一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法

专利名称：一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法
技术领域：
本发明涉及有色金属冶金领域，特别是涉及火湿法结合工艺处理红土镍矿的方法。
技术背景公知的红土镍矿开发工艺粗分为火法、湿法及火湿法结合三类。火法冶炼工艺，主要是生产粒镍、熔炼镍铁和熔炼镍锍。湿法冶炼工艺，主要是加压酸浸。火湿法结合工艺，主要是还原倍l常压氨皿离析-还原悟f选矿。莫叔迟等人在《有色金属》(冶炼部分)1994年第1期公知了用含镍较低的红土矿作原料，其 试验所用低镍矿的化学成分为(%): Si02 7. 31、 A1203 6.11、 TFe 4. 77、 Ca03. 29、 MnOO. 44、 NiOO. 91、 FeOO. 72， P0. 44。采用选择还原工艺，生产了含Ni2. 85 5. 02%、 Cr《l. 05%、 CO. 013%~5. 28%、 P 0.034% 0.098%的炉料级镍铁。该工艺存在的问题是由于镍品位较低，采用电炉冶炼，會嫩较高， 相应^成本也就高；如果镍品位在1.2以上，采用该方法，成本就会低一些。刘大星在《有色金属》(冶炼部分)2002年第3期报道了针对不同类型的镍红土矿可以有不同 的处理工艺。硅^ir通常采用火法冶金工艺。处理镍红土矿的火法冶金有2种'熔炼方法， 一种是 用鼓风炉或电炉还原熔炼得到镍铁，采用电炉熔炼可以达至嗽高的温度，炉内的气氛也比较容易 控制，炉料需预先经过^P燥l^7jC， ^P燥和预热一i^用回转窑。在电炉还原熔炼的过程中几乎所 有的镍和钻的氧化物都被还原成金属，而铁则不必全部还原成金属铁，铁的还原禾號M51还原剂 焦碳的加入量加以调整。得到的镍 分为(%): Ni+Co 25 45; C 0.02 0.06; S 0.02 0.05; Si 0. 02 1. 5; P 0. 01 0 03; Fe 55 75。此外硅^ir也可以采用夕卜加硫化剂的方法进行硫化 熔炼得到镍锍，石膏是最常用的硫化剂。造锍熔炼一般在鼓风炉中进行，也可以用电炉，镍锍的 成分可以ilil还原剂(焦粉)和硫化剂(石膏)的加入量加以调整。得到的低镍锍(通常含 Ni+Co=20% 30%)再送到转炉中吹炼成高镍锍。何焕华在《中国有色冶金》2004年第6期阐述了火法湿法相结合的工艺处理氧化镍的工厂， 目前世界上只有日本冶金(Nippon Yakim)公司的大江山冶炼厂(0yama Smelter)使用该工艺。过程 为原矿磨细与粉煤混合制团(是否加离析氯化剂需进一步核实)，团矿干燥后高温还原焙^烧， 悟烧矿磨细浆化后进行选矿(重选和磁选)产出镍铁合金产品。该工艺的最大特点是生产成本低，85%的能耗由煤鹏(吨矿耗煤160 180kg)。与电炉熔炼(80%倉雜为电能，吨矿电耗560 600 kW h)相比，前者會嫩仅为后者的30%左右。该工艺的主要问题是^h煤与矿石有效混合及还原焙 烧m的稳定控制，常因这些问题使技术指标不稳定。但从节能、低成本和适于处理低品位氧化 镍矿资源的角度出发，该工艺值得进一步研究完善和推广。俄罗斯的研究人员也研究了离析焙l 浮选(或磁选)工艺处理乌拉尔氧化镍矿，认为它是目前唯一能处理{對可类型的氧化镍矿，且能 耗及加工成本较低的方法。李智才申请了一种处理低铁氧化輒的常压浸出方法专利(申请号200610046808.9)， 一种 处理低铁氧化镍矿的常压浸出方法，工艺流程为首先将氧化W湿磨，要求粒度《0.8mm，然后 进行液固分离，要求熗齡水率为20% 35%;向滄渣中加入浓硫酸，加入量为干矿量的70~90%， ,千燥后将物料存放1 5天，进行浸出沉铁，要求加料速度<5克/升 分，液固比2 4，溶 液離90 10(TC，浸出时间2 3小时；中和剂加入量为干矿量的10 14%，控制溶液pH值2. 5 3. 5;然后按常规方法进行液固分离得到浸出液和浸出沉铁渣。曹国华申请了低品位红土Hr堆浸Jill钴的方法专利(申请号200510010915.1),发明提供 一种低品位红土W堆浸提镍钴的方法，它将矿石进行破碎，控制矿石平均粒度小于2cm;将IOO 目-l. 5cm的矿石直接入堆，同时将粒径小于100目和粒径大于1. 5cm的矿石按0. 5-0. 8 : 1的质量 比混合均匀后入堆；按喷^^酸度为5-18%,喷淋强度为15-30L/m2.h的皿行喷淋和滴淋；收 集喷淋和滴淋后的浸出M行调配，使浸出液中的镍离子浓度达2-4g/L，得含镍钴的浸出液。加拿大法恩.哈巴希在《国外金属选矿》1998年第19期介绍了在高温和压力下用硫酸浸出含镍 红土矿。虽然含有大量红土的三氧化铁溶解在硫酸中，但是在高温下三价铁离子水化沉淀铁氧化 物并产生酸。在250'C和4 OOOkPa时用衬有耐酸砖的垂直高压釜从位于莫阿(Moa)的库班红土中回 收镍。加压酸浸红土镍矿，具有浸出率高、时间短等优点，缺点是设紐资大、设备要求高；对含镁高的矿耗酸高，对处理出低品位的红土w，成本高，因此加压酸浸，对原茅顿求高，酸 浸工ss合于处理低镁含量的氧化镍矿，矿石中^^量过高会增加酸的消，高操作成本，对工艺过程也会带来影响。日本E.C桑切斯等人在《国外选矿'附艮》1998年第9期公开了含有石英、磁铁矿和其它杂质的硅,MT在一台行星齿轮式球磨机中研磨，磨后的矿石在浓度为O. 5mol/L的HCI溶液中于297K温 度下浸出。矿石进行干磨使硅liW结构从晶质变为非晶质，而二氧化硅和磁铁矿保特晶质不变。 这种动力活化的硅^ir导致在HCI溶液中镁和镍的高浸取率。约80X的Mg和Ni被提取出来，而只 有约20X的Si被提取。短时间磨矿可以有效地从矿石中提取Mg和Ni，而抑制了Si的提取。国内夕卜对红土W开发技术的研究工作十分活跃。硫酸常压浸出工艺适合于处理氧化镁含量 低褐铁矿含量高的氧化镍矿，矿石中氧化镁含量过高会增加酸的消耗，提高生产成本，随之产生 大量的硫麟和少量的硫酸亚铁，给后续处理增加困难，同时污染环境，对工艺过程也会带来影 响。高压酸浸工艺可处理品位1.2%以上的褐铁矿和腐泥土， 一般镁要低于5%，镍钴回收率大于 90%，主要消耗成本是硫酸的消耗，需要保持残麟保证浸出率，同时设紐资大、维护费用也高。 火法电炉冶炼红土镍矿仅电^1尤约占操作成本的50%，再加上氧化W熔炼前的T^燥、；)^烧预处理 工艺的燃料消耗，操作成本中的倉统成本可能要占65%以上，因此需要消耗大量的电能，对原茅被 镁比例有要求，倉统高，投资大。还原;)^烧一氨浸工艺可处理1.5%以下的高镁红土镍矿，冶炼 回收率85%，钴回收率低，倉统较高。同传统湿法浸出方法相比，本发明能够提供一种从红土镍矿中富集镍和联产铁红的方法具有 原料来源广、^效率高、镍回收率高、成本低、资源利用率高等特点。发明内容本发明的目的是,一种转底炉还原含碳^i:W球团、磁选获得初级镍铁粉、 加压氧浸初级镍粉、氢氧化钠沉镍富集镍的新技术。本发明具有原料来源广、生产效率高、镍回 收率高、成本低、资源利用率高，点。本发明技术在还原过程中，所需倉激9TO由煤Jli共，不消 耗昂贵的电力，而且舰磨选工序就可得到初级镍铁粉。此外，在加压氧浸过程中，通过控制酸 用量，可使初级镍铁粉中铁转化为铁红，镍转化为硫,，Mi!31滤实现镍和铁有效分离。本发明按以下步骤完成红土W自至lJ-200目占60 80%、加入原矿重量2-8%的 还原 齐U、 3-10%的添加剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成15-20ram球团，在200 400。C千燥4 6h，采 用转底炉进行快速还原，a^控制在1000 1400°C，时间15 40min。还原焙烧后，进fim破， 然后进行湿法球磨，矿浆浓度40 7W。，球磨时间30 90min，球磨后，采用1000 3000高斯的 磁选t腿纟滩别，得到含镍大于4%的初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍铁粉，斜牛为液固比为3: 1 8: 1、酸用量为初级镍铁粉重量的25 50%、浸出温度120 180°C、浸出压力L0 1.8MPa、 浸出时间120 180min。氧浸结束后，进行过滤湘洗涤，分别得到铁红和硫M溶液。采用氢氧化 钠沉镍，获得氢氧化镍。在此工艺斜牛下达到的技术经济指标氢氧化镍产品含镍可达到30 40%， 镍直收率达到70 75%，铁红含铁62 68%，铁收率可70 75%达到。同传统湿法浸出方法相比，本发明能够提供一种从红土镍矿中富集镍和联产铁红的方法具有 原料来源广、生产效率高、镍回收率高、成本低、资源利用率高執寺点。本发明只需加入还原剂、 添加剂经混磨，制团，干燥，焙烧，进行磁选，可得到初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍铁粉， 经过滤和洗涤，可得到铁红和硫酸镍溶液。最后采用氢氧化钠沉镍，可得到氢氧化镍，实现了镍 的富集。本发明对红土镍矿原料的成分没有要求，不管镁高、铁高还是硅高，以及原料镍品位高 或低，均可采用本发明进行处理，均可实现镍的富集及联产铁红。在此工艺条件下达到的技术经 济指标氢氧化镍产品含镍可达到30 40%，镍直收率达到70 75%，铁红含铁62 68%，铁收率 可70 75%达到。因而，本发明为处理不同类型红土W提供了一种新的方法，具有重要的应用和 推广前景。


图1是本发明的工艺流程图。具体实 式实施例1:1. 顿红土W原料的化学成分如下Ni 0. 84 1.10%、 Mgl9. 25 23.92%、 Fe 9. 47 11. 01%， Co 0. 024 0. 028%、 A10. 050 0. 07(E、 Sil5. 04 20. 78%。2. 工艺条件红土镍矿5000g破磨到-200目占7氙、加入原矿重量5%的碳质原料、7%的添加 剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成15-20咖球团，在250。C干燥4h，采用转底炉快速，温度控制 在1350。C,时间30min。还原后，进fi^且破，然后进fi^显法球磨，矿浆浓度60%，球磨时间30min， 球磨后，采用2000高斯的鹏t/iat瑰别，得到含镍4.5%的初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍铁 粉，割牛为液固比为3: 1、鹏量为初级镍粉重量的4氙、浸出鹏16(TC、浸出压力1.5MPa、 浸出时间160min。氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫,溶液。采用氢氧化钠沉 镍，获得氢氧化镍。在lttT艺^f牛下达到的技术经济指标氢氧化镍产品含镍可达到35.81%， 4臬 直收率达到72. 81%,铁红含铁65. 02%,铁收率可72.16%。实施例2:1. 铁质红土镍矿原料的化学成分如下Ni 1.11 1. 23%、 Mg8. 04 10. 12%、 Fe 22.14 25.99%， Co 0. 070 0. 081%、 A14. 07 4. 88%、 SilO. 44 13. 37%。2. 工艺条件红土镍矿8000g破磨到-200目占65%、加入原矿重量3%的碳质原料、5%的添加 剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成15-20mm球团，在25(TC千燥4h，采用转底炉快速，鹏控制 在138(TC，时间20min。还原后，进fil且破，然后进行湿法球磨，矿浆浓度70%，球磨时间60min， 球磨后，采用1500高斯的磁选纟腿行选别，得到含镍4.72%的初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍 铁粉，斜牛为液固比为4: 1、鹏量为初级镍粉重量的3(F。、浸出 鹏170。C、浸出压力L8MPa、 浸出时间180min。氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫,溶液。采用氢氧化钠沉 镍，获得氢氧化镍。在虹艺割牛下达到的技术经济指标氢氧化镍产品含镍可超」32.47%，镍 直收率达到70.08%，铁红含铁66.89%，铁收率可75.32%。实施例3:1. 镁质红土镍矿和铁质红土镍矿混合矿原料的化学成分如下Ni 1. 02 1. 22%、 Mgl2. 02 16.01%、 Fe 7.06 9.55%， Co 0. 048 0. 067%、 A2. 070 3.18%、 Sil4. 37 18.48%。2. 工艺^#:红土镍矿20000g破磨到-200目占72%、加入原矿重量4%的碳质原料、6%的添加 剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成15-20mm球团，在25(TC干燥4h，采用转底炉快速，鹏控制 在136(TC，时间40min。还原后，进fil且破，然后进行湿法球磨，矿浆浓度5TO，球磨时间90min， 球磨后，采用2500高斯的鹏t腿行选别，得到含镍4.67%的初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍 铁粉，割牛为液固比为4: 1、,量为初级镍粉重量的35%、浸出 150°〇、浸出压力L7MPa、 浸出时间120min。氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫,溶液。采用氢氧化钠沉 镍，获得氢氧化镍。在虹艺斜牛下达至啲技术经济指标氢氧化镍产品含镍可达到36.94%，镍 直收率达到73.71%，铁红含铁64.01%，铁收率可77.70%。
权利要求
1.一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法，其特征在于按以下步骤完成将红土镍矿破磨，加入碳质原料、添加剂混磨，用球蛋成型机制成球团，干燥，采用转底炉进行快速还原，还原焙烧后，进行粗破，然后进行湿法球磨后，采用1000～3000高斯的磁选机进行选别，便得到含镍大于4％的初级镍铁粉，然后采用加压氧浸初级镍铁粉，氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫酸镍溶液，采用氢氧化钠沉镍，获得氢氧化镍。
2、 根据权利要求书1所述的从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法，其特征在于，所述的添 加剂为生石灰，所述的转底炉还原的温度控制在100(Tl40(rC，时间15 40min，戶皿的湿法球磨 时的矿浆浓度40 70%，球磨时间30-90min。
3、 根据权利要求书i所述的从红土fir中富集镍及联产铁红的方法，其特征在于，所述的红土镍矿破磨到-200目占60 80%，所述的麵原料为原矿重量2 8%，戶舰的复合添加齐伪原矿重量 的3 10%，所述的球团为15 20mm，所述的干燥在20(T400。C下，4 6小时。
4、 根据权利要求书1所述的一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法，其特征在于，所述的采用加压氧浸初级镍铁粉，割牛为液固比为3:广8: 1、鹏量为初级镍粉重量的25 5TO、浸出温度120 180°C、浸出压力1. 0 1. 8MPa、浸出时间120 180min。
全文摘要
本发明涉及一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法，红土镍矿破磨、加入碳质还原剂和添加剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成球团，干燥；转底炉进行高温快速还原球团，还原后，进行破碎，湿法球磨，采用磁选机进行选别，得到含镍大于4％的初级镍铁粉；采用加压氧浸初级镍铁粉，氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫酸镍溶液；采用氢氧化钠沉镍，获得氢氧化镍。在此工艺条件下氢氧化镍产品含镍可达到30～40％，镍直收率达到70～75％，铁红含铁62～68％，铁收率可70～75％达到。本发明具有原料来源广、工序简单、生产效率高、镍回收率高、成本低、资源利用率高等特点，具有重要的应用和推广价值。
文档编号C22B1/14GK101230422SQ20081005808
公开日2008年7月30日 申请日期2008年2月2日 优先权日2008年2月2日
发明者关晓伟, 吴晓峰, 吴跃东, 昝林寒, 李柏榆, 汪云华, 童伟峰, 范兴祥, 赵家春, 郭亚琴 申请人:贵研铂业股份有限公司