出时间，更彻底的溶解镁铁铝铬铜锌锰等可综合回收利用的有用元素，就可以得到除钙以外有更高纯度的硅。红土镍矿的钙含量很低，一般分析CaO只有0.5Wt％，浸出时生成硫酸钙也留在浸出渣中，如果硅中有钙，可以用盐酸溶解钙，过滤分离硅、钙之后，得到较高纯度的硅渣和氯化钙溶液，将浓硫酸加入氯化钙溶液中，使氯化钙分解获得硫酸钙沉淀物制取硫酸钙晶须，分解的氯气挥发后用水吸收生成盐酸返回使用。到此为止，红土镍矿中的全部元素彻底解体，可以全部得到综合回收利用。

[0019] （3）浸出温度较高，浸出过程中生成的硅酸脱水成为二氧化硅，所以浸出过程中不存在硅酸，浸出渣的过滤性能好。

[0020] （4）浸出液中，由于同离子效应使大部分被浸出元素生成硫酸盐后析出在浸出渣中，浸出液中只含有少量恒定不变的金属离子，浸出液仍然是高浓度的硫酸，将浸出液压入保温贮槽中，用于返回浸出槽继续进行浸出，节约资源。

[0021] （5）浸出温度采用搪瓷加热装置进行热风加热，二次风返回热风炉稍经加热后返回使用，热利用率高。

附图说明

[0022] 图1是硫酸常压强化浸出红土镍矿的工艺设备图。具体实施例

[0023] 实施例1

[0024] 某单位进口的红土镍矿平均含Ni 1.4Wt％，随意取小量磨细，取50克磨细到-100目的上述红土镍矿用200ml水调浆，在搅拌下加入250ml浓硫酸，此时温度达到120℃，控制升温到150℃，维持反应30分钟，此时液面线在330ml，浸出液固比为6∶1，降温至80℃过滤、淋洗，得到滤液270ml，淋洗液100ml，浸出渣烘干后25克，含Ni 0.006wt％，含SiO279.99wt％，原矿含Ni 1.40wt％，Ni浸出率99.8wt％。

[0025] 实施例2

[0026] 取50克与实施例1相同的红土镍矿，加入100ml实施例1的淋洗液调浆，加入100ml浓硫酸，再加入实施例1中的全部滤液，升温到160℃，维持45分钟，此时液面线在
430ml，浸出液固比为8.5∶1，降温至80℃过滤，滤液、淋洗液均未计量，最终得到烘干的浸出渣24克，含Ni 0.006wt％，含SiO2 81.50wt％，Ni浸出率99.8wt％。

[0027] 实施例3

[0028] 采用与实施例1相同来源的红土镍矿，随意取大约1kg磨细至≤100目，然后分析镍、钴等几个元素，实施例3取400克上述磨细的红土镍矿，加水1000ml调浆，加浓硫酸1500ml，升温到160℃，此时液面线2000ml，计算浸出液固比为4.5∶1，维持40分钟，降温至90℃过滤，得到浸出母液1300ml，淋洗液1200ml。最终得到浸出渣干重190克。浸出渣中各元素的含量以及浸出率结果如表1所示。

[0029] 表1实施例3浸出渣中各元素的含量以及浸出率结果

[0030]元素 Ni Co Mg Fe Si Al
原矿(wt％) 2.52 0.029 9.08 13.32 20.10 1.83
浸出渣(wt％) 0.0020 0.00093 2.40 1.73 37.39 1.83
浸出率(wt％) 99.96 98.48 87.45 93.83 11.64 83.91

[0031] 实施例4

[0032] 取实施例3剩下的407克≤100目的红土镍矿，加实施例3的淋洗液400ml调浆，加浓硫酸300ml，加入实施例3的全部浸出母液和淋洗液，升温到160℃维持30分钟，静止液面线2000ml，此时液固比4.5∶1，降温至100℃过滤得到浸出母液和淋洗液未计量，最终得到浸出渣重207克。浸出渣中各元素的含量以及浸出率结果如表2所示。

[0033] 表2实施例4浸出渣中各元素的含量以及浸出率结果

[0034]元素 Ni Co Mg Fe Si Al
原矿(wt％) 2.52 0.029 9.08 13.32 20.10 1.83
浸出渣(wt％) 0.0026 0.0021 1.97 1.58 37.71 0.61
浸出率(wt％) 99.95 96.39 89.18 94.08 6.61 83.37

[0035] 实施例5

[0036] 按工业生产的工艺要求，设计了一套硫酸常压强化浸出红土镍矿的工艺设备，如图1所示，其中浸出槽第一有强化浸出槽2和第二强化浸出槽12两台交替作业。红土镍矿经破碎球磨至≤100目，矿浆泵送至第一强化浸出槽2，加入理论量的浓硫酸，除了浓硫酸稀释放热使矿浆升温之外，主要靠搪瓷加热装置3通过热风加热升温到160℃，浸出升温过程产生的水蒸气由排汽口及其排汽管道进入第一蒸汽冷凝槽1，浸出时由具有双层搅拌桨的搅拌机4搅拌。达到160℃并恒温30分钟后，自动关闭搪瓷加热装置3的热风阀门，打开搪瓷加热装置3的冷风阀门，对矿浆进行冷却降温，产生的二次风返回热风炉。冷却到90℃时，打开第一强化浸出槽2的放料阀，启动第一给料泵11，向第一压滤机9给料进行压滤，滤液直接压送至保温贮槽5。在保温贮槽5内安装有搪瓷加热装置，可维持温度至150～160℃，以缩短浸出升温的时间。压滤至后期，改由空压机6送来的压缩空气尽量吹干滤饼中的浸出母液，然后第二给料泵14吸入第一蒸汽冷凝槽1约等于滤饼体积量的冷凝水，再压洗一次，再用由空压机6送来的压缩空气吹干，这两次压洗和吹干的滤液都进入保温贮槽5中保温。

[0037] 通过两次压洗和吹干的滤饼卸出来，由第一螺旋输送机10送到调浆洗涤槽15进行搅拌洗涤，调浆洗涤液来自第二蒸汽冷凝槽13，调浆洗涤以后由第三给料泵18泵入第二压滤机17进行压滤，滤液进入浸出液贮槽16，滤饼留在第二压滤机17内，由第三给料泵18吸入通过第一洗水贮槽21来自浓缩蒸发的第一蒸汽冷凝槽1的冷凝水压滤洗涤，然后用压缩空气吹干，压滤和吹干的滤液进入浸出液贮槽16。

[0038] 吹干的滤饼进行逆流洗涤，由第三给料泵18吸入第二洗水贮槽22进行压洗，返回第一洗水贮槽21，再次用由第三给料泵18吸入第三洗水贮槽23的洗水进行压洗，返回第二洗水贮槽22，第二压滤机17内的滤饼卸出来，由第二螺旋输送机19装入运输车20运走。